Розробка і дослідження установки для обробки продуктів харчування надвисоким тиском

В результаті аналізу отриманих результатів було встановлено, що набільш доцільно в даній конструкції використовувати ущільнення конструкції 5, яка наведена на рис. 11. Результати досліджень даного ущільнювального пристрою при різних температурних режимах представлено на рис. 12.

У результаті експлуатаційних випробувань ущільнення встановлено, що в межах робочого тиску до 400 МПа за 72 години (при t = 20оС) падіння тиску складає 10 МПа. При максимальних значеннях температури і тиску падіння тиску складає 20 МПа.

У п’ятому розділі,, Дослідження надійності установки методами математичного моделювання” наведені результати дослідження надійності КНВТ, у вигляді ланцюга Маркова – послідовності випробувань з можливими результатами Е1, Е2,.... Еm, остаточним числом станів і постійними імовірностями переходу, якщо імовірність (виходів) результатів вибіркової траєкторії визначається формулою (13) через розподіл початкових імовірностей {αJ}і умовні імовірності {pJk}появи Еk в одному дослідженні за умови, що результат попереднього дослідження ЕJ:

 

PEj0Ej1 = aj0pj0j1, PEj0Ej1Ej2 = aj0pj0j1pj0j2, и т. д. (13)

 

Критерій виходу із ладу камери надвисокого тиску:

1. Циліндр (тіло камери) : тріщина досягла значення αf;

2. поршень (ущільнення) : спрацювання більше ніж αf..

Початкова довжина дефекту: α0, де α0 = k0 ∆α і ∆α зростання дефекту у відповідності до часу Тα = Тk0 + J, де J – індекс інтервалів часу; Тα – час досягнення дефектом значення, несумісного з нормальною роботою.

 

  (14)

  (15)

 

Інтегральна функція розподілу має вигляд:

 

  (16)

 

де lm – амплітудне значення величини тиску;

 – функція, враховуюча матеріал циліндра;

t – кількість циклів.

Як інтегральну функцію розподілу використано розподіл Вейбулла.

У загальному випадку модель циклічного марківського процесу була задана співвідношенням

 

    (17)

 

Після введення відповідних допущень: властивості міняються в залежності від кількості циклів навантаження; можливі два типи зміни:

- зменшення амплітуди навантаження:  

- збільшення амплітуди навантаження:  

і побудови відповідних інтегральних функцій розподілу були вилічені матриці перехідних імовірностей.

Числова реалізація стаціонарної феноменологічної стохастичної моделі була виконана з використанням пакетів MathCAD 2000 і Mathlab 6. 1. Була визначена імовірність переходу між станами, які характеризуються довжиною тріщин від утоми і величини спрацювання ущільнення, що призводить до руйнування камери.

У результаті побудови відповідних матриць переходів були одержані: залежності інтегральної функції розподілу накопичення пошкоджень камери (формула 18) та ущільнення (формула 19) від числа циклів навантаження:

 

y = 0, 0003x4 – 0, 0055x3 + 0, 0341x2 + 0, 0684x -0, 529 (18)

y = – 0, 0002x5 + 0, 002x4 – 0, 0105x3 + 0, 0293x2 – 0, 0192x (19)

 

залежності функції надійності камери (формула 20) і ущільнення (формула 21) від числа циклів навантаження:

 

y = – 0, 0001x4 + 0, 0034x3 – 0, 024x2 – 0, 0835x + 1, 04 (20)

y = -0, 0001x4 + 0, 0051x3 – 0, 0605x2 + 0, 1457x + 0, 9031 (21)

 

- залежність функції інтенсивності відмов камери (формула 22) і ущільнення (формула 23) від числа циклів навантаження:

 

y = – 0, 0002x5 + 0, 0028x4 – 0, 0191x3 + 0, 0465x2 + 0, 0912x – 0, 117 (22)

y = 0, 0043x2 + 0, 0015x – 0, 0004 (23)

 

Повна імовірність виходу із ладу камери надвисокого тиску, що складається з камери і поршня, дорівнює:

 

Q = ИФРпФНц + ИФРцФНп + ИФРпИФРц (24)

 

де ИФРпФНц – інтегральні функції розподілу поршня й циліндра відповідно;

ФНц и ФНп – функції надійності циліндра й поршня відповідно.

 

Після застосування теореми про повну імовірність узагальнююча функція розподілу матиме вид:

 

y = 0, 0004x4 – 0, 0089x3 + 0, 0574x2 + 0, 0297x – 0, 0299 (25)

 

відповідні графіки представлені на рис. 13-16.

У шостому розділі “Визначення економічного, практичного й соціального ефекту від впровадження результатів дисертаційної роботи” представлені результати практичних випробувань установки та оцінки економічної і соціальної ефективності від впровадження результатів дисертації.

 

 

1. Аналіз публікацій по темі дисертації показав, що використання надвисокого тиску в харчових технологіях є одним з перспективних направлень розвитку харчових технологій. У наш час відсутнє обладнання, яке б дозволяло досліджувати процеси оброблення продуктів харчування та інших біоматеріалів надвисоким тиском. Мета роботи є актуальною і спрямована на розв’язання важливої народногосподарської задачі – переходу від традиційних способів переробки харчових продуктів до нових високотехнологічних, менш енергоємних, екологічно чистіших.

2. Обумовлена принципіальна схема робочої камери установки у вигляді двошарного циліндра. Запропонована методика розрахунку робочої камери установки; визначені напруження в стінках камери. Розроблена номограмма для визначення розмірів багатошарних камер надвисокого тиску. Визначені конструктивні й технологічні особливості установки, яка розробляється.

3. Розроблена й