Южного казахстана

 
92 
6
 
Колмогоров  А.Н.  Рассеяние  энергии  при  локально-изотропной  турбулентности 
//Докл. АН СССР. – 1941. – Т.32. – № 1. – С.19 – 21. 
7
 
Обухов  А.М.  О  распределении  энергии  в  спектре  турбулентного  потока  //Докл.  АН 
СССР. – 1941. – Т.32.– № 1. – С.22 – 24. 
8
 
Бетчелор Дж. Введение в динамику жидкости. – М.: Мир, 1973. – 758с. 
9
 
Бекибаев Н.С. и др. К расчету коэффициентов тепло- и массоотдачи в контактных те-
пломассообменных  аппаратах  с  регулярной  цилиндрической  насадкой  //  Вестник  НАН  РК.  – 
2003. –№3. – С.26-29. 
10
 
Берд Р., Стьюарт В., Лайфут Е. Явления переноса /пер. с англ. - М.: Мир, 1974.-687с. 
11
 
Рамм В.М. Абсорбция газов. - М.: Химия, 1976. - 656с. 
12
 
Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. – М.: Физматгиз, 1959.–699с. 
 
 
ТҤЙІН 
 
Волненко А.А. – т.ғ.д, профессор, Балабеков О.С. – т.ғ.д, профессор,  
Серикулы Ж. - РhD-докторанты 
М.Әуезов атындағы ОҚМУ, Шымкент қ. 
 
Жҥйелі жылжымалы саптамалы аппараттардағы газ және сҧйық фазалардың массаберу 
коэффициентерін есептеу 
 
Симметриялық  және  симметриялық  емес  құйын  пайда  болу  механизмдерін  іске 
асыратын  аппараттар  үшін  газ  және  сұйық  қалыптарындағы  массаберу  коэффициенттерін 
есептеу әдістемесі ұсынылған. Газ қалпындағы массаберу коэффициентін есептеу әдістемесінің 
негізінде Фиктің бірінші заңы мен турбулентті локальді-изотропты теорияның ережесі кірген, 
ал сұйық қалпындағы массаберу коэффициентін есептеу әдістемесінің негізінде Хигби жаңару 
үлгісі  мен  турбулентті  локальді-изотропты  теорияларының  ережесі  кірген.  Ұсынылған 
әдістемелер жеткілікті мӛлшердегі дәлдік дәрежесімен тәжірибелік мәліметтерді сипаттайды.    
 
 
 
 
RESUME 
 
Volnenko А.А. – 
Doctor of Technical Sciences
, Professor, Balabekov О.S. – 
Doctor of 
Technical Sciences
, Professor,  Serikuly Zh. – РhD student  
M. Auezov South Kazakhstan State University, Shymkent 
 
Calculation of mass transfer coefficients in the gas and liquid phases in apparatus with a regular 
movable nozzle 
 
 
For  devices  that  implement  the  balanced  and  unbalanced  mechanisms  of  vortex  formation 
proposed methodology for calculating the mass transfer coefficient in the gas and liquid phases. The 
methodology  used  for  the mass  transfer  coefficient  in  the  gas  phase  laid  the  first  Fick's  law  and  the 
theory of locally isotropic turbulence, and the equation for the calculation of mass transfer coefficients 
in  the  liquid  phase  is  based  on  a  model  upgrade  Higbee  and  provisions  of  the  theory  of  locally 
isotropic turbulence. The proposed method with reasonable accuracy described the experimental data. 
 
 
 

 
93 
УДК 664.8.022.1:677.21 
 
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА СУШКИ ХЛОПКА-СЫРЦА  
В ПРЯМОТОЧНОМ СУШИЛЬНОМ БАРАБАНЕ 
 
Т.Д. Калдыбаев - к.т.н., доцент, Г.Ю. Калдыбаева - ст. преподаватель,  
А.А. Тайтелиева - к.т.н., доцент, Г.В. Башкова - д.т.н., профессор 
 
 ЮКГУ им. М. Ауэзова, г.Шымкент 
Ивановская Государственная Текстильная Академия, г.Иваново, Россия 
 
Аннотация 
 
Для  увеличения  оптимального  температурного  режима  работы  хлопкосушилки  марки 
2СБ-10 были проведены эксперименты по сушке хлопка-сырца различной исходной влажности. 
По  результатам  исследования  влияния  массовой  скорости  сушильного  агента    на  про-
должительность пребывания хлопка-сырца в сушильном барабане  установлены преимущества 
сушильного  барабана  с  продольной  решеткой,  поскольку  время  пребывания  в  нем  хлопка-
сырца вдвое больше, чем в барабане без решетки. Результаты эксперимента  свидетельствуют о 
невозможности  нагрева  хлопка-сырца  в  прямоточном  сушильном  барабане  выше  предельно 
допустимой температуры. Разработан новый температурный режим работы сушилки.  
 
Ключевые слова: сушка хлопка-сырца, очистка, джинирование, выход масла, хлопкосушилка, 
продольная решетка, кривая температуры, волокнистый покров. 
 
 
Интенсифицировать процесс сушки хлопка-сырца путем повышения температу-
ры и увеличения времени нахождения в сушильной камере можно лишь до определен-
ных пределов, поскольку хлопок-сырец – термолабильный материал. Нагрев его выше   
70
0
С при последующих операциях очистки и джинирования приводит к снижению раз-
рывной нагрузки и длины волокна и биохимическим изменениям в ядре семян, что обу-
словливает ухудшение их качества и уменьшение выхода масла [1].  
Для  установления оптимального температурного режима работы хлопкосушил-
ки марки 2СБ-10 в непрерывном технологическом процессе мы провели эксперименты 
по сушке хлопка-сырца различной исходной влажности на хлопкоочистительных заво-
дах ТОО «Корпорация Ак-Алтын» и АО «Хлопковая контрактная корпорация».  
Увеличение  времени  пребывания  хлопка-сырца  в  прямоточном  сушильном  ба-
рабане достигнуто с помощью продольной решетки  (рисунок 1), образованной тремя 
рядами  стержней,  установленных  параллельно  продольной  оси  барабана  и  разделяю-
щих барабан на три симметричные зоны.  
Расстояние между стержнями выбрано таким, чтобы здесь задерживался практи-
чески весь хлопок-сырец, выпадающий с лопастей барабана при его вращении. Поэто-
му, каждую зону можно рассматривать как самостоятельный барабан с эквивалентным  
диаметром D
э
= D
б
/√3
  
.  
Во время падения под действием напора сушильного агента хлопковая летучка 
смещается вдоль барабана на некоторые расстояние l, зависящее от высоты Н
п
, с кото-
рой она падает. На начальном участке барабана диаметром Д
б
=3200мм среднюю высо-
ту падения Н
п ср
 находим по известной формуле.  
Н
п ср
=(Д
б
 – 2 һ
л
)/4=1730мм,   
 
где    h
л
 = 500мм 

 
94 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
сверху – поперечное сечение, снизу - продольное 
 
Рисунок 1 - Схема устройства сушильного барабана хлопковой сушилки марки 2СБ-10 
 
 
На участке, где установлена продольная решетка, средняя высота падения в ка-
ждой зоне снижена до 660 мм, что обусловливает уменьшение продольного смещения 
хлопка-сырца и увеличение времени нахождения его в барабане. 
Таким  образом,  в  начале  сушильного  агента  с    максимальной  температурой  на 
подаваемый  холодный  влажный  хлопок-сырец  в  процессе  падения  его  с  лопастей 
больше,  чем  на  участке  с  продольной  тормозной  решеткой.  Начальный  участок  су-
шильной камеры, где задержка материала из-за опасности пересушки волокна и загора-
ния нецелесообразна, хлопок-сырец проходит быстрее. 
Для  установления  времени  пребывания  хлопка-сырца  в  сушильном  барабане  в 
зависимости от массовой скорости сушильного агента с общим потоком материала, по-
ступающего  из  сепаратора  к  питающему  шнеку,  в  сушилку  загружали  образец  окра-
шенных летучек хлопка-сырца. 
В опыте регистрировали время загрузки и выхода каждой окрашенной летучки. 
За  время  пребывания  сырца  в  сушильном  барабане  принято  среднеарифметическое 
время нахождения здесь всех летучек, зарегистрированных на выходе из барабана. 
По результатам исследований влияния массовой скорости сушильного агента γv 
на продолжительность пребывания хлопка-сырца в сушильном барабане τ
пр
 установле-
ны преимущества сушильного барабана с продольной решеткой, поскольку время пре-
бывания в нем хлопка-сырца вдвое больше, чем в барабане без решетки. 
Барабан сушилки 2СБ-10 был снабжен четырьмя люками, установленными через 
каждые 2 м. от передней стенки барабана. 
Хлопкосушилку настраивали в заданный режим работы в потоке завода, фикси-
ровали  показатели    влажности  хлопка-сырца  до  и  после  сушки  и  производительность 

 
95 
по высушенному хлопку-сырцу. Затем барабан  сушилки останавливали и через люки 
одновременно отбирали образцы хлопка-сырца для измерения температуры  у ядра се-
мян и определения влажности. 
В образец хлопка-сырца (200-300г.) погружали теплоизмерительную часть ртут-
ного  термометра,  для  лучшего  контакта  с  которой  хлопок-сырец  уплотняли  вручную. 
Как только ртутный столбик останавливался, операцию отбора и измерения температу-
ры повторяли. За температуру хлопка-сырца  принимали максимальное показание тер-
мометра после трех-четырех описанных операций.  
В  качестве  датчика  для  измерения температуры  центральных  слоев  ядра  семян 
использовали  полупроводниковое  термосопротивление  марки  КТМ-14,  термочувстви-
тельный элемент которого вводили через надрезанную кожуру в ядро семян. 
Анализ  кривых  температуры  нагрева  хлопка-сырца  1  и  2  и  центральных  слоев 
ядра семян   1′ и  2′ (рисунок 2) свидетельствует о быстром росте температуры сырца на 
начальном участке сушильного барабана: всего через 60с. сушки температура хлопка-
сырца составила 52˚С и 43˚С, температура сушильного агента соответственно 290˚С и 
250˚С, а за оставшийся период (420с.) нахождения хлопка-сырца  в сушильном бараба-
не его температура медленно повышается до 60˚С и 52˚С, соответственно. 
Температура центральных слоев ядра семян также с течением времени растет, но 
на всем протяжении процесса она остается более низкой. Это объясняется тем, что теп-
лообмен  ядра семян с сушильным агентом затруднен в связи с наличием у семян плот-
ной кожуры и волокнистого покрова. Результаты эксперимента  свидетельствуют о не-
возможности  нагрева  хлопка-сырца  в  прямоточном  сушильном  барабане  выше  пре-
дельно допустимой температуры. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 и 1
/
 - температура х/с и центральных слоев ядра семян при t
с
 =290˚С, 
t
м
 =54˚С, jV=1,1кг*м/с 
2 и 2
/
 - температура хлопка-сырца и центральных слоев ядра семян при t
с
=250˚С, 
t
м
 =52˚С, jV=0,98кг*м/с 
 

 
96 
Рисунок 2 -   Изменение температуры нагрева хлопка-сырца и ядра семян  
при сушке в сушилке 2СБ-10 
В  результате  исследований  мы  разработали  и  рекомендовали  температурный 
режим работы сушилки марки 2СБ-10 в зависимости от начальной влажности хлопка-
сырца, который теперь широко применяется в хлопкоочистительной промышленности. 
                                                                                   
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
 
1
 
Джабаров  Г.Д.  и  др.  Первичная  обработка  хлопка.  -  М.:  Легкая  индустрия,  1978.  -       
C. 54-59. 
                                        
ТҤЙІН 
 
Қалдыбаев Т.Д. - т.ғ.к., доцент, Қалдыбаева Г.Ю. – аға оқытушы,  
Тайтелиева А.А. - т.ғ.к., доцент, Башкова Г.В. - т.ғ.д., профессор 
 М. Әуезов атындағы ОҚМУ, Шымкент қ., Иваново мемлекеттік текстиль академиясы,  
Иваново қ., Ресей Федерациясы 
 
Тҥзутізбекті кептіру барабанында мақта-шикізатты кептірудің температуралық режимін 
зерттеу 
 
2СБ-10 маркалы мақта кептіргіштің оптималды температуралық режимін кӛбейту үшін 
шитті  мақтаны  әр  түрлі  бастапқы  ылғалдылығында  кептіру  бойынша  эксперименттер 
жүргізілді.  Шитті  мақтаның  тура  ағымды  барабанда  болу  уақытын  ұзарту  мақсатында 
барабанның ұзына бойлы торлы саптама орнатылғанда, мақтаның барабан ішінде бӛлу уақыты 
екі есе кӛбейді. Алайда, бұл жағдайда мақтаның шектелген қызу температурасын да кӛбейтті. 
Жүргізілген  тәжірибелерде  температураның  кӛтеріліп  кетуі,  шитті  мақтаның  табиғи 
қасиеттеріне кері әсерін тигізетіні белгілі. Сондықтан, шитті мақта кептіргіштерінің жұмысын 
жаңа температуралық режимі дайындалды. 
 
RESUME 
 
Kaldybaev T.D. - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor,  G.U.Kaldybaeva - 
Candidate of Technical Sciences, Taiteliyeva A.A. – Associate Professor 
M. Auezov South Kazakhstan State University, Shymkent 
Ivanovo State Textile Academy, Ivanovo, Russia 
 
Investigation of the temperature regime of drying of a clap-raw in drying straightforwardness 
drum 
 
For increase of  2SB-10  trade  mark  cotton dryer`s optimal  temperature  work  mode  were car-
ried out experiments on seed cotton drying with different humidity. 
On results of the studies of influence to mass velocity of the dry agent on length of stay of the 
pat- product in its raw state in dry drum is installed advantage of the dry drum with longitudinal lattice 
since time of stay in him product in its raw state double more than in drum without lattice. Seed-cotton 
staying time at straight current drum increase was achieved at installation of length wise lattice. The 
new temperature mode of working dryers designed.  
 
 
 

 
97 
УДК (519.711.3:66.071.6) 
 
МИКРО- И МЕЗОУРОВНИ ОПИСАНИЯ  ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ 
ЖИДКИХ И ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ В МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИТАХ 
 
Ж.Р.Умарова - докторант PhD, Ш.З.Ескендиров - д.т.н., профессор  
 
ЮКГУ им.М.Ауэзова, г.Шымкент 
 
Аннотация 
 
В данной статье осуществлен системный подход к описанию процесса сепарации газов 
в ультрапористых мембранах  и  выделены микро и мезоуровни  математического моделирова-
ния. На микроуровне  учтена прежде  неидеальность разделяемых систем и учтено отклонения 
от диффузионного закона Фика. На мезоуровне разработана методика расчета селективности с 
учетом  фрактальной  структуры  мембран.  Предложен   алгоритм   расчета  и  его  программная 
реализация.   
 
Ключевые слова: системный анализ, газовые смеси, мембраны сепарация, молекулярные сита.  
 
Проведенный  нами  системный  анализ  показал,  что  известные  модели,  описы-
вающие  процессы мембранной сепарации газов, не имеют единого характера и адапти-
рованы к конкретным типам мембран для различных газовых смесей. Как правило,  не 
учитывается  сложный,  многокомпонентный  состав  газов,  что  характерно,  например, 
для  биогазов. При математическом описании процессов микро  – и ультрафильтрации, 
где  процессы  принципиальны при  сепарационном  разделении  газовых  смесей,  приме-
няется  стандартный  подход,  основанный  на  использовании  управляющих  параметров 
гидродинамики системы каналов в пористом слое [1]. При этом не учитываются специ-
фические  особенности,  обусловленные  сложной  фрактальной  структурой  микро-  и 
ультрапористых  мембран.      Таким  образом,  главным  недостатком  известных  методик 
расчета мембранных систем сепарации является отсутствие  четко выделенного блока 
управляющих  параметров, что затрудняет оптимальное проектирование и  разработку  
систем автоматизированного управления процессами мембранной сепарации  сложных 
многокомпонентных газовых смесей.  
Поэтому  актуальной  является  разработка  методологии  моделирования  и  пред-
ложение  программного  продукта  для  разработки  мембранных  систем  для  биогазов  на 
основе процессов микрофильтрации.   
Но для того, чтобы решить эти задачи, нужно, прежде всего, разработать мате-
матическую модель этого процесса.  В соответствии с системным подходом  нами были 
выделены микро- и мезоуровни  описания процесса сепарации газов в мембранах.  
На микроуровне была учтена, прежде всего, неидеальность разделяемых систем 
и  необходимость  учета  отклонения  от  диффузионного  закона  Фика,  которое  обуслов-
ливается миграционной диффузией по активным  центрам адсорбционной решетки. Мы 
предлагаем  описывать  эти  явления  с  помощью  специального  феноменологического 
подхода.   
Модель  представляет  собой  некоторый  компромисс  между  простотой  и  точно-
стью описания процесса массопереноса в микропористых  кристаллических мембранах 
с учетом неадекватности градиентного закона [2].   
Наиболее  простое    одномерное  приближение,  отражающее  качественные    осо-
бенности разработанной модели, выглядит следующим образом:  

 
98 
                                  
0
1 c
c
D
x
c
D
x
t
c
m
,                                                    (1) 
где 
m
D
  назовем коэффициентом миграционной диффузии. 
Видно, что влияние миграции приводит к нелинейности диффузионного уравне-
ния.   
Рассмотрим решение уравнения (1)  при малых концентрациях примеси 
C
c
, 
где 
1
. Получаем: 
                              
2
2
2
C
x
D
x
C
D
x
C
D
t
C
.                                                  (2) 
В нулевом приближении получаем 
                          
0
0
2
0
2
0
x
C
D
x
C
D
t
C
.                                                             (3) 
Отсюда следует вывод, что   может существовать волновой режим адсорбции  – 
режим бегущей вдоль слоя концентрационной волны со скоростью  
                              
2
2
m
D
D
W
.                                                                              (4) 
Соответственно, длина концентрационной бегущей волны 
                             
m
D
D
2
2
.                                                                                    (5) 
Из подробного анализа следует, что поправка на нелинейность приводит к нело-
кальности  распространения  возмущений,  т.е.  к  некоторому  запаздыванию  концентра-
ционной волны относительно начального момента процесса на время порядка 
                           
2
4
m
D
D
W
 .                                                                          (6)   
При слабом миграционном факторе малый параметр   может иметь следующий 
смысл 
                                   
2
L
L
 .                                                                              (7) 
Будем искать решения, описывающие движущийся концентрационный фронт в 
слое адсорбента. Тогда решение  ищем в виде:  
                                    
vt
x
S
C
0
~
 .                                                                          (8)  
Диффузионное уравнение преобразуется к обыкновенному дифференциальному 
уравнению: 
                                            
2
2
d
S
d
D
d
dS
v
,                                                                (9) 
где  
vt
x
, 
v
- скорость волнового фронта. 
Получаем бегущий концентрационный фронт вида: 
                                             
exp
~
0
R
C
,                                                           (10) 
где  
D
v
, 
R
 
                             
vt
x
D
v
t
D
x
D
D
v
DR
C
m
m
2
2
exp
0
.                                      (11) 
Отсюда  приходим  к    выражению  для  профиля  волнового  концентрационного 
фронта с учетом миграционной диффузии: 

 
99 
                                             
t
x
v
DR
C
exp
0
,                                                 (12) 
где                    
v
D
D
m
2
 - характерная длина волны,                                                 (13) 
                                       
D
v
D
m
4
4
2
2
 - частота.                                                    (14) 
Из полученных соотношений следует вывод, что скорость волнового фронта не 
может быть больше половины величины миграционного коэффициента диффузии.   
На  мезоуровне  основной  структурной      характеристикой  адсорбционного  слоя 
является его порозность или пористость 
е
. Нужно иметь ввиду, что порозность явля-
ется макроскопической характеристикой слоя и может быть определена только на дос-
таточно больших участках пористой системы, содержащих большое число элементов.   
В  этом  случае  порозность  естественным  образом  определяется  как  отношение 
объема «пустого» пространства к полному объему слоя  или, если речь идет о локальной 
порозности, то рассматривается часть слоя, удовлетворяющая условию «макроскопично-
сти» в поясненном выше смысле.  
Другой  эффект,  который  также  влияет  на  величину  порозности,  заключается  в 
изменении геометрических характеристик слоя за счет динамического воздействия по-
тока сплошной среды.  
Достоинство такого подхода для систем сложения в том, что интерпретируемая как   
вероятность  величина  порозности  не  зависит  от  природы  составляющих  элементов  и 
определяется вне указания их характерных  геометрических размеров. Тем самым, су-
щественно упрощается экспериментальное определение этой характеристики.  
На  основании  комплексного  подхода  было  дано  описание  алгоритма  и  про-
граммного обеспечения предназначенного для реализации этого алгоритма и методики 
расчета мембранных систем для сепарации газов с учетом их реального состава на эта-
пе параметрической идентификации.  
Алгоритм расчета представлен в схематическом виде на следующем рисунке 1.  
 
Рисунок 1 - Схема алгоритма и его программной реализации  
 

 
100 
Реализация алгоритма осуществляется с помощью современного программного 
пакета CHEMCAD.  

жүктеу/скачать 5,98 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: