Експериментальне дослідження процесів зневоднення твердих побутових відходів шнековим пресом

Abstract

Експериментальне дослідження процесів зневоднення твердих побутових відходів шнековим пресом є актуальною науково-технічною задачею — однією зі складових для вирішення проблеми створення науково-технічних основ проектування високоефективних робочих органів машин для збирання та первинної переробки твердих побутових відходів. Проведено дослідження процесів зневоднення твердих побутових відходів шнековим пресом за допомогою планування експерименту другого порядку. Отримано регресійні залежності таких показників процесу зневоднення як кінцеві відносна вологість та густина твердих побутових відходів, максимальна потужність двигуна приводу та енергоємність зневоднення від основних параметрів впливу: початкових відносної вологості та густини твердих побутових відходів, частоти обертання шнека, радіального зазору між шнеком та корпусом, діаметра осердя шнека на останньому витку. Побудовано поверхні відгуків цільової функції — енергоємності зневоднення твердих побутових відходів та їхні двомірні перерізи в площинах параметрів оптимізації. Проведено параметричну оптимізацію процесу зневоднення твердих побутових відходів за критерієм його мінімальної енергоємності. Визначено, що мінімальна енергоємність зневоднення змішаних твердих побутових відходів складає 172,3...306,3 кВт·год/т для таких оптимальних значень параметрів технологічного процесу зневоднення: частота обертання шнека 51,84...54,73 об/хв; відношення радіального зазору між шнеком та корпусом до зовнішнього діаметра шнека на останньому витку (7,10...8,71)·10–3; відношення діаметра осердя шнека до його зовнішнього діаметра на останньому витку 0,710...0,765, а для вологої фракції твердих побутових відходів мінімальна енергоємність зневоднення складає 30,7...158,5 кВт·год/т для оптимальних значень: частоти обертання шнека 36,91...47,20 об/хв; відношення радіального зазору між шнеком та корпусом до зовнішнього діаметра шнека на останньому витку (5,45...10,45)·10–3; відношення діаметра осердя шнека до його зовнішнього діаметра на останньому витку 0,740...0,757.

The experimental study of the dehydration of solid domestic wastes by screw press is an actual scientific and technical task as one of the components for solving the problem of creating scientific and technical bases for the design of highly efficient working bodies of machines for the collection and primary processing of solid domestic wastes. The dehydration research of solid domestic wastes with screw press was conducted with the help of planning of the second order experiment. The regressive dependences of such indicators of the dehydration process as the final relative humidity and the density of solid domestic wastes, the maximum power of the drive motor and the energy intensity of dehydration from the main parameters of influence were obtained: initial relative humidity and density of solid domestic wastes, angular speed of screw, radial clearance between the screw and housing, the core diameter of the screw is on the last turn. The surfaces of responses to the target function are constructed — the energy intensity of dehydration of solid domestic wastes and their two-dimensional cross sections in the planes of optimization parameters. Parametric optimization of the dehydration process of solid domestic wastes by the criterion of its minimum energy intensity is carried out. It is determined that the minimum energy intensity of dehydration of mixed solid domestic wastes is 172,3...306,3 kWh/t for the optimal values of the parameters of the technological process of dehydration: angular speed of screw 51,84...54,73 rpm; the ratio of the radial clearance between the screw and the body to the outer diameter of the screw on the last turn (7,10...8,71)·10–3; the ratio of the core diameter of the screw to its outer diameter at the last turn of 0,710...0,765, and for the wet fraction of solid domestic wastes, the minimum energy intensity of dehydration is 30,7...158,5 kWh/t for optimal values: angular speed of screw 36,91...47,20 rpm; the ratio of the radial clearance between the screw and the body to the outer diameter of the screw on the last turn (5,45...10,45)·10–3; the ratio of the core diameter of the screw to its outer diameter at the last turn of 0,740...0,757.

Экспериментальное исследование процессов обезвоживания твердых бытовых отходов шнековым прессом является актуальной научно-технической задачей как одной из составляющих для решения проблемы создания научно-технических основ проектирования высокоэффективных рабочих органов машин для сбора и первичной переработки твердых бытовых отходов. Проведено исследование процессов обезвоживания твердых бытовых отходов шнековым прессом с помощью планирования эксперимента второго порядка. Получены регрессионные зависимости таких показателей процесса обезвоживания как конечные относительная влажность и плотность твердых бытовых отходов, максимальная мощность двигателя привода и энергоемкость обезвоживания от основных параметров влияния: начальных относительной влажности и плотности твердых бытовых отходов, частоты вращения шнека, радиального зазора между шнеком и корпусом, диаметра сердечника шнека на последнем витке. Построены поверхности отклика целевой функции — энергоемкости обезвоживания твердых бытовых отходов и их двумерные сечения в плоскостях параметров оптимизации. Проведена параметрическая оптимизация процесса обезвоживания твердых бытовых отходов по критерию его минимальной энергоемкости. Определено, что минимальная энергоемкость обезвоживания смешанных твердых бытовых отходов составляет 172,3...306,3 кВт·ч/т для таких оптимальных значений параметров технологического процесса обезвоживания: частота вращения шнека 51,84...54,73 об/мин; отношение радиального зазора между шнеком и корпусом к внешнему диаметру шнека на последнем витке (7,10...8,71)·10–3; отношение диаметра сердечника шнека к его внешнему диаметру на последнем витке 0,710...0,765, а для влажной фракции твердых бытовых отходов минимальная энергоемкость обезвоживания составляет 30,7...158,5 кВт·ч/т для оптимальных значений: частоты вращения шнека 36,91...47,20 об/мин; отношение радиального зазора между шнеком и корпусом к внешнему диаметру шнека на последнем витке (5,45...10,45)·10–3; отношение диаметра сердечника шнека к его внешнему диаметру на последнем витке 0,740...0,757.