ЭлБиб

УДК 637.34.020

СТОХАСТИЗМ И ДЕТЕРМИНИЗМ НЕПРЕРЫВНЫХ

СТУПЕНЧАТЫХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО СЫРЬЯ

Д.т.н. В.И. Полтавцев

Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт

Россия

Кузбасс является крупным промышленным комплексом страны, в котором

объединены аграрная и промышленная сферы: сельское хозяйство, а также топливо

энергетическая, химическая, пищевая, горно-металлургическая и другие отрасли

промышленности. Поэтому экологические вопросы приобрели в Кузбассе особую

злободневность, поскольку сброс промышленных сточных вод, загрязненных сме

сью органических и минеральных компонентов, создает основную долю экологиче

ской проблемы области. Массообменные аппараты в системе Т:Ж вносят сущест

венный вклад для решения задач экологии, т.к. в таких аппаратах реализуются про

цессы адсорбции, ионообмена, экстрагирования, выщелачивания, регенерации, об

работки зерна и семян и т.д., т.е. такие процессы, в которых степень извлечения ве

ществ из жидкой фазы наиболее высока. Отмеченное характерно в той или иной ме

ре и для других регионов страны.

Налицо задача совершенствования методов расчета массообменных ступен

чатых процессов в системе Т:Ж, решение которой принципиально требует знания

двух аспектов: кинетики взаимодействия фаз и времени их пребывания в рабочем

объеме аппарата. Оба аспекта давно и тщательно анализируют и развивают и в на

шей стране, и во всем мире.

По кинетике: Лыков А.В. - теоретическое решение линейных и нелинейных

задач нестационарной тепло- и массопроводности, Аксельруд Г.А. - кинетика взаи

модействия твердой и жидкой фаз при идеализированных схемах взаимодействия

фаз (прямоток, противоток), Лысянский В.М. - интервально-итерационный метод

расчета процессов извлечения сахара из сахарной свеклы, в основном при противо-

точном взаимодействии жидкого и растительного потоков, Рудобашта С.П. - анали

тические методы расчета кинетики одноступенчатых процессов, Белобородов Г.С. -

экстрагирование органических веществ из растительного сырья, и другие.

По структуре потоков: Хэм А. и Коу Г.(1918 г) - создание ячеечной модели,

акад. Кафаров В.В.и его школа - создание и внедрение методов кибернетики как в

химической технологии, так и в других отраслях промышленности, Пебалк В.Л. и

др. - структура потоков в колонных аппаратах, и т.д.

Однако существует несколько неоспоримых экспериментальных фактов, ко

торые показывают несостоятельность позиций обоих аспектов. По кинетике: нели

нейная функция равновесия, зависимость коэффициента диффузии от концентрации

(слабая) и координаты (сильная, например, в процессах сушки). По структуре пото

ков: время

запаздывания

отклика при любой степени интенсивности перемешивания

[1], разделение потока твердых частиц при входе в ступень на отдельные порции

(Danckwerts P.V.), растягивание (размазывание) дозы материала импульсного сигна

ла по времени при 1-м, 2-м и последующих его проходах через рабочий объем сту

пени (Кафаров В.В.).

Современные методы расчета широко используют стохастический подход к

моделированию массообменных процессов Т:Ж на основе анализа структуры пото

ков с использованием метода функций распределения элементов (порций) потока по

времени пребывания в аппарате (РВП). Метод функций РВП особенно эффективен

для расчета и проектирования химических и массообменных процессов с линейными

кинетикой и равновесной характеристикой, а также в ситуациях, когда пробные воз

мущения по составу индикатора хорошо приближаются к 5-функции Дирака или

идеальному ступенчатому воздействию. Однако в ситуации нелинейности указанных

характеристик метод функций РВП теряет свою эффективность, т.к. необходимо

знание распределения частиц по их возрастам, отсчитываемых с момента входа час

тиц в каждую секцию аппарата. Кроме того, при анализе структуры потоков дис«Перспективы производства продуктов питания нового поколения»

Научная электронная библиотека ЦНСХБ