ТОШКЕНТ ТЎҚИМАЧИЛИК ВА ЕНГИЛ САНОАТ ИНСТИТУТИ
ҲУЗУРИДАГИ ФАН ДОКТОРИ ИЛМИЙ ДАРАЖАСИНИ БЕРУВЧИ
14.07.2016.Т.06.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
ТОШКЕНТ ТЎҚИМАЧИЛИК ВА ЕНГИЛ САНОАТ ИНСТИТУТИ
УСМАНКУЛОВ АЛИШЕР КАДИРКУЛОВИЧ
ИССИКЛИК-НАМЛИК АЛМАШУВ ЖАРАЁНЛАРИНИ ТЕЗЛАШТИРИШ
АСОСИДА ЮҚОРИ ИШ УНУМЛИ ПАХТАНИ ҚУРИТИШ УСКУНАСИ ВА
ТЕХНОЛОГИЯСИНИ ЯРАТИШ
05.06.02 – Тўқимачилик материаллари технологияси ва хомашѐга дастлабки ишлов бериш
(техника фанлари)
ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент-2016
УДК: 677.21.021.1
Докторлик диссертацияси автореферати мундарижаси
Оглавление автореферата докторской диссертации
Сontents of the abstract of doctoral dissertation
Усманкулов Алишер Кадиркулович
Иссиқлик-намлик алмашув жараѐнларини тезлаштириш
асосида юқори иш унумли пахтани куритиш ускунаси ва
технологиясини яратиш 3
Усманкулов Алишер Кадиркулович
Создание высокопроизводительной хлопко-сушильной установки и
технологии на основе интенсификации тепло массообменныхпроцессов
27
Usmankulov Alisher Kadirkulovich
Creation of large powered cotton-dry installation and technologies on base of
intensification heat-mass exchanging processes 49
Эълон қилинган ишлар рўйхати
Cписок опубликованных работ
List of published works 70
2
ТОШКЕНТ ТЎҚИМАЧИЛИК ВА ЕНГИЛ САНОАТ ИНСТИТУТИ
ҲУЗУРИДАГИ ФАН ДОКТОРИ ИЛМИЙ ДАРАЖАСИНИ БЕРУВЧИ
14.07.2016.Т.06.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
ТОШКЕНТ ТЎҚИМАЧИЛИК ВА ЕНГИЛ САНОАТ ИНСТИТУТИ
УСМАНКУЛОВ АЛИШЕР КАДИРКУЛОВИЧ
ИССИКЛИК-НАМЛИК АЛМАШУВ ЖАРАЁНЛАРИНИ
ТЕЗЛАШТИРИШ АСОСИДА ЮҚОРИ ИШ УНУМЛИ ПАХТАНИ
ҚУРИТИШ УСКУНАСИ ВА ТЕХНОЛОГИЯСИНИ ЯРАТИШ
05.06.02 – Тўқимачилик материаллари технологияси ва хомашѐга дастлабки
ишлов бериш
(техника фанлари)
ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент-2016
3
Докторлик
диссертация
мавзуси
Ўзбекистон
Республикаси
Вазирлар
Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида № 30.09.2014/В2014.5.Т350
рақам билан рўйхатга олинган.
Докторлик диссертацияси Тошкент тўқимачилик ва енгил саноат институтида
бажарилган.
Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз) веб-саҳифа www.titli.uz
манзилига ҳамда «ZiyoNet» Ахборот-таълим порталида www.ziyonet.uz манзилига
жойлаштирилган.
Илмий маслаҳатчи: Парпиев Азимжон
техника фанлари доктори, профессор
Расмий оппонентлар: Ахмадхўжаев Хамид Турсунович
техника фанлари доктори, профессор
Рахмонов Хайриддин Кадирович
техника фанлари доктори
Сидиков Исамидин Хакимович
техника фанлари доктори
Етакчи ташкилот: «Сифат» Ўзбекистон пахта толасини
сертификациялаш маркази
Диссертация ҳимояси Тошкент тўқимачилик ва енгил саноат институти ҳузуридаги
14.07.2016.Т.06.01 рақамли илмий кенгашнинг 2016 й. 26 ноябр соат 10
00
даги мажлисида
бўлиб ўтади (Манзил: 100100, Тошкент ш., Шоҳжахон-5,тел.(+99871) 253-06-06,
253-08-08,факс 253-36-17; e-mail: titlp_info@edu.uz)
Докторлик диссертацияси билан Тошкент тўқимачилик ва енгил саноат
институтининг Ахборот-ресурс марказида танишиш мумкин (10 - рақам билан рўйҳатга
олинган). Манзили: 100100, Тошкент, Яккасарой тумани, Шоҳжаҳон-5, тел:(+99871) - 253-
06-06, 253-08-08.
Диссертация автореферати 2016 йил 8 ноябр куни тарқатилди.
(2016 йил 8 ноябрдаги 10 рақамли реестр баѐнномаси).
К. Жуманиязов
Фан доктори илмий даражасини берувчи
илмий кенгаш раиси, т.ф.д., профессор
А.З. Маматов
Фан доктори илмий даражасини берувчи
илмий кенгаш илмий котиби, т.ф.д., профессор
Б.Мардонов
Фан доктори илмий даражасини берувчи
илмий кенгаш ҳузуридаги илмий семинар раиси,
ф.-м.ф.д., профессор
4
КИРИШ (докторлик диссертациясининг аннотацияси)
Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурияти.
Жаҳон
бозорида табиий маҳсулотларга, жумладан, пахта толасига бўлган талаб
ошиб бормоқда. Пахта бўйича халқаро консультатив қўмитанинг (ICAC)
маълумотларига қараганда «ташқи бозорга пахта толаси етказиб бериш
бўйича Хитой, АҚШ, Ҳиндистон, Покистон, Бразилия ҳамда Ўзбекистон
каби давлатлар етакчилик қилмоқда».
1
2016-2017 йил мавсумида жаҳон
миқѐсида пахта толаси етиштириш ўтган мавсумга нисбатан 5,1 фоизга (22,48
млн. тонна), толага талаб эса 1,7 фоизга (24,09 млн. тонна) ошишлиги
прогноз қилинмоқда
.
Пахтани қайта ишлаш, асосан АҚШ, Хитой ва
Ўзбекистонда ишлаб чиқарилган технологик ускуналарда амалга оширил
моқда. Пахта ҳосилини етиштириш ҳажмининг барқарорлигини сақлаш ва
жаҳон бозорида хомашѐ рақобатбардошлигини ошириш учун тола сифатини
янада яхшилаш энг долзарб муамоларидан бири бўлиб ҳисобланади. Бу
йўналишда технологик пухта ва самарадорлиги юқори бўлган пахта
хомашѐсини дастлабки ишлаш ускуналарининг янги авлодини яратиш бўйича
илмий-тадқиқот ишлари олиб борилмоқда.
Ўзбекистон Республикасида пахта маҳсулотининг истеъмол хусусият
ларини яхшиланишига олиб келадиган, пахта хомашѐсини дастлабки ишлаш
технологик жараѐнларини юқори самарадорликка эга бўлган техника ва
технологияларини яратишга оид бўлган кенг қамровли чора-тадбирлар
амалга оширилмоқда. Бу борада, жумладан, пахта тозалаш корхоналари
томонидан тайѐрланаѐтган пахта хомашѐси, ишлаб чиқарилаѐтган пахта
маҳсулотлари миқдори ва сифатини сақлашни таъминлаш, хомашѐ ва энергия
сарфини камайтириш имкониятини берадиган техника ва технологияларини
яратиш муҳим аҳамият касб этмоқда.
Жаҳон амалиѐтида, пахтани дастлабки ишлаш технологик жараѐнла
рига, ишлаб чиқариладиган маҳсулотларнинг сифат кўрсаткичларига ижобий
таъсир этувчи пахта хомашѐсини қуритишнинг янги техника ва технология
ларини яратиш алоҳида аҳамиятга эга бўлиб бормоқда. Бу борада пахта ва
унинг компонентлари иссиқлик-физик кўрсаткичларини ўзгариш қонуният
ларини бўйича илмий асосларини яратиш, пахта толаси ва чигитининг
стационар бўлмаган иссиқлик ва масса алмашув жараѐнларида қуриш
тезлиги ва бир текислигини асослаш, рақобатбардош сифат кўрсаткичларига
эга бўлган тола ишлаб чиқаришни таъминловчи, пахтани қуритишни янги
технология ва техникасини ишлаб чиқиш каби йўналишларда мақсадли
илмий изланишларни амалга ошириш муҳим вазифалардан бири
ҳисобланади. Юқорида келтирилган илмий-тадқиқотлар йўналишида
бажарилаѐтган илмий изланишлар мазкур диссертация мавзусининг
долзарблигини изоҳлайди.
1
Cotton: World Statistics. Bulletin of the International Cotton Advisory Committee, NY, November 2015.
http://www.ICAC.org.,http://www.USDA.gov.
5
Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2015 йил 27 октябрдаги
ПФ-4761-сон «Ўзпахтасаноатэкспорт холдинг компаниясини ташкил этиш
тўғрисида»ги Фармони, Ўзбекистон Республикаси Вазирлар Махкамасининг
2007 йил 3 апрелдаги 70-сон «2007-2011 йилларда пахта тозалаш саноати
корхоналарини модернизация ва реконструкция қилиш дастури тўғрисида»ги
қарори ҳамда мазкур фаолиятга тегишли бошқа меъѐрий-ҳуқуқий
ҳужжатларда белгиланган вазифаларни амалга оширишга ушбу диссертация
тадқиқоти муайян даражада хизмат қилади.
Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланиши
нинг йўналишларига боғлиқлиги.
Мазкур диссертация республика фан ва
технологиялар ривожланишининг II. «Энергетика, энергия ва ресурстежам
корлик» устувор йўналиши доирасида бажарилган.
Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий-тадқиқотлар шарҳи.
2
Пахта тозалаш саноати учун янги пахта қуритиш техника ва
технологияларини ишлаб чиқиш ва такомиллаштиришга йўналтирилган кенг
қамровли илмий изланишлар жаҳоннинг етакчи илмий марказлари ва олий
таълим муассасалари, жумладан, Моss-Gorden Continental, «Platt Lummus»,
«Conti-nental Murray», «Samuel Jackson Mfg. Corporation», «Consolidated
Cotton Gin Co.», «Continental Eagle Corporation» (АҚШ), Cotton reseach and
devolepment corporation (Австралия), National Research Center for cоttоn
processing engeeniring and technology, China Cotton Industries Limited, Handan
Golden Lion, Cotton Research Institute of Nanjing Agricultural University,
«Lebed» (Хитой), Тошкент тўқимачилик ва енгил саноат институти,
«Пахтасаноат илмий маркази» акциядорлик жамияти (Ўзбекистон) томони
дан олиб борилмоқда.
Пахта хом-ашѐсини қуритиш техника ва технологиясига оид жаҳонда
олиб борилган тадқиқотлар натижасида қатор, жумладан қуйидаги илмий
натижалар олинган: «Hardwicke Etter» минорали ва «СБО», «2СБ-10»
барабанли қуритгичлар яратилган (Lummus Company, АҚШ ва «Пахтасаноат
илмий
маркази»
АЖ,
Ўзбекистон),
пахтани
қайта
ишлашнинг
автоматлаштирилган тизими яратилган (Texas Tech University, АҚШ), нам
материалларни қуритиш ускуналарини ҳисоблаш ва лойиҳалаш услуби
ишлаб чиқилган (Москва давлат дизайн ва технология университети, Россия),
қуритиш жараѐнида капилляр-ғовак, коллоид материалларининг иссиқлик ва
намлик ўтказувчанлигининг асосий қонуниятлари олинган (Москва давлат
дизайн ва технология университети, Россия), қуритиш жараѐнида буғланиш
юзасини материал ичига кириб бориш қонуниятлари илмий асосланган (Texas
Tech University, АҚШ).
Дунѐда пахта хом-ашѐсини қуритиш техника ва технологияларини
яратиш бўйича қатор, жумладан, қуйидаги устувор йўналишларда
тадқиқотлар олиб борилмоқда: нам чигитли пахта қуритишни самарали
2
Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий-тадқиқотлар шарҳи http://www.samjackson.com/ moisture products;
http://www.bajajngp.com/humidifier.html;
http://www.busa.com.br/Assistencia-Tecnica#;https://www.
acronymfinder.com,
Journal of Cotton Science 4/2015. The USA.The Cotton Foundation. Journal of Textile Science & Engineering.3/2014. The USA
ва бошқа манбалар асосида ишлаб чиқилган.
6
техника ва технологияларини ишлаб чиқиш; пахтани қуритиш жараѐнининг
илмий асосларини яратиш; пахтани иссиқлик-физик кўрсаткичларини,
эффектив иссиқлик ўтказувчанликнинг аналитик ҳисоблаш усуларини ишлаб
чиқиш; пахтани кўп компонентли материал эканлигини эътиборга олган
ҳолда қуритиш жараѐнини ташкил қилиш; тола сифатини сақлашни
таъминловчи қуритиш режимларини ишлаб чиқиш.
Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.
Пахтани қуритишни
самарали техника ва технологияларини ишлаб чиқаришдаги асосий
муаммоси - материални қуритиш объекти сифатида мураккаб эканлиги, тола,
чигит қобиғи ва мағзи ўртасида намликни нотекис тақсимланиши, уларнинг
иссиқлик-намлик хоссаларининг фарқлилиги ҳисобланади.
Нам материалларни қуритиш бўйича илмий муаммолар ва уларнинг
назарий масалалари, жумладан, капилляр-ғовак, коллоид материалларда
иссиқлик ва намлик ўтказишни асосий қонуниятлари, тола ва пахтани
иссиқлик-физик кўрсаткичларини аниқлаш бўйича назарий ва тажрибавий
тадқиқотлар бир қатор олимлар - L.Bolss, B.Balson, U.К.Luis, Т.К.Шервуд,
А.С.Гинзбург, С.М.Липатов, Ю.Л.Кавказов, Г.А.Максимов, А.В.Лыков,
М.И.Шекольдин ва бошқалар томонидан амалга оширилган. Қайд этилган
тадқиқотларда пахтани иссиқлик-физик кўрсаткичлари, жумладан, толани
шартли иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти ва иссиқлик сиғими
стационар режим услубида аниқланган. Олинган натижаларни стационар
бўлмаган режимларда қўллаш катта хатоликларга олиб келмоқда. Шу
сабабли, пахтани кўп компонентли материал сифатида иссиқлик-физик
хоссаларини чуқур ўрганиш, иссиқлик сиғими ва иссиқлик ўтказувчанлик
коэффициенти билан ҳаво температураси, ғоваклик, пахта ва унинг
компонентларини намликлари ўртасидаги боғланишни ўрнатиш, пахта
компонентларини бир текис қуритишни имкониятларини аниқлаш бўйича
назарий тадқиқотлар ўтказиш эҳтиѐжи мавжуд.
Нам
материалларни
қуритиш
техника
ва
технологияларини
такомиллаштириш, қуритиш ускуналарини ҳисоблаш ва лойиҳалаш
усулларини ишаб чиқиш, қуритгичлар ишини ва қуритиш режимини
оптималлаштириш бўйича тадқиқотлар бир қатор олимлар томонидан олиб
борилган, жумладан, J.Lurey, Н.М.Михайлов, И.М.Федоров, Г. Гомарен,
Ш.Эндрени, М.В.Лыков, М.Ф.Гинзбург, М.Ф.Казанский, К.Ш.Шакиров,
М.И.Ниязов, П.В.Банников, А.М.Ульдяков, Р.П.Никитин, А.Парпиев,
М.Рахмонов, М.Содиков, А.З.Маматов каби олимлар томонидан тадқиқ
қилинган ва маълум даражадаги ижобий натижаларга эришилган. Ўтказилган
тадқиқотлар фақат пахтани конвектив усулда қуритишга бағишланган бўлиб,
қуритиш барабанида мавжуд бўлган кондуктив қуритиш усули ўрганилмаган
Шу сабабли пахтани барабанли қуритгичларда қуритиш жараѐнини
кондуктив қуритиш имкониятларидан фойдаланиб такомиллаштириш бўйича
илмий тадқиқот ўтказиш муҳим аҳамиятга эга.
Диссертация мавзусининг диссертация бажарилган олий таълим
муассасасининг илмий-тадқиқот ишлари билан боғлиқлиги.
Диссертация
тадқиқоти Тошкент тўқимачилик ва енгил саноат институти илмий-тадқиқот
7
ишлари режасининг А-13-004, ДИТД-13
«
Пахтани қуритишни янги техника
ва технологияларини яратиш
»
(2006-2008), А-6-244, ДИТД-6 «Пахтани қури
тиш технологиясини математик моделлаштириш
»
(2006-2008), ИТД-И-018
«
Пахтани тозалаш ва қисман қуритиш агрегатини тайѐрлаш ва тадбиқ этиш
»
(2009-2010), ИД-И-012 «Пахтани бошланғич сифат кўрсаткичларини ҳисобга
олган ҳолда самарали технологиясини яратиш» (2009-2010), ИОТ-2015-2-20
«
Пахтани қуритишни самарали технологиясини ишлаб чиқаришга тадбиқ
этиш
»
(2015-2016) мавзусидаги фундаментал, амалий ва инновацион
лойиҳалар доирасида бажарилган.
Тадқиқотнинг мақсади
иссиқлик-намлик алмашув жараѐнларини
жадаллаштириш асосида пахтани юқори иш унумли қуритиш ускунаси ва
технологиясини яратишдан иборат.
Тадқиқотнинг вазифалари:
пахта ва унинг компонентларини иссиқлик-физик кўрсаткичларини
ўзгариш қонуниятларини ишлаб чиқиш;
пахта компонентларида стационар бўлмаган иссиқлик ва масса алма
шув жараѐнларида қуритиш тезлиги ва бир текислигини асослаш; нам
пахтани қуритишни юқори иш унумли янги технология ва техникасини
яратиш;
пахтани қуритишни янги техникасини технологик баҳолаш, оптимал
кўрсаткичлари ва иш режимларини ишлаб чиқиш.
Тадқиқот объекти
сифатида пахтани қуритиш ускунаси ва хомашѐни
иссиқлик-физик хоссалари қаралади.
Тадқиқот предмети
пахтани қуритиш жараѐнлари ва қуритиш усул
лариташкил этади.
Тадқиқот усуллари.
Диссертацияда коллоидли-капилляр-ғовак мате
риалларда иссиқлик-масса алмашувини фундаментал илмий услублари,
иссиқлик физикаси, иссиқлик ва намлик узатиш назарияси, назарий механи
канинг умумий усулларидан фойдаланилган.
Тадқиқотнинг илмий янгилиги
қуйидагилардан иборат:
ички мосламалар конструкцияси такомиллаштирилган, янги юқори иш
унумли пахта қуритиш барабани ва технологияси яратилган; пахта, тола,
тукли ва туксиз чигитларнинг иссиқлик ўтказувчанлиги ва иссиқлик
сиғимини намлик, хажмий зичлик ва қуритиш температурасига қараб
ўзгаришини ҳисоблаш услуби ишлаб чиқилган;
тола массаси ва чигит ядросида иссиқлик, намликни фазовий ва вақтли
тақсимланишининг турли қонуниятлари асосида пахта толаси ва чигитини
қуриш бир текислигини таъминловчи қуритиш режими ишлаб чиқилган;
иссиқлик тарқалиши назарияси асосида муҳитни кўп компонентли
лигини ҳисобга олувчи нам пахтани самарали (келтирилган) иссиқлик
ўтказувчанлигини ҳисоблаш услуби ишлаб чиқилган;
қуритиш вақтида чигит ядроси ва қобиғи ҳажмининг ўзгариши, ҳаво
қатлами ҳосил бўлиши, уларга пахтанинг бошланғич намлигини таъсир
даражаси аниқланган;
8
ҳаво температураси ва пахта компонентларининг намлиги ҳамда
температурасининг ўзгаришини аниқлаб берувчи қонуниятлар асосида
қуритиш барабанини узунлигидан самарали фойдаланиш имконияти
яратилган.
Тадқиқотнинг амалий натижаси
қуйидагилардан иборат: оптимал
қуритиш режимини танлаш имкониятини берувчи, пахта компонентларининг
иссиқлик-физик хоссаларининг фарқланишини ҳисобга олувчи, жараѐнни
жадаллаштириш ва бир текислиги учун керакли шароитни яратишни
таъминловчи, намлик, ҳажмий зичлик ва температурага боғлиқ бўлган пахта
ва чигитнинг иссиқлик ўтказувчанлиги ва иссиқлик сиғимининг ўзгариш
қонуниятлари ишлаб чиқилган;
чигит ядросининг ташқи юзаси ва қобиғининг ички юзаси ўртасида
ҳаво қатлами пайдо бўлиш ҳолати ва уни қуритиш самарадорлигига таъсир
қилиши асосида пахтани бошланғич намлигига боғлиқ равишда қуритишни
оптимал режимлари ишлаб чиқилган;
ғарамда ва барабан куракчаларида ѐтган пахтани ташқи контакт
юзасини ва барабан юзасини қизиш температурасини ошириш йўли билан
иссиқлик алмашуви жараѐнини жадаллаштириш услуби ишлаб чиқилган;
айланишлар сонини оптималлаштириш асосида қуритиш жараѐнида
барабаннинг кўндаланг кесим юзаси бўйича пахта бир текис тақсимланган.
Тадқиқот натижаларининг ишончлилиги.
Тадқиқот натижаларининг
ишончлилиги назарий ва тажрибавий тадқиқотлар натижаларини
мутаносиблиги, тавсия этилган қуритгични ишлаб чиқариш синовларидан
олинган ижобий натижалар ҳамда кўриб чиқилаѐтган фан соҳасидаги
маълумотар билан қиѐсий таҳлилига асосланади.
Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.
Тадқиқот
натижаларининг илмий аҳамияти пахта, тола ва чигитнинг иссиқлик сиғими
ва иссиқлик ўтказувчанлиги, уларнинг ҳажмий зичлиги, намлиги ва
температураси ўртасидаги боғланиш қонуниятларини олинганлиги, тола ва
чигитда иссиқлик-масса алмашув жараѐнларининг чегаравий масалаларини
аналитик усулда ечимлари топилганлиги, чигит қобиғи ва ядроси орасида
ҳаво қатлами ҳажмининг ўзгариш қонунияти олинганлигидан иборат.
Тадқиқот натижаларининг амалий аҳамияти янги яратилган қуритиш
барабани қобиғи ва ички қисмларини қизиш температураси ҳамда пахтани
солиштирма юзасини ошириш орқали қуриш жараѐни тезлашиши, пахтани
барабан кўндаланг кесим юзаси бўйлаб бир текис, титилган ҳолда
тақсимланиши, натижада пахтани бир текис қуриши билан изоҳланади.
Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.
Иссиқлик-масса
алмашув жараѐнларини жадаллаштириш асосида юқори иш унумли қуритиш
ускунаси ва технологиясини яратиш бўйича ишлаб чиқилган натижалар
асосида:
ички мосламалари конструкцияси такомиллаштирилган пахта қуритиш
барабанини яратиш бўйича Ўзбекистон Республикаси Интеллектуал мулк
агентлигининг ихтирога патенти олинган («Чигитли пахта қуритиш бара-
9
бани-1», №IAP03063–2006й.). Натижада пахтани барабан юзаси, узунлиги
бўйича бир текис титилган ҳолда тақсимланиш имконияти яратилган; юқори
иш унумли пахта қуритиш барабанини яратиш бўйича Ўзбекистон
Республикаси Интеллектуал мулк агентлигининг ихтирога патенти олинган
(«Чигитли пахта қуритиш барабани-2»,№IAP 03064–2006й.). Натижада пахта
ва ҳаво билан конвектив иссиқлик намлик алмашув жараѐнини
жадаллаштириш имконини берган;
юқори
иш
унумли
қуритиш
ускунаси
ва
технологияси
“Ўзпахтасаноатэкспорт” холдинг компанияси корхоналарида, жумладан,
Пайтуғ пахта тозалаш корхонаси ва Чинобод пахта тозалаш корхоналарида
таклиф этилган технологик регламент асосида жорий қилинган
(“Ўзпахтасаноатэкспорт” холдинг компаниясининг 2016 йил 24 октябрдаги
МА-02/1380-сон маълумотномаси)
.
Илмий тадқиқот натижаларининг ишлаб
чиқаришга жорий этилиши қуритгичда намлик олишни ўртача 64,2 %
(нисбий) га ошишини ва толада нуқсонли аралашмалар миқдорининг 0,5 % га
камайишини таъминлайди.
Тадқиқот натижаларининг апробацияси.
Тадқиқот натижалари 36 та
илмий-амалий анжуманларда, жумладан 12 та халқаро: «Современные
наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой
промышленности» (Россия Федерацияси, Иваново, 2004й.), «Наука ХХI века
индустрии сервиса» (Россия Федерацияси, Ростов-Дон, 2008 й.), «Студенты и
молодые ученные КГТУ- производству» (Россия Федерацияси, Кострома,
2008 й.), «Современные проблемы газовой и волновой динамики» (Россия
Федерацияси, Москва, МДУ, 2009й.), «Korea Polytechnic University of textile
and fashion», (Корея, Сеул, 2009й.), «Современные наукоемкие технологии и
перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Россия
Федерацияси, Иваново, 2007, 2013йй.) илмий-амалий анжуманларида ҳамда
«Пахтасаноат илмий маркази» акциядорлик жамиятининг илмий
семинарларида (2015-2016 йй.) маъруза кўринишида баѐн этилган ҳамда
апробациядан ўтказилган.
Тадқиқот натижалари бўйича яратилган ускуна намунаси «Инновацион
ғоялар, технологиялар ва лойиҳалар республика ярмаркаси» кўргазмаларида
намойиш этилган (2012, 2013 йй.).
Тадқиқот натижаларининг эълон қилиниши.
Диссертация мавзуси
бўйича 88 та илмий иш, шулардан, Ўзбекистон Республикаси Олий
аттестация комиссиясининг докторлик диссертациялари асосий илмий
натижаларини чоп этиш тавсия этилган илмий нашрларда 25 та мақола, 2 та
монография нашр этилган ҳамда Ўзбекистон Республикасининг 14 та
патенти олинган.
Диссертациянинг ҳажми ва тузилиши.
Диссертация кириш, бешта
боб, хулоса, фойдаланилган адабиѐт рўйхати ва иловалардан иборат.
Диссертациянинг ҳажми 190 бетни ташкил этган.
10
ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ
Кириш
қисмида ўтказилган тадқиқотларнинг долзарблиги ва зарурати
асосланган, тадқиқотнинг мақсади ва вазифалари, объект ва предметлари
тавсифланган, республика фан ва технологиялари ривожланишининг устувор
йўналишларига мослиги кўрсатилган, тадқиқотнинг илмий янгилиги ва
амалий натижалари баѐн қилинган, олинган натижаларнинг илмий ва амалий
аҳамияти очиб берилган, тадқиқот натижаларини амалиѐтга жорий қилиш,
нашр этилган ишлар ва диссертация тузилиши бўйича маълумотлар
келтирилган.
Диссертациянинг
“Муаммонинг ҳолати, тадқиқот мақсад ва
вазифалари”
деб номланган биринчи бобида адабиѐт манбаларининг
таҳлили, хусусан пахтани қуритиш объекти сифатида ўрганиш, қуритишнинг
техника ва технологияларининг хозирги ҳолатининг таҳлили келтирилган,
пахтани иссиқлик ўтказувчанлиги ва иссиқлик сиғимининг тадқиқотлари
етарли эмаслиги аниқланган. Пахтани келтирилган иссиқлик-физик
кўрсаткичларидан, уни кўп компонентли, тузилмавий ва ғовак материал
сифатида кўрилган ҳолда, иссиқлик алмашуви жараѐнларини ифодалаш учун
фойдаланиш кераклиги кўрсатилган.
Олимлардан
А.В.Лыков,
Г.М.Кондратьев,
А.Ф.Чудновский,
А.С.Гинзбург, П.Д.Лебедев ва бошқаларнинг илмий тадқиқотларида
капилляр-ғовак ва коллоид материалларни қуритишда ички ва ташқи
иссиқлик-масса алмашувининг мураккаб масалалари ечилган бўлсада, кўп
компонентли, мураккаб материал ҳисобланган нам пахтани иссиқлик
ўтказувчанлиги, иссиқлик сиғими ва бошқа иссиқлик-масса алмашуви
кўрсаткичлари бўйича алоҳида тизимлаштирилмаган маълумотлар иссиқлик
масса алмашувининг дифференциал тенгламаларини ечиш ва юқори аниқлик
даражасида сонли ҳисоблашни олиб бориш имкониятини бермайди.
Олимлардан Г.В.Банников, А.И.Ульдяков, Р.П.Никитин, А.П.Парпиев,
М.Р.Рахмонов, М.С.Содиқов, А.З.Маматовларнинг қуритиш техника ва
технологияларининг
такомиллаштиришга
бағишланган
ишларининг
натижалари қуритиш жараѐнларини жадаллаштиришга маълум ҳисса қўшган
бўлсада, сарф ҳаражатни камайтириш, тола ва чигитни бир текис қуриши
муаммосини ҳал қилмади.
Пахтани бир текис қуритиш, иссиқлик ва ҳаво сарфини камайтириш,
пахтани қайта ишлашга оптимал тайѐрлаш, пахта ва унинг компонентларини
иссиқлик-физик хоссаларини ўрганиш, тола ва чигитнинг иссиқлик-масса
алмашув кўрсаткичларини қуритиш режими ва шароити билан функционал
назарий боғланишларини ўрнатиш ва шу асосида қуритиш техника ва
технологияларини такомиллаштириш долзарб илмий муаммо ҳисобланади.
Диссертациянинг
“Пахта ва уни компонентларининг иссиқлик
ўтказувчанлигини тажрибавий аниқлаш”
деб номланган иккинчи бобида
пахта ва уни компонентларининг иссиқлик ўтказувчанлигига турли
омилларни таъсир этиш қонуниятларини аниқлаш бўйича тадқиқот
натижалари келтирилган.
11
Иссиқлик ўтказувчанлик Давлатлараро стандарт “ГОСТ 7076-99,
стационар иссиқлик режимида иссиқлик ўтказувчанлик ва термик
қаршиликни аниқлаш услуби” талабларига мувофиқ, кенг маълум бўлган
стационар иссиқлик оқими услуби асосида паст температурали иссиқлик
физик намуналар ускунасида (УНТО) ўлчанди.
Пахта ва унинг компонентларининг иссиқлик ўтказувчанлиги билан
температура, намлик ва хажмий зичлик ўртасидаги боғланиши ўрнатилди
(1-расм).
λ
x10
2
Вт/м К
10,0
9,5
9,0
8,5
8,0
7,5
7,0
6,5
6,0
2
4
3
1
λ
x10
2
Вт/ м К
15
14
13
12
11
10
9
8
T,
0
С
4
1
5
2
3
W,%
20 40 60 80 100 120 140
10 20 30 40 50
а, пахтани турли зичликларида кг/м
3
: б, турли температураларда
0
С: 1-73; 2-94;
3-120; 4-1301-40;2-50; 3-60; 4-70; 5-80
1-расм. Пахтанинг иссиқлик ўтказувчанлиги билан температура ўртасидаги
боғланиш (а) ва намлик ўртасида боғланиш (б)
Кўриниб турибдики температура ошган сайин пахтани иссиқлик
ўтказувчанлиги тўғри чизиқ қонуни бўйича, намлик ошган сайин эса эгри
чизиқ бўйича ошиб борар экан.
Худди шундай қонуният, тола ва чигитнинг иссиқлик ўтказувчанлиги
билан температура ва намлик ўртасидаги боғланишда олинди (2-расм).
Тажриба натижаларининг таҳлили асосида қуйидаги шароит аниқланди
λ
(
тсч
)
>
λ
(
тч
)
>
λ
(
п
)
>
λ
(
т
)
(1)
бу ерда
λ
(
тсч
)
,
λ
(
тч
)
,
λ
(
п
)
,
λ
(
т
)
- мос
равишда туксиз чигит, тукли
чигит, пахта ва толанинг иссиқлик ўтказувчанлик коэффициентлари.
Ўрнатилган боғланиш ва шароит муҳим назарий ва амалий ахамиятга эга,
чунки иссиқлик ўтказувчанлик коэффициентини олинган қийматлари,
пахтани қуритишда иссиқлик-масса алмашув тенгламаларини аналитик
12
ҳисоблаш имкониятини беради, жараѐнни жадаллаштириш ва қуриш бир
текислигини таъминлаш масаласини енгиллаштиради.
λ
x10
2
, Вт/
(
м К
)
λ
x10
2
,
Вт
/(
м
К
)
7,2 7,2 7,0 7,0 6,8 6,8 6,6 6,6 6,4
6,4 6,2 6,2 6,0 6,0 5,8 5,8 5,6 5,6
5,4 5,4 5,2 5,2 5,0 5,0 4,8 4,8 4,6
4,6
4,4
5
4
3
2
1
W,%
λ х10
2
Вт/(мК)
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
5
4
3
1
2
W,%
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20 25 30
а) б)
2-расм. Пахта толаси ва тукли чигит иссиқлик ўтказувчанлигининг уларнинг
намлигига боғлиқлиги, турли температурада (
0
С):
1-40; 2-50; 3-60; 4-70; 5-80
кДж/(кг К)
3.4
3.2
3.0
2.8
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
4
3
2
1
кДж/(кг К)
3.2
3.0
2.8
2.6
2.4
2.0
1.8
1.6
1.4
4
2
3
1
1.6
Т,
0
C
20 40 60 80 100 120 140
1.2
20 40 60 80 100 120 140
Т,
0
C
а б
3-расм. Пахта (а) ва толани (б) иссиқлик сиғимининг температурага
боғлиқлиги, пахтани турли намлигида (%): 1-8; 2-24; 3-36; 4-46;
толани турли намлигида (%): 1-7; 2-17; 3-38,9; 4-56
Диссертациянинг
“Пахта ва уни компонентларининг иссиқлик
сиғимини тажрибавий тадқиқоти”
деб номланган учинчи бобида пахта ва
уни компонентларининг амалиѐтда қизиш температураси доирасида (80
0
С
гача), уларнинг иссиқлик сиғими температура ва намлик ошиши билан тўғри
чизиқ қонуни бўйича кўтарилиши аниқланди (3 ва 4 расмлар).
13
Умумлаштирилган ўтказувчанлик тамойили ва иссиқлик-физик
кўрсаткичларни ўртачалаштириш усулидан фойдаланиб, пахтани капилляр
ғовак ва дисперс материал сифатида эффектив иссиқлик ўтказувчанлик
коэффициенти аниқланди, тажриба кўрсаткичларига юқори даражада мос
келувчи, нам пахтани иссиқлик ўтказувчанлик коэффициентини амалий
ҳисоблаш формуласи асосланди.
кДж (кг К)
2.8
2.6
6
5
2.4 2.2 2.0 1.8 1.6
4
1
3
2
1.4
0 10 20 30
W, %
4-расм. Тукли чигитни иссиқлик сиғимини намликка боғлиқлиги, турли
температураларда (
0
С): 1-40; 2-50; 3-60; 4-70; 5-80; 6-90
Диссертациянинг
“Пахтани қуритишда иссиқлик ва масса алмашув
жараѐнининг тадқиқоти”
деб номланган тўртинчи боби конвектив усулда
пахта компонентларини бир текис қиздириш ва қуритишни жадаллаштириш
имкониятларини таҳлил қилиш мақсадида, иссиқлик ва масса алмашув
жараѐнларини назарий тадқиқотига бағишланган. Қуритиш барабанида турли
физик шароитлар яратиш йўли билан қуритгич иши сифатини бошқариш
вазифасини ечиш имкониятлари кўриб чиқилди. Пахта компонентларидан
намликни бир текис ва жадал ажратишни таъминловчи шароитни, барабан
ичида температура режимини бошқарув йўли билан яратиш тахмин қилинди.
Дифференциал тенгламалар тузилди, уларнинг ечими ва натижаларини
таҳлили асосида юқори температурани тадбиқ этиш, пахта компонентлари ва
тола узунлиги бўйича нотекис қуришига олиб келиши аниқланди. Пахта
юзасида турган тола қисми қисқа дақиқаларда атроф мухит температурасига
етади, ортиқча қурийди, синувчан бўлиб қолади.
Жараѐн тез кечадиган зонада стационар масалалар ечилди, бошқа
юзаларга тегиб турган, устида иссиқлик алмашуви бўлаѐтган юзалардаги
температура ва намликни аниқлаш учун, ушбу юзалардан ўтаѐтган иссиқлик
ва
намлик
ютилиши
шартларини
қониқтирувчи,
иссиқлик-масса
алмашувининг стационар бўлмаган тенгламаларидан фойдаланилди. Улар
кейинчалик ҳаво, сув буғи, сув ва қуритиш барабанининг ички юзаси билан
тегиб турувчи зонага эга бўлган турли материалларни ўзаро таъсирини
14
ҳисобга олиш имкониятини беради. Бундай математик ѐндашув иссиқлик
намлик алмашувининг турли қонунлари бажариладиган жисм ҳажмини ички
нуқталарида ва чегарасида тенгламалар системасини квазистационар
ечимидан фойдаланишда вақт бўйича ўзгарувчи температура ва намликни
аниқлашда ифодаланади.
Пахтани қобиқ билан ўралган r
1
радиусли шар шаклида қабул қилиб,
уни бўйламаси бўйича ташқи мухит ва шар юзаси билан Ньютон қонуни
бўйича конвектив иссиқлик алмашувида деб қабул қилинди. Шарнинг ички
ва ташқи юзасида температура ва намлик бир хил ва қуйидагига тенг десак
2 2 0
T T t T T T Q t
=
=
н
+
в
−
н
,
( ) ( )
2
u u u u W t
=
н
−
н
−
k
,
( ) ( ) ( )
унда “Ташқи мухит-қобиқ-ядро” тизимида иссиқлик алмашув тенгламасини
қуйидаги шаклда ѐзиш мумкин
dT
cV
=
−
+
с
−
dT
ρ
,
( ).
1 1 1 1 1
T T
0
0
S k T T S k T T
( ) ( )
ρ
c V
c
c
=
− −
τ
d
2 2 2 0 0 1 1 0
τ
d
S k
Чигит қобиғи ва ядроси юзасидаги намликни аниқлаш формуласи
u u
u u p T
τ
=
h
−
h
−
k n
,
u u r
τ
u u u W
τ
=
=
h
−
h
−
k
,
( ) ( )
0
( , ) ( ) ( )
20 2 1
(0)
0
T
100
80
τ
u
=
u
h
−
u
h
−
u
k
p
n
T
c
( ) (
)
(1)
0
1
W
30
3
28
26
60
40 20
2
3
τ
24 22 20 18
14 12
2
1
0 2 3 4 5 6 7
τ
0 2 3 4 5 6 7 1
а) б)
1-тола, 2-қобиқ, 3-ядро
5-расм. Тола, чигит қобиғи ва ядро температуралари (а) ва намликларини (б)
қуриш вақтига боғлиқлиги
15
Сонли – тажрибавий тадқиқот натижалари 5-расмда пахта толаси,
чигит қобиғи ва ядроси температураси ва намлиги билан вақт ўртасидаги
боғланиш шаклида келтирилган. Ундан кўриниб турибдики тола ва қобиқ,
ҳамда чигит ядроси ўртасидаги температура фарқи 30 секунддан кейин 47
0
С
ва 59
0
С, намлик фарқи эса бунда 1,6 % ва 9,6 % ни ташкил этади.
Олинган боғланишларни бошқа усулларда олинган натижалар билан
солиштириш уларни бир хиллигини кўрсатди.
Ушбу натижалар пахтани қуритиш учун юқори температура тадбиқ
этишни қайта кўриб чиқиш кераклигини ҳамда пахта компонентларидан
намлик ажратиш бир текислигини таъминлаш қийинлигини кўрсатади.
Ишда
ғовак
материал
сифатида
моделлаштирилган
пахта
компонентларининг иссиқлик – физик ва масса ўтказиш кўрсаткичлари,
силжиш тезликларининг ўзгармас қийматларида, бир ўлчамли ўтказишни
стационар режими учун сонли-тажрибавий тадқиқотлар ўтказилди.
“Тола-чигит-ҳаво” тизимида умумий масса ўтказишга нисбатан
∂
U
i
∂
U
стационар режимда дифференциал тенгламаларни,
( )
=
i
∂
t
қуйидаги кўринишда олиш мумкин,
ϑ
деб олсак,
i
∂
x
dU
2
d U
2
d T
3
i
i
U U p T T
( )
( ) [ ( )]
i
i
∑
ξ
, (2)
=
+
− −
+
−
d
γ
Lu
i
d
2
p
i
2
λ
ik i k ik i k
dT
2
d T
ξ
ξ
d
2
d U
k
3
=
1
i i i i i
i
U U
( )
( ) ( )
( )
( )
∑
3
σ
ik
T
i
T
k
, (3)
ξ
∑
=
−
γ
θ
=
+
− − −
K
1 1
K
2 1 2
2
ik i k
( )
d
ξ
ξ
T
бу
ерда
T
0
d
U
d
a
k
=
1
a
( )
i
k
δ
1
T
2
c L
δ
T
T
=
,
U
0
U
=
,
γ
=
,
=
,
=
,
λ
=
,
=
,
( )
i i
Lu
m
0
p
i
0 0
ik
p
ik
0
Lv
i
0
x
ξ
=
,
i i ni
i
i
a
i
ni
( )
i
r U
U
0
ik
v
i
ik
0
U
0
11
=
1
+
ε
,
i i i
12
=
ε
,
i
=
,
θ
ik
=
λ
ik
K
0
i
ε
ik
,
σ
ik
=
β
ik
+
θ
ik
p
ik
,
L
i
K
0
K
0
p
Lu
( )
i
K
0
K
0
Lu
( )
K
0
0
c T
0
α
2
L
λ
i
0 0
β
=
,
=
,
T
0
ва
U
0
- пахтани маълум
компонентлари (масалан,
ik
ik
a
a
i
c
i
0
λ
i i
0
ρ
i i
0 0
ҳаво)нинг температура ва намликларининг бошланғич (мувозанатдаги)
қийматлари.
Бу ерда
23
a
23
b
23
с
=
+
, с
( )
=
a
+
b
,
k
a
k
b
k
( )
T T T
( )
с
1
=
1
+
1
,
( )
( )
T
( )
T
T
23
23
23
c
k
=
a
+
b
,
1 1 10 2 2 20
ρ
=
m
ρ
,
ρ
=
m
ρ
,
ρ
3
=
m
3
1
ρ
30
,
1
k
1
k
10 20
ρ
,
ρ
ва
ρ
30
- мос равишда тола, чигит ва
ҳавонинг ҳақиқий зичлиги, - суюқ
ҳолдаги намлик учун тола ва чигит
ўртасидаги масса
16
алмашув ва иссиқлик алмашув коэффициентлари,
a
13
,
( )
a
- тола ва ҳаво
T
13
ўртасидаги масса алмашув ва иссиқлик алмашув коэффицентлари,
a
23
,
( )
a
-
T
23
чигит ва ҳаво ўртасидаги, масса алмашув ва иссиқлик алмашув
коэффициентлари,
12 13 23
b
,
b
,
b
,
( )
b b b
- буғ ҳолидаги намлик учун
( )
T T T
( )
12
, ,
13
23
ўхшаш ҳолдаги коэффициентлар,
U
1
=
U
11
+
U
21
,
U
2
=
U
21
+
U
22
,
U
3
=
U
31
+
U
32
- тола, чигит
ва ҳаво тизими учун умумий масса-намлик ўтказиш,
~
( )
~ ~
k
a
m
=
a
+
a
,
( )
2
( )
k
a
m
=
a
+
a
.
k
( )
k
( )
k
( )
k
m
1
m
2
m
1
m
(2) ва (3) дифференциал тенгламалар системаси қуйидаги чегаравий
шартларда интегралланади:
T
i
=
T
ni
,
U
i
=
U
ni
ξ
=
0
(4)
∂
T
i
T T U U
β
ε
μ
ξ
=
1
(5)
−
ic c i ic ic i c
ξ
∂
+
(
−
)
−
(1
−
) (
−
)
=
0
∂
U
∂
T
i
U U
+
p
i
n i
ν
+
(
−
)
=
0
ξ
=
1
(6)
ξ
ξ
ic i c
бу ерда
α
∂
L
∂
η
U L
T
U
U
( )
η
0
μ
=
,
( )
i
β
=
,
r U L
ν
=
,
T
0
ni
=
,
U
0
T
ni
ni
=
,
U
0
ic
ic
λ
ic
ic
с T a
0
ic
ic
a
0
i
U
ni
U
c
c
=
T
ni
i
0
i i
0 0
m
0
U
ni
-
x
=
0
кесимда
i
-нчи компонентларда температура ва намликнинг берилган
қийматлари.
Мисол тариқасида, тола ва чигитни бир хил тезликда
v
=
v
=
v
10 20 0
деб олсак ва
0
qv
30
v
=
(
q
<
1)
қийматга тенг бўлган пахтани барабанда қуриш жараѐнини кўриб чиқамиз.
6-расмдан кўриниб турибдики чигит намлиги деярли тўғри чизиқ қонуни
бўйича, толаники эса эгри чизиқ бўйича пасаяпти. Барабаннинг бош қисмида
чигит намлигининг чегаравий қиймати, яъни қуриш бошланиши олдида 20%,
охирида эса, яъни қуриш тугаган пайтида 17,5% ни ташкил этади, толаники
эса мос равишда 20 ва 12%.
6-расмда келтирилган эгри чизиқларни таққослаб, кўрамизки
кўрилаѐтган чегарада иссиқлик ўтказишни ошиши билан барабан узунлиги
бўйича чигит намлигини ўзгариш қонунияти сезиларли ўзгараяпти - намлик
эгри чизиғи кўпроқ эгрилик хосил қилмоқда. Чигитдан намлик олиниши
иккинчи тажрибада олдинги ҳолат (2,5%)га нисбатан сезиларли катта (5%).
17
Иккинчи тажрибада чигит барабандан чиқишида 15% намликка эга бўлади,
яъни биринчи ҳолатга нисбатан 2,5%га кам, толада эса 4,7% ни ташкил этади.
U
1
20
18
16
14
12
2
1
L,v
20 19
18 17 16 15 14
U
1
2
1
L
8
10 4
6
0 2
0 2 4 6 8 10
а)
λ
23
=
0.2
б)
λ
23
=
1
6-расм. Тола (1) ва чигит (2) намликларининг барабан узунлигига боғлиқлиги
Т
а)
λ
23
=
0.2
, б) -
λ
23
=
1
а
б
L
a
-
λ
23
=
1
,
б
-
λ
23
=
0.2
7
-расм. Ҳаво температурасининг (
Т
3
) барабан узунлигига боғлиқлиги
7-расмда иссиқлик ўтказувчанликни
λ
23
=
0.2
қийматида ҳаво
темпера-тураси барабан узунлиги бўйича паробала қонуни бўйича
0
=
150
дан
75
0
С гача пасайиши аниқланди. Иссиқлик ўтказувчанликни
T
(
)
C
λ
=
0,2
дан
λ
=
1,0
гача ошиши сезиларсиз
ўзгаришга олиб келади.
18
Қуритиш барабанининг бошланишида ҳаво температураси тез тушади
ва 4 метрдан сўнг 150
0
С дан 88
0
С гача пасаяди, бу барабаннинг қолган
қисмидан самарасиз фойдаланишга олиб келади.
Пахта қуритишни жадаллаштириш учун қуритгич узунлиги бўйича
ҳаво температурасини бир текислигини ва чигит юзасига иссиқлик ўтишини
яхшилаш лозим.
Диссертацияда пахтани ғоваклари ҳаво билан тўлган, тола ва чигит
тизимидан иборат бўлган ғовак материал сифатида моделлаштириб сонли –
тажрибавий тадқиқот ўтказилди.
Иссиқлик-масса алмашувини олинган дифференциал тенгламалари
асосида тола ва чигит намлиги ва температуралари билан қуритиш барабани
узунлиги ўртасида боғланиш эгри чизиғи қурилди.
Сонли-тажрибавий тадқиқот натижаларининг таҳлили асосида қуйида
гилар аниқланди:
- барабан узунлиги бўйича тола ва чигит намликларини ўзгариш
қонунияти, тола ва чигитни катта нотекис қуришини кўрсатди, барабан
охирида,λ=0,2 бўлганда, толадан намлик олиш 8%, чигитдан 1,55%, λ=1,0
бўлганда мос равишда 8,5% ва 4,2% ни ташкил этди;
- чигитни қизиш температураси толаникига нисбатан ўта паст. Барабан
охирида чигит температураси 1,8-2,2 марта ошиб борса, тола температураси
эса 3,6 мартагача ошади. Бу эса пахтани ўзига хос хусусияти сабабли,
амалиѐтдаги қуритгичларда пахта компонентларини қиздириш ва қуритиш
бир текислигини таъминлаш имконияти йўқлигини кўрсатади;
- барабан узунлиги бўйича қуриш тезлиги катта фарқ қилади,
қуриткични биринчи қисмида толадан намлик олиш, λ=0,2 да 6,3% ва λ=1,0
да 5,9% ни ташкил этади, барабаннинг иккинчи қисмида, мос равишда 1,7 ва
2,6% ни ташкил этади, чигитдан эса мос равишда, λ=0,2 да 0,9 ва 3,2% ни,
λ=1,0 да 0,65 ва 1,0%ни ташкил этади. Ушбу ҳолат, барабаннинг биринчи
қисмида қуритиш агентини температураси тезда пасайиб кетиши (150
0
С дан
88
0
С гача), барабаннинг иккинчи қисмида эса (88
0
С дан 75
0
С гача), яъни
фақат 9
0
С га пасайиши билан асосланади. Бу эса барабанни иккинчи қисмида
пахта жуда кам иссиқлик олиши ва уни қизиши ва қуриши жуда секин
кечишини кўрсатди.
Ўтказилган
тадқиқотларимизда
иссиқлик-масса
алмашиш
жараѐнларига сезиларли таъсир этувчи ва чигит ядросидан намлик
ажралишини қийинлаштирувчи, пахтани селекцион ва саноат нави,
пишганлик даражаси ва намлигига боғлиқ бўлган, чигит ядроси ва қобиғи
оралиғида эркин ҳаво қатлами ҳосил бўлиши аниқланди (8-расм).
Пахта намлиги қанча паст бўлса, ҳаво қатлами шунча катта бўлади.
Ҳаво қатлами мавжуд бўлган ҳолда дифференциал тенгламалар тузилди.
19
а) 8,9%; б) 25,4%; в)40,8%
8-расм. Чигит қобиғи ва ядроси оралиғидаги ҳаво қатламини хар хил чигит
намлигидаги холати
dT
k
ρ
c V
=
−
+
−
k k k
S k T T S k T
dt
dT
n
( ) (1 )
k k n k в в k
ρ
c V
−
V
=
−
+
−
(7)
n n k я
S k T T S k T T
( ) ( ) ( )
k k k n я я я n
dt
dT
я
ρ
c V
=
−
я я я
S k T T
dt
ҳаво қатлами мавжуд
бўлмаганда
dT
k
( )
я я n я
ρ
c V
=
−
+
−
k k k
S k T T S k T
dt
( ) (1 )
k k я k в в k
dT
ρ
c V
=
−
(8)
я
я я я
S k T T
dt
( )
я я k я
бунда
ρ
k
,
ρ
n
,
ρ
я
- чигит қобиғи, ҳаво
қатлами ва чигит ядроси
c
ва
я
зичлиги,
k
c
– чигит қобиғи ва чигит ядронинг
иссиқлик сиғими,
T
k
,
T
n
ва
T
я
- мос равишда чигит қобиғи, ҳавони қатлами ва чигит ядросининг
келтирилган температураси,
k
S
,
в
S
,
S
я
- мос равишда чигит қобиғини ташқи ва
ички юзаси ва чигит ядросининг ташқи юзаси,
V
k
,V
я
- чигит қобиғи ва чигит
k
,
k
k
,
я
ядроси ҳажми,
v
k
- мос равишда чигит қобиғи билан
қуритиш агенти
ва ҳаво қатлами, чигит ядроси билан ҳаво қатлами ўртасидаги иссиқлик
алмашув коэффициентлари.
Чигит қобиғи, ҳаво қатлами ва чигит ядроси намликларини аниқловчи
тенглама ҳам олинди.
20
u
=
u
+
p u
−
u
−
,
k в nk h p
T
k
( )(1 )
u
=
u
+
p u
−
u
−
(9)
n k n n h p
T
k
T
n
( )( )
( )( )
u
я
=
u
n
+
p
nя
u
h
−
u
p
T
n
−
T
я
бунда
δ
,
Tu
δ
,
Tu
u
p
k
=
Δ
p
n
=
δ
,
Δ
u
=
u
h
−
u
p
,
Δ
T
=
T
в
−
T
Н
Δ
Δ
p
я
nk
Δ
T
nk
Δ
=
nk
Δ
бу ерда
u
в
,
u
k
,
u
n
,
u
я
- қуритиш агенти (ҳаво), чигит қобиғи, ҳаво қатлами ва
чигит ядроси намликлари,
δ
k
δ
n
,
,
δ
я
- мос равишда чигит қобиғи, ҳаво
қатлами ва чигит ядроси учун иссиқлик градиенти коэффициентлари,
T
k
,
T
n
ва
T
я
чигит қобиғи, ҳаво қатлами ва чигит ядросининг келтирилган
температуралари.
120 100 80
60
40
20
T
k
t, c
б
а
T
я
80
70
а
60
50
б
40
30
20
t
0
100
200 300 400 500
0 100 200 300 400 500
1) 2)
9-расм. Чигит қобиғи
T
k
(1) ва ядроси
T
я
(2) температураларининг ҳаво қатлами
бўлганда (а) ва бўлмаганида (б) вақт бўйича ўзгариши (
=
2
v
k
кдж м
⋅
с
⋅
К
2
/
учун).
(7) ва (8) тенгламаларни ечиш асосида, ҳамда (9) тенгламадан
фойдаланган ҳолда, 9 ва 10 расмларда келтирилган, чигит қобиғи ва ядро
температураси ва намлигини вақтга боғлиқлиги аниқланди.
Олинган маълумотларни таҳлилидан, ҳаво қатлами бўлганда чигит
қобиғини ва ядросининг температураси мос равишда 20
0
С ва 10
0
С га
пасайиши аниқланди.
Бунда намлик олишни нисбий пасайиши мос равишда 15-20% ни
ташкил этади.
Бу пахта компонентлари ўртасидаги иссиқлик масса алмашувида чигит
қобиғи ва ядроси ўртасидаги ҳаво қатламини ролини ўрганиш эҳтиѐжи
борлигини кўрсатади.
21
W
k
W
я
t,
0
0
C
t, C
1) 2)
10-расм. Чигит қобиғи
W
k
(1) ва ядроси
W
я
(2) намликларининг ҳаво қатлами
бўлганда (а) ва бўлмаганида (б) вақт бўйича ўзгариши(
=
2
v
k
кдж м
⋅
с
⋅
К
/
учун).
2
Диссертациянинг
“Барабанли қуритгични такомиллаштириш ва
уни технологик баҳолаш”
деб номланган бешинчи бобида тажрибавий
тадқиқотларнинг натижалари баѐн этилган. Таклиф этилаѐтган қуритгични
ишлаб чиқариш синови натижалари ва самарадорлигини иқтисодий баҳолаш
келтирилган. Маълумки, пахта барабанли қуритгични қуйидаги қисмларидан
ўзига иссиқликни олади:
-тўғридан-тўғри қуритиш агентидан, куракчалардан тушиш вақтида;
-ғарам зонасида ва куракчаларда ѐтган вақтда пахтани ташқи юзаси билан;
-кўпроқ қизиган барабан ички мосламалари деталлари ва қобиғидан.
Барабанни тушиш зонаси юзасидан фойдаланиш жуда паст, барабанни пахта
бўйича иш унумдорлигига қараб 39% дан 49% гачани ташкил этади.
Маълумки, пахтани барабанда ўртача бўлиш вақти 5-6 минут. Бунда пахтани
тушиш зонасида умумий бўлиш вақти 1,0-1,2 минутни ташкил этади. Қолган
4,0-4,8 минут пахта ғарам зонасида ва куракчаларида ѐтади ва ушбу асосий
вақт пахтага иссиқлик бериш учун самарали фойдаланилмайди.
Назарий-тажрибавий тадқиқот ва барабанли қуритгичларни ишини
таҳлилидан келиб чиқиб, барабан қобиғини қизиши, пахтани тушиш
зонасида титилганлигини ошириш ва барабаннинг ички юзасини пахта билан
жадал кондуктив иссиқлик алмашуви учун максимум фойдаланишдан иборат
ғояни амалга ошириш натижасида барабанли қуриткични такомиллаштириш
амалга оширилди.
11-расмда таклиф қилинган қуритгич схемаси келтирилган. Қуриткич
қуйидагича ишлайди. Иссиқлик генераторидан 1 ва 2 трубалар орқали 10000
м
3
/с гача хажмда иссиқ ҳаво мос равишда қуритгич ва ҳаво камерасига
узатилади. Иссиқ ҳаво-ҳаво камерасига кириб барабан қобиғини қамраб
олади ва қиздиради, сўнгра тўрли юза 8 орқали барабан ичига киради. Труба
1 орқали келаѐтган иссиқ ҳаво барабаннинг бошланғич қисмида пахтани
тўпланиб қолишининг олдини олади.
22
11-расм. Таклиф этилган
қуритгич схемаси:
1-асосий иссиқ ҳаво узатувчи труба, 2-ҳаво камерасига иссиқ ҳаво бериш трубаси,
3-тўсқич, 4-пахта узатиш тарнови, 5-қуритиш барабани, 6-ишлатилган ҳаво узатгич
трубаси, 7-ҳаво камераси, 8-барабаннинг тўрли қисми, 9-кўндаланг кураклар.
Барабан айланишида пахта ва иссиқ ҳаво, ҳамда барабан қобиғи
ўртасида иссиқлик алмашуви бўлади, пахта қурийди, ишлатилган иссиқ ҳаво
труба 6 орқали ташқарига чиқиб кетади.
Асосий вазифа - пахтани тушиш зонасида етарли титиш ва барабаннинг
ўнг томонини жадаллашган иссиқлик ва масса алмашуви учун
фойдаланишдан иборатдир. Бунга барабан қирқими юзаси бўйича юқорига
кўтарилаѐтган куракчаларда ѐтган пахтани ярмига яқинини бир текис ва
титилган ҳолда тушишини таъминлаш учун барабанни айланиш сонини
оптималлаштириш талаб этилди. Қолган пахта эса кураклардан, ундан
олдинги, пасаяѐтган куракларга сочилиб тушиши лозим. Натижада
барабаннинг ички юзаси ва куракчалари билан пахтани конвектив ва
кондуктив усулда иссиқлик алмашув юзаси кескин ошади.
Бунда, тушиш зонасида бир вақтда турган пахта миқдорини камайиши
ва фойдасиз зонани кондуктив усулда қуритиш учун фойдаланиш ҳисобига
иссиқлик-намлик алмашув жараѐнини жадаллаштириш таъминланади.
Барабанли қуритгични барқарор ишлашини шароити, куракларда
қолган пахтани барабанни 1,5 марта айланишида тушиши ҳисобланади. Шу
сабабли, барабаннинг барча куракчаларида пахтани бўлишини таъминловчи,
барабанни айланишлар сонини аниқлаш мақсадида Пайтуғ пахта тозалаш
корхонасида ўтказилган тадқиқот натижалари асосида регрессия тенгламаси
олинди:
Y=9,15+2,82X
1
-0,85X
2
+0,58X
3
-0,43X
1
X
2
бу ерда
Y
- қуритгични намлик олиши, %, Х
1
, Х
2
ва Х
3
- мос равишда
пахтани бошланғич намлиги, қуритгичнинг иш унумдорлиги ва айланишлар
сони.
23
Вазифа- барабаннинг барча куракчаларида пахтани бўлишини
таъминловчи Х
3
нинг оптимал қийматини топишдан иборат бўлди.
Ўтказилган тажрибалар асосида барабанли қуритгичнинг айланишлар сони
13 айл/мин бўлганда юқорида қайд этилган шароит таъминланиши
аниқланди.
Барабан қобиғини оптимал қиздириш температурасини аниқлаш учун таклиф
этилган қуритгич синовдан ўтказилди. Математик режалаштириш усули
бўйича ўтказилган тажрибалар ва уларнинг натижаларини қайта ишлаш
натижасида қуйидаги адекват регрессия тенгламалари олинди:
у
1
=12,8+4,75х
1
+1,15х
2
-0,85х
3
-0,37х
1
х
3
у
2
=5,62+0,51х
1
+0,31х
2
-0,11х
3
Бу ерда у
1
ва у
2
- мос равишда пахтани қуритилгандан кейинги намлиги
ва толадаги нуқсонли аралашмалар ва ифлослик миқдори, х
1
, х
2
, х
3
- мос
равишда пахтани бошланғич намлиги, қуритгичнинг иш унумдорлиги ва
барабан қобиғининг қизиш температураси.
Барабан ички деталлари ва қобиғи температурасини 35
0
С дан 70
0
С
гача ошириш ҳисобига, пахтадан намлик олиш 64,2% (нисбий) ошиши
аниқланди.
Ушбу ҳолат пахтани қуритишни кондуктив усулда иссиқлик ва масса
алмашув жараѐнини жадаллаштириш имкониятидан ва қуритиш барабани
рухсат этилган максимал қизиш температурасида ташкил этиш кераклигини
кўрсатади.
Ушбу бобда таклиф этилган қуритгични ишлаб чиқариш синови
натижалари ва самарадорликни иқтисодий баҳолаш кўрсаткичлари ҳам
келтирилган.
Синовлар Пайтуғ пахта тозалаш корхонасида қўлда терилган,
бошланғич намликлари 13,1%, 16,4% ва 18,57% ва ифлосликлари мос
равишда 6,3%, 11,23% ва 15,4% бўлган, II, III ва IV –нав пахталарда
ўтказилди.
Қиздирилган
қуритгичдан
фойдаланганда
пахта
тозалаш
корхонасининг технологик ускуналарини самарадорли ишлаши, тозалаш
самарадорлиги 88,2% гача ошиши, толада нуқсонли аралашмалар ва
ифлосликларни массавий улуши 0,5% (абс) гача пасайиши кузатилди.
24
ХУЛОСА
Иссиқлик-намлик алмашув жараѐнларини тезлаштириш асосида юқори
иш унумли пахтани куритиш ускунасива технологиясини яратиш бўйича
олиб борилган тадқиқотлар натижасида қуйидаги хулосалар тақдим этилди:
1. Пахта компонентларини иссиқлик – физик ҳоссаларини аниқлаш,
қуритиш ускунаси кўрсаткичлари ва ҳавони иссиқлик – намлик ҳолатини
оптималлаштириб қуритишни мавжуд технология ва техникаларини толани
бир текис қуритиш бўйича имкониятларини излаб топиш бўйича тадқиқотлар
ўтказиш зарурияти аниқланди.
2. Пахта ва уни компонентларининг иссиқлик ўтказувчанлигини пахта
намлиги ва зичлиги ҳамда ҳаво температураси ўртасидаги боғланишларини
аниқлаш бўйича тадқиқотлар асосида қуйидагилар аниқланган:
-пахта, тола ва чигитнинг иссиқлик ўтказувчанлигини, уларни намлиги,
зичлиги ва ҳаво температурасига қараб ўзгариш қонунияти олинган. Бунда
пахтани иссиқлик ўтказувчанлиги доимо толани иссиқлик ўтказувчанлигидан
юқори бўлиб, намлик ва қуритиш температураси ошган сайин, улар
ўртасидаги фарқ ўсиб бориши аниқланди;
-тукли ва туксиз чигитлар намлиги 7% гача бўлганда қуритиш
температураси, уларнинг иссиқлик ўтказувчанлигига таъсир этмаслиги ҳамда
намликнинг ошиши билан эса, иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти секин
аста кўтарилиши, сўнгра эга эгри чизиқ шаклида тезда ўсиши кузатилган;
-туксиз чигитни иссиқлик ўтказувчанлиги бир хил намлик, хажмий
зичлик
ва
қуритиш
температурасида
тукли
чигитни
иссиқлик
ўтказувчанлигига нисбатан тукдорлик даражасига қараб 1,2-2,2 марта юқори
бўлиши аниқланди.
3. Пахта ва уни компонентларининг иссиқлик сиғимини аниқлаш
услуби ва тажриба маълумотларини қайта ишлаш тизими ишлаб чиқилган.
Иссиқлик сиғимини ўзгариш қонунияти ва пахта, тола, тукли ва туксиз
чигитларни иссиқлик сиғимига температура ва зичликнинг таъсирини
миқдорий баҳолашни аниқлаш учун боғланишлар тавсия этилган. Намлик
ошиши билан пахта ва уни компонентларининг иссиқлик сиғими тўғри чизиқ
бўйича, температура ошиши билан эса эгри чизиқ бўйича ошиши аниқланган.
4. Кўп компонентли мухитда иссиқлик тарқалиш назарияси асосида нам
пахтани эффектив иссиқлик ўтказувчанлигини ўзгаришини аниқлаш учун
ҳисоблаш услуби ишлаб чиқилди, натижада пахтани қуритишда
иссиқлик-намлик алмашув жараѐнларининг дифференциал тенгламаларини
етарли аниқлик даражасида сонли-ҳисоблаш имконияти яратилди. 5. Пахта
толаси массаси ва чигит ядросида иссиқлик ва намликни фазовий, вақт
давомида тақсимланишини турли қонуниятлари олинган, чигит ядросини
қизиш тезлиги пастлиги, муқобиллашган режимда тола ва чигитни ўртача
қуриш вақти турлича бўлиши аниқланди.
6. Пахта компонентларининг мураккаблиги, кўп компонентлилиги,
уларни иссиқлик-физик кўрсаткичларини турлилиги сабабли, амалиѐтда
қўлланилаѐтган конвектив қуритиш усули пахта компонентларидаги
25
температура фарқини бартараф эта олмаслиги, компонентлардан бир текис
намлик олишни таъминлай олмаслиги аниқланган. Бу эса толани керакли
технологик намлигига эришиш учун қўшимча иссиқлик-намликда қайта
ишлашни талаб этди.
7. Қуриш жараѐнида чигит қобиғи ва ядроси ҳажмининг ўзгаришини
миқдорий баҳолаш амалга оширилган. Чигит қобиғининг ички юзаси ва
ядронинг ташқи юзаси орасидаги юзага келган ҳаво қатламининг қуриш
самарадорлигига таъсири ва миқдорий баҳолаш илк бор тавсия қилинди.
8. Тажрибавий тадқиқотлар асосида, барабанли қуритгичнинг ички
мосламаларини қизиш температурасини ҳамда уларда турган пахтанинг
ташқи юзасини ошириш йўли билан иссиқлик алмашуви жараѐнини
жадаллаштиришга эришиш мумкинлиги аниқланган. Барабан қобиғининг
қизиш температурасини 70
0
С гача ошириш қуритгичда намлик олишни
ўртача 64,2% (нисбий)га ошишига эришилиши кўрсатилди.
9. Пахтани барабаннинг кўндаланг кесими юзасида бир текис
тақсимланиши, фойдасиз зонани пахтани қуритиш учун фойдаланишни
таъминловчи, намлик олишни математик модели олинган, унинг асосида
барабанни оптимал айланишлар сони 13 айл/мин бўлиши аниқланган.
Такомиллаштирилган
қуритгични
амалиѐтга
тадбиқ
этишдан
олинадиган иқтисодий самарадорлик намлик олишни ошиши ва толада
нуқсонли аралашмалар миқдорининг пасайишини ҳисобига 1 тонна
қуритилган пахта учун 17400 сўмни ташкил этди.
26
НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ПРИСУЖДЕНИЮ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ
ДОКТОРА НАУК 14.07.2016.Т.06.01 ПРИ ТАШКЕНТСКОМ
ИНСТИТУТЕ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УСМАНКУЛОВ АЛИШЕР КАДИРКУЛОВИЧ
СОЗДАНИЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ ХЛОПКО
СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И ТЕХНОЛОГИИ НА ОСНОВЕ
ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫХ
ПРОЦЕССОВ
05.06.02 – Технология текстильных материалов и первичная обработка сырья
(технические науки)
АВТОРЕФЕРАТ ДОКТОРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ
Ташкент-2016
27
Тема докторской диссертации зарегистрирована за № 30.09.2014/В 2014.5.Т350 в
Высшей аттестационной комиссий при Кабинете Министров Республики
Узбекистан.
Докторская диссертация выполнена в Ташкентском институте текстильной и легкой
промышленности.
Автореферат диссертации на трех языках (узбекский, русский, английский) размещен
на веб-странице по адресу www.titli.uzи Информационно-образовательном портале
«Ziyonet» по адресу www.ziyonet.uz
Научный консультант: Парпиев Азимджан
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты: Ахмадхўжаев Хамид Турсунович
доктор технических наук, профессор
Рахмонов Хайриддин Кадирович
доктор технических наук
Сидиков Исамидин Хакимович
доктор технических наук
Ведущая организация: Центр сертификации Узбекского хлопкового
волокна «Сифат»
Защита диссертации состоится «26» ноября 2016 г. в «10
00
» часов на заседании
научного совета 14.07.2016.Т.06.01 при Ташкентском институте текстильной и легкой
промышленностипо адресу: 100100, г.Ташкент, ул. Шохжахон-5, Тел: (+99871) - 253-06-06,
253-08-08, факс: 253-36-17. e-mail: titlp_info@edu.uz.
С докторской диссертацией можно ознакомиться в Информационно-ресурсном
центре Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности (регистрационный
номер 10). Адрес 100100, г.Ташкент, ул. Шохжахон-5, тел: (+99871) - 253-06-06, 253-08-08.
Автореферат диссертации разослан 8 ноября 2016 года.
(протокол рассылки № 10 от 8 ноября 2016 г.).
К. Жуманиязов
Председатель научного совета по присуждению
учѐной степени доктора наук, д.т.н., профессор
А.З. Маматов
Ученый секретарь научного совета по присуждению
учѐной степени доктора наук, д.т.н., профессор
Б.Мардонов
Председатель научного семинара при научном
совете по присуждению учѐной степени доктора
наук, д.ф.-м.н., профессор
28
ВВЕДЕНИЕ (аннотация докторской диссертации)
Актуальность и востребованность темы диссертации.
В мировом
рынке спрос на натуральную продукцию, в том числе хлопкового волокна,
увеличивается. По данным международного консультативного комитета по
хлопку (ICAC) «ведущими странами по поставке на внешний рынок
хлопкового волокна являются Китай, США, Индия, Пакистан, Бразилия и
Узбекистан»
1
3
. В сезоне 2016-2017 годов относительно предыдущего,
прогнозируется увеличение производства хлопкового волокна на 5,1% (22,48
млн. тонна), а спрос на 1,7% (24,09 млн. тонна). Переработка хлопка-сырца
осуществляется
на
технологических
оборудованиях,
в
основном,
изготовленных в США, Китае и Узбекистане. Одним из актуальных проблем
по обеспечению стабильности объема выращивания урожая хлопка и
повышения конкурентоспособности сырья в мировом рынке является
дальнейшее улучшение качества волокна. В этом направлении ведутся
научно-исследовательские
работы
по
созданию
нового поколения
технологически надежных и высокоэффективных оборудований первичной
обработки хлопка-сырца.
В Республике Узбекистан осуществляются широкомасштабные
мероприятия по разработке высокоэффективных техники и технологий для
первичной
обработки
хлопка-сырца,
обеспечивающих
улучшение
потребительских свойств их продукции. В этой сфере, в том числе, важное
значение имеет создание техники и технологии, обеспечивающих сохранение
качества и количества заготавливаемого хлопка-сырца и вырабатываемой
хлопковой продукции на хлопкоочистительных предприятиях, дающие
возможности снижения расхода сырья и энергии.
В мировой практике особое внимание уделяется вопросам разработки
новых образцов техники и технологии сушки, положительно влияющие на
технологические процессы переработки и качественные показатели хлопка
сырца. В связи с этим осуществление целенаправленных научных
исследований по направлениям, включающим созданию научных основ
закономерности изменения теплофизических показателей хлопка и его
компонентов, обоснованию равномерности и скорости сушки волокна и
семян в нестационарном процессе тепло- и массообмена, разработка новой
техники и технологии сушки хлопка-сырца, обеспечивающие выпуск волокна
с конкурентоспособными качественными показателями, считается одной из
важных задач. Проведение научных исследований по вышеприведенным
научно-исследовательским направлениям подтверждает актуальность темы
данной диссертации.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит
выполнению
задач,
предусмотренных
Постановлением
Президента
Республики Узбекистан №ПП-4761 от 27 октября 2015 года «Об образо-
3
1
Cotton: World Statistics. Bulletin of the International Cotton Advisory Committee, NY, November
2015.http://www.ICAC.org.,http://www.USDA.gov.
29
вании холдинговой компании «Узпахтасаноатэкспорт» и постановлением
Кабинета Министров Республики Узбекистан №70 от 3 апреля 2007 года «О
программе модернизации и реконструкции предприятий хлопкоочис
тительной промышленности на 2007-2011 годы», а также в других норма
тивно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Соответствие исследования с приоритетными направлениями
развития науки и технологий республики.
Данное исследование
выполнено в соответствии с приоритетным направлением развития науки и
технологий республики II. «Энергетика, энерго- и ресурсосбережение».
Обзор зарубежных научных исследований по теме диссертации.
2
4
Широкомасштабные научные исследования, направленные на разработку
новых и усовершенствования существующих техники и технологии сушки
хлопка-сырца для хлопкоочистительной промышленности осуществляются в
ведущих научных центрах и высших образовательных учреждениях мира, в
том числе, в Моss-Gorden Continental, «Lummus Company», «Platt Lummus»,
«Hardwicke Etter Company», «Continental Murray», «Continental Gin
Company», «Samuel Jackson Mfg. Corporation», «Consolidated Cotton Gin Co.»,
«Continental Eagle Corporation» (США), Cotton reseach and devolepment
corporation (Австралия), National Research Center for cоttоn processing
engeeniring and technology, China Cotton Industries Limited, Shandong Swan
Cotton Industrial Machinery Stock, Handan Golden Lion, Cotton Research
Institute of Nanjing Agricultural University и «Lebed» (Китай), Ташкентским
институтом текстильной и легкой промышленности, акционерным обществом
«Пахтасаноат илмий маркази» (Узбекистан).
В результате исследования, проведенных в мире по технологии и
техники сушки хлопка-сырца получены ряд научных результатов, в том
числе: созданы башенная «Hardwicke Etter» и барабанная сушилка СБО, 2СБ
10 (Lummus Company, США и АО «Пахтасаноат илмий маркази»,
Узбекистан), создана автоматизированная технология переработки хлопка
сырца (Texas Tech University, США), разработан метод расчета и
проектирования сушильных установок влажных материалов (Московский
государственный университет дизайна и технологии, Россия), получены
основные закономерности тепло и влагопроводимости в процессе сушки
капиллярно-пористых и каллоидных материалов (Московский государст
венный университет дизайна и технологии, Россия), разработаны
закономерности углубления зоны испарения внутри материала в процессе
сушки (Texas Tech University, США).
В мире по созданию техники и технологии сушки хлопка-сырца по
ряду приоритетных направлений проводятся исследование, в том числе:
разработка эффективной техники и технологии сушки влажного хлопка-
4
2
Обзор по теме диссертации разработано на основе зарубежных http://www.samjackson.com/ moisture products;
http://www.bajajngp.com/humidifier.html;
http://www.busa.com.br/Assistencia-Tecnica#;https://www.
acronymfinder.com,
Journal of Cotton Science 4/2015. The USA.The Cotton Foundation. Journal of Textile Science & Engineering.3/2014. TheUSA
и других источников.
30
сырца; создание научной основы процесса сушки хлопка-сырца; разработка
метода аналитического расчета теплофизических показателей и эффективной
теплопроводности хлопка-сырца; организация процесса сушки с учетом
многокомпонентности
хлопка-сырца;
разработка
режима
сушки,
обеспечивающий сохранение качества волокна.
Степень изученности проблемы.
Основная проблема в разработке
эффективной технологии и техники сушки хлопка-сырца заключается в
неоднородности материала, как объекта сушки, неравномерности распре
деления влаги между волокном, кожурой и ядром семян, различии их тепло
физических свойств.
По проблемам сушки влажного материала и их теоретическим зада чами, в
частности основным закономерностям тепло и влагопроводимости в
капиллярно-пористых и коллоидных материалах, по определению тепло
физических показателей волокна и хлопка-сырца основные теоретические и
экспериментальные исследования выполнены в работах ряда ученых -
L.Bolssa, B.Balson, U.К.Luis А.С.Гинзбурга, А.В.Лыкова, С.М.Липатова,
Ю.Л.Кавказова, Г.А.Максимова, М.И.Шекольдина и др. Следует отметить,
что в вышеуказанных исследованиях теплофизические параметры хлопка
сырца, в частности условный коэффициент теплопроводности и
теплоемкости волокна, определены методом стационарного режима, при их
использовании в нестационарном режиме приводит к большой погрешности.
В связи с этим существует необходимость глубокого изучения теп
лофизических свойств хлопка-сырца как многокомпонентного материала и
установления зависимости теплоемкости и коэффициента теплопроводности
от температуры воздуха, пористости, влажности хлопка-сырца и его
компонентов, проведения теоретических исследований по выявлению
возможности обеспечения равномерности сушки компонентов хлопка-сырца.
Проведенные исследования по усовершенствованию техники и техно
логии сушки влажных материалов, разработке методов расчета и проек
тирования сушильных установок, оптимизации работы сушилок и режимов
сушки со стороны ряда ученых, в частности J.Lurey, Н.М.Михайлова,
И.М.Федорова, Г.Гомарен, Ш.Эндрени, М.В.Лыкова, М.Ф.Гинзбург,
М.Ф.Казанского, К.Ш.Шакирова, М.И.Ниязова, П.В.Банникова,
А.М.Ульдякова, Р.П.Никитина, А.Парпиева, М.Рахмонова, М.Содикова,
А.З.Маматоваи др. получены на определенном уровне положительные
результаты. Однако, проведенные исследования, посвящены только
конвективному способу сушки хлопка-сырца, а кондуктивный способ сушки,
имеющий место в барабанной сушилке почти не изучен. В связи с этим
проведение научных исследований по усовершенствованию процесса сушки
в барабанной сушилке, используя возможности кондуктивной сушки хлопка
сырца имеет большое значение.
Связь темы диссертации с научно-исследовательскими работами
высшего образовательного учреждения, где выполнена диссертация.
Диссертационное исследование выполнено в рамках плана научно
исследовательских работ Ташкентского института текстильной и легкой
31
промышленности по фундаментальным, прикладным и инновационным
проектам: А-13-004, ДИТД-13, «Создание новой техники и технологии сушки
хлопка-сырца»
(2006-2008);
А-6-244,
ДИТД-6,
«Математические
моделирования технологии сушки хлопка-сырца» (2006-2008); ИТД-И-018,
«Изготовление и внедрение агрегата для очистки и подсушки хлопка
сырца» (2009-2010); ИД-И-012 «Создание эффективной технологии очистки
хлопка-сырца с учетом его первоначальных качественных показателей»
(2009-2010); ИОТ 2015-2-20 “Внедрение в производству эффективной тех
нологии сушки хлопка-сырца” (2015-2016).
Целью исследования
является создание высокопроизводительной
хлопкосушильной установки и технологии на основе интенсификации тепло -
массообменных процессов.
Задачи исследования:
разработка закономерности изменений теплофизических свойств
хлопка-сырца и его компонентов;
обоснование скорости и равномерности сушки в процессах
нестационарного тепло и массообмена в компонентах хлопка-сырца;
разработка высокопроизводительной новой техники и технологии сушки
влажного хлопка-сырца;
технологическая оценка новой техники сушки влажного хлопка-сырца,
разработка их оптимальных показателей и режимов работы.
Объектами
исследования
являются сушильные установки и теплофизические свойства
хлопка-сырца.
Предметом исследования
является процессы сушки хлопка-сырца и
способы сушки.
Методы исследования
. В диссертации использованы фундаменталь
ные научные методы тепломассообмена коллоидно-капиллярно-пористых
материалов, теплофизики, теории тепло и массопереноса, общие методы
теоретической механики.
Научная новизна исследования
заключается в следующем:
разработаны новая технология и высокопроизводительный сушильный
барабан с усовершенствованной конструкцией внутренних устройств;
разработан метод расчета изменений теплопроводности и теплоем кости
хлопка-сырца, волокна, опушенных и оголенных семян в зависимости от
влажности, объемной плотности и температуры сушки;
разработан режим сушки, обеспечивающий равномерную сушку
хлопкового волокна и семян на основе различных закономерностей
распределения теплоты в массе волокна и ядра семян, влажности в прос
транстве и по времени;
разработан метод расчета эффективной (приведенной) теплопро
водности влажного хлопка-сырца, на основе теории распространения тепла в
пористых средах, учитывающих многокомпонентность среды;
выявлены изменения объема ядра и кожуры семян, образования
воздушного пространства и степень влияния на них исходной влажности
хлопка-сырца во время сушки;
32
создана возможность эффективного использования длины сушильного
барабана в процессе сушки на основе закономерностей определяющих
изменений температуры воздуха, компонентов хлопка-сырца и влажности.
Практические результаты исследования
заключается в следующем:
разработаны закономерности изменений теплопроводности и тепло емкости
хлопка-сырца, волокна и семян в зависимости от их влажности, объемной
плотности и температуры, которые позволяют выбрать опти мальные режимы
сушки, учитывающие различия тепло-физических свойств вышеуказанных
компонентов, обеспечивающие создание необходимых усло вий для
равномерности и интенсификации процесса;
разработан оптимальный режим сушки в зависимости от исходной
влажности хлопка-сырца на основе установленного образования воздушного
пространства между внутренней поверхностью кожуры и внешней поверх
ностью ядра и его влияния на эффективность сушки.
разработан метод интенсификации процесса теплообмена путем уве
личения площади контакта наружных поверхностей хлопка-сырца
находящихся в завале и на лопастях и температуры нагрева поверхности
барабана;
равномерно распределен хлопка-сырца по поперечному сечению
барабана в процессе сушки на основе оптимизации число оборотов.
Достоверность результатов исследования
основывается на адекват ности
результатов теоретических и экспериментальных исследований,
положительными результатами производственных испытаний предлагаемой
сушилки и сопоставлением анализов с данными в рассматриваемой
предметной области.
Научная и практическая значимость результатов исследования.
Научная значимость результатов исследований заключается в получении
закономерности зависимости теплоемкости и теплопроводности хлопка
сырца, волокна и семян от их плотности, влажности и температуры,
аналитические решение краевых задач тепло и массообменных процессов в
волокне и семени, установления закономерности изменения воздушной
прослойки между кожурой и ядром семени.
Практическая значимость результатов исследования заключается в том,
что ускоряется процесс сушки с повышением температуры нагрева кожуха
барабана и удельной поверхности хлопка-сырца, достигается равномерность
сушки в результате обеспечения разрыхленности и равномерности распре
деления хлопка-сырца по сечению барабана.
Внедрение результатов исследования.
На основе результатов
разработки по созданию высокопроизводительной сушильной установки и
технологии за счет интенсификации процессов тепло-массообмена:
получен патент на изобретение Агентства по интеллектуальной
собственности Республики Узбекистан (сушильный барабан-1, № IAP 03063-
2006г.) по созданию хлопко сушильной установки усовершенственной
конструкции внутренных устройств. В результате создана возможность в
33
разрыхленном состоянии равномерного распределения хлопка по
поверхности и длине барабана;
получен патент на изобретение Агентства по интеллектуальной
собственности Республики Узбекистан (сушильный барабан-2, № IAP 03064-
2006г.) по созданию высокопроизводительной хлопко сушильной установки.
В результате появилась возможность интенсификации процесса конвек
тивного тепло-массообмена между воздухом и хлопком.
созданная высокопроизводительная сушилка и технология внедрена на
основе предлагаемого технологического регламента на предприятиях
Холдинговой компании «Узпахтасаноатэкспорт», в том числе, Пайтукских и
Чинабадских хлопкоочистительных заводах (справка от 24 октября 2016 года
МА-2/1380 Холдинговой компании «Узпахтасаноатэкспорт»). Внедрение
результатов научных исследований в производство обеспечивают повышения
влагоотбора на 64,2 % (отн.), снижение засоренности и пороков в волокне на
0,5 %.
Апробация результатов исследования:
Результаты исследования доложены
на 36 научно-технических конференциях, в том числе 12 между народных:
«Современные наукоемкие технологии и перспективные мате риалы
текстильной и легкой промышленности» (Россия, Иванова, 2004 г.), «Наука
ХХI века-индустрии сервиса» (Россия, Ростов на Дону, 2008 г.), «Студенты и
молодые ученые КГТУ- производству» (Россия, Кострома, КГТУ, 2008 г.),
«Современные проблемы газовой и волновой динамики» (Россия, Москва,
МГУ, 2009 г.), Корейский политехнический университет текстиля и моды
(Корея, Сеул, 2009 г.), «Современные наукоемкие техноло гии и
перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Россия,
Иванова, 2007, 2013гг.) научно-практических конференциях, а также научных
семинарах АО «Пахтасаноат илмий маркази» (2015, 2016 гг.).
Образец установки, созданной по результатам исследований
представлен и демонстрирован на ярмарках «Инновацион гоялар,
технологиялар ва лойиҳалар» (2012, 2013 гг.).
Опубликованность результатов исследования.
По теме диссертации
опубликовано 88 научных работ, в том числе 25 статей в журналах, рекомен
дованных Высшей аттестационной комиссией Республики Узбекистан для
публикации основных научных результатов докторских диссертаций, 2 моно
графии и получены 14 патента Республики Узбекистан.
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из
введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем
диссертации составляет 190 страниц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении
обосновывается актуальность и востребованность
проведенного исследования, цель и задачи исследования, характеризуются
объект и предмет, показано соответствие исследования приоритетным
направлениям развития науки и технологий республики, излагаются научная
34
новизна и практические результаты исследования, раскрываются научная и
практическая значимость полученных результатов, внедрение в практику
результатов исследования, сведения по опубликованным работам и структуре
диссертации.
Первая глава диссертации «
Состояние проблемы, цель и задачи
исследования»
посвящена аналитическому обзору литературных источ
ников, в частности анализа хлопка-сырца как объекта сушки, современное
состояние техники и технология сушки, установлена недостаточность
исследования теплопроводности и теплоемкости хлопка-сырца. Показана
необходимость использования приведенных теплофизических параметров
хлопка-сырца для описания теплообменных процессов, рассматриваемого
как многокомпонентную, структурную и пористую среду.
Несмотря на то, что в научных исследованиях ученых А.В. Лыкова,
Г.М. Кондратьева, А.Ф. Чудновского, А.С. Гинзбурга, П.Д. Лебедова и других
решены сложные вопросы внутреннего и внешнего тепло и массообмена при
сушке капилярно пористого и коллоидного материала, отдельные не
систематизированные данные о теплопроводности, теплоем
кости и других тепломассообменных показателей влажного хлопка-сырца,
являющегося сложным многокомпонентным материалом, не дают возмож
ности решения дифференциальных уравнений тепломассообмена и вести
численные расчеты на достаточном уровне точности.
Результаты
работы
ученых
Г.В.Банникова,
А.И.Ульдякова,
Р.П.Никитина, А.П.Парпиева, М.Р.Рахмонова, М.С.Содикова, А.З.Маматова,
посвященные усовершенствованию техники и технологии сушки, внесли
определенный вклад в интенсификацию процесса сушки, но не решили
проблемы уменьшения затрат и неравномерности сушки волокна и семян.
Равномерность сушки компонентов хлопка-сырца, снижения расхода
тепла и воздуха, оптимальная подготовка хлопка-сырца к переработке,
изучения теплофизических свойств хлопка-сырца и его компонентов, уста
новления функциональных теоретических зависимостей тепломассо
обменных показателей волокна и семян, от условия и режима сушки и на
этой основе усовершенствование техники и технология сушки является
актуальной научной проблемой.
Во второй главе диссертации «
Экспериментальные исследования
теплопроводности хлопка-сырца и его компонентов»
приведены резуль
таты исследований по определению закономерности влияния различных фак
торов на теплопроводности хлопка-сырца и его компонентов.
Измерения теплопроводности производились на установке для
низкотемпературных теплофизических образцов (УНТО), широко извест
ными методами стационарного теплового потока, соответствующими
требованиями Межгосударственного стандарта «Метод определения
теплопроводности и термического сопротивления при стационарном
тепловом режиме ГОСТ 7076-99».
Установлена зависимость теплопроводности хлопка-сырца и его
компонентов от их температуры, влажности и объемной плотности (рис.1).
35
λ
x10
2
Вт/м
λ
x10
2
Вт/ м К
15
К
10,0
14
9,5
4
13
9,0
3
12
8,5
2
8,0
11
4
1
5
7,5
2
10
7,0
3
9
1
6,5
8
W,%
6,0
T,
0
С
20 40 60 80 100 120 140
10 20 30 40 50
а) б)
Рис.1. Зависимость теплопроводности хлопка-сырца от температуры (а) при разных
плотностях (кг/м
3
):1-73; 2-94; 3-120; 4-130 и от влажности (б) при разных
температурах хлопка-сырца (
0
С): 1-40 ; 2-50 ; 3-60 ; 4-70 ; 5-80.
Видно, что с ростом температуры теплопроводность хлопка-сырца
увеличивается по линейному закону, с повышением влажности увели
чивается по не линейному закону.
Аналогичная картина получается теплопроводности волокна и семян в
зависимости от температуры и влажности (рис.2).
На основе анализа экспериментальных данных определены следующие
условия
λ
(
ог
)
>
λ
(
оп
)
>
λ
(
хл
)
>
λ
(
в
)
(1)
где
λ
(
ог
)
,
λ
(
оп
)
,
λ
(
хл
)
,
λ
(
в
)
– соответственно коэффициент
теплопроводности оголенных, опущенных семян, хлопка-сырца и волокна.
λ
x10
2
, Вт/
(
м К
)
λ
x10
2
,
Вт
/(
м
К
)
7,2 7,2 7,0 7,0 6,8 6,8 6,6 6,6 6,4
6,4 6,2 6,2 6,0 6,0 5,8 5,8 5,6 5,6
5,4 5,4 5,2 5,2 5,0 5,0 4,8 4,8 4,6
4,6
4,4
5
4
3
2
1
W,%
λ х10
2
Вт/(мК)
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
5
4
3
1
2
W,%
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20 25 30
а) б)
Рис. 2. Зависимость теплопроводности хлопкового волокна (а) и опущенных семян
(б) от влажности при разных температурах (
0
С): 1-40; 2-50; 3-60; 4-70; 5-80.
36
Установленные зависимости и условия имеют важное теоретическое и
практическое
значения,
т.к.
полученные
значения
коэффициентов
теплопроводности позволяют вести аналитические расчеты по уравнениям
тепломассообмена при сушке хлопка-сырца, упрощают задачи обеспечения
равномерности и интенсификации процесса.
В третьей главе «
Экспериментальные исследования теплоемкости
хлопка-сырца и его компонентов»
приведены экспериментальные
исследования теплоемкости хлопка-сырца и его компонентов. Определено,
что с ростом температуры и влажности при практических значениях нагрева
хлопка-сырца и его компонентов (до 80
0
С), их теплоемкость возрастают по
линейному закону (рис.3 и 4). Также определена эффективной тепло
проводности хлопка-сырца как капиллярно-пористого и дисперсного
материала, используя принцип обобщенной проводимости и метод усред
нения теплофизических параметров, обоснованы формулы для практического
расчета коэффициента теплопроводности влажного хлопка-сырца, доста
точно высокой степени совпадающих с экспериментальными данными.
кДж/(кг К)
3.4
3.2
3.0
2.8
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
4
3
2
1
кДж/(кг К)
3.2
3.0
2.8
2.6
2.4
2.0
1.8
1.6
1.4
4
2
3
1
1.6
Т,
0
C
20 40 60 80 100 120 140
1.2
20 40 60 80 100 120 140
Т,
0
C
а) б)
Рис. 3. Зависимость теплоемкости хлопка-сырца (а),при разных влажностях хлопка
сырца (%): 1-8; 2-24; 3-36; 4-45 и хлопкового волокна (б) от температуры,при
разных влажностях хлопкового волокна (%): 1-7; 2-17; 3-38,9; 4-56.
кДж (кг К)
2.8
2.6
6
5
2.4 2.2 2.0 1.8 1.6
4
1
3
2
1.4
0 10 20 30W, %
При температурах: 1-40
0
С; 2-50
0
С; 3-60
0
С; 4-70
0
С; 5-80
0
С; 6-90
0
С.
Рис. 4. Зависимость теплоемкости опущенных семян от влажности при различных
температурах.
37
Четвертая глава диссертации
«Исследование тепло и массопереноса в
процессе сушки хлопка-сырца»
посвящена теоретическим исследованиям
вопросов тепло и массообмена, с целью анализа возможности интенси
фикации равномерности нагрева и сушки компонентов хлопка-сырца в кон
вективном способе. Рассмотрены возможные решения задач управления
качеством работы сушилки, путем создания различных физических условий в
сушильном барабане. Предполагалось, что путем управления температурных
режимов внутри барабана удается создать такие условия, которые
обеспечивают равномерное и интенсивное удаление влаги из компонентов
хлопка-сырца.
Составлены соответствующие дифференциальные уравнения, полу
ченные решения и проведенный анализ результатов позволил определить, что
применение высокой температуры приводит к неравномерности сушки
волокна по длине и компонентов хлопка-сырца. Температура части волокна,
находящиеся на поверхности летучки, мгновенно достигает температуры
внешней среде, пересушиваются и становятся хрупкими.
Решены стационарные задачи в областях, где процесс протекает
быстро. Для определения температуры и влаги на поверхностях, вдоль
которых происходит теплообмен с контактирующими другими поверх
ностями, были использованы нестационарные уравнения тепломассообмена,
удовлетворяющие условиям поглощения тепла и отбора влаги при переходе
через эти поверхности. Последнее в дальнейшем позволяет учитывать
взаимодействия различных материалов, имеющих контактные зоны с
воздухом, водяным паром, водой и внутренними поверхностями сушильного
барабана. Математически такой подход выражается в использовании квази
стационарного решения системы уравнений во внутренних точках объема
тела, на границах, где выполняются различные законы тепломассообмена,
определение переменные по времени температуру и влаги.
Принимая хлопок-сырец в виде шара радиусом
1
r
покрыта оболочкой,
вдоль которой происходит конвективный теплообмен с внешней средой и
поверхностью шара по закону Ньютона. Полагая, что на внешней и
внутренней поверхности шара температура, а также влажность одинаковая и
равна
2 2 0
T T t T T T Q t
=
=
н
+
в
−
н
,
( ) ( )
2
u u u u W t
=
н
−
н
−
k
.
( ) ( ) ( )
Тогда уравнение теплообмена в системе «внешняя среда – оболочка
ядро» можно записать в виде
dT
dT
ρ
,
( ).
1 1 1 1 1
T T
0
S k
ρ
cV
=
−
+
с
−
0
S k T T S k T T
( ) ( )
2 2 2 0 0 1 1 0
τ
d
c
=
− −
c V
c
τ
d
Влажность на поверхности кожуры и ядре семян вычисляются по
формулам
0
u u u u p T
τ
=
h
−
h
−
k n
,
( , ) ( ) ( )
20 2 1
u u r
τ
u u u W
τ
=
=
h
−
h
−
k
,
( ) ( )
(0)
0
τ
u
=
u
h
−
u
h
−
u
k
p
n
T
c
.
( ) ( )
(1)
0
Результаты численно-экспериментального исследования представлены
на рис. 5, в виде зависимости температуры и влажности хлопкового волокна,
38
кожура и ядра семени от времени. Из них видно, что перепад температуры
между волокнами и кожурой, а также ядро семени через 30 секунд составляет
47
0
С и 59
0
С, а перепад влажности при этом составляет 1,6 % и 9,6 %.
Сравнение полученные зависимости с данными полученными другими
методами показала их сходимость.
Эти результаты показывают пересмотр применения высокой темпера
туры для сушки хлопка-сырца и трудности обеспечения равномерности уда
ления влаги из компонентов хлопка-сырца.
1
T
100
80
2
60
W
30
28
26
24
22
20
3
2
18
40
3
14
20
τ
12
0 2 3 4 5 6 7
1
τ
0 2 3 4 5 6 7 1
а) б)
Рис. 5. Зависимость температуры (а) и влажности (б) волокна-1,
кожура-2, ядра-3
от времени
τ
(
мин
)
.
В работе проведены численно-экспериментальные исследования для
случая одномерного стационарного режима переноса, постоянных значений
скоростей перемещения и, теплофизических и масса переносных параметров
компонентов хлопка-сырца моделируемый пористым материалом.
Дифференциальные уравнения относительно суммарной массы пере
носа в системе волокно – семян - воздух, в стационарном режиме пологаем
∂
U
i
∂
U
ϑ
и представим в виде
( )
=
∂
t
i
i
∂
x
dU
2
d U
2
d T
3
i
i
U U p T T
( )
( ) [ ( )]
i
i
∑
ξ
, (2)
=
+
− −
+
−
Lu
d
γ
p
i
d
2
i
λ
ik i k ik i k
2
ξ
ξ
d
k
=
1
dT
2
d T
2
d U
3
3
i i i i i
i
U U
( )
( ) ( )
( )
( )
∑
ξ
∑
=
−
γ
θ
σ
ik
T
i
T
k
, (3)
=
+
− − −
( )
K
1 1
K
2 1 2
2
ik i k
d
ξ
ξ
T
где
T
0
d
U
d
a
k
=
1
a
( )
i
k
δ
1
T
2
c L
δ
T
T
=
,
U
0
U
=
,
γ
=
,
( )
=
,
=
,
λ
=
,
=
,
i i
Lu
m
0
p
i
0 0
ik
p
ik
0
Lv
i
0
i
a
ni
i
U
0
ik
v
( )
i
i
ik
0
U
0
x
ξ
=
,
i i ni i
11
=
1
+
ε
,
i i i
12
=
ε
,
r U
i
=
,
θ
ik
=
λ
ik
K
0
i
ε
ik
,
L
i
K
0
K
0
p Lu
( )
i
K
0
K
0
Lu
( )
K
0
0
c T
0
σ
ik
=
β
ik
+
θ
ik
p
ik
,
,
α
2
L
i
λ
0 0
β
=
,
=
,
T
0
и
U
0
- начальные
(равновесные)
ik
ik
a
a
i
c
i
0
λ
i i
0
ρ
i i
0 0
39
значения температуры и влаги какой- либо компоненты (например, воздуха)
хлопка сырца.
где
23
a
23
b
23
с
=
+
, с
( )
=
a
+
b
,
k
a
k
b
k
с
1
=
1
+
1
,
( )
c
k
=
a
+
b
,
( )
T
( )
T
T
( )
T T T
( )
1
1
k
1
23
23
23
k
1 1 10 2 2 20
ρ
=
m
ρ
,
ρ
=
m
ρ
,
ρ
3
=
m
3
ρ
30
,
10 20
ρ
,
ρ
и
ρ
30
- истинные плотности волокон,
семян и воздуха, соответственно.
a
12
,
( )
a
- коэффициенты массообмена и
T
12
теплообмена между волокнами и семян для жидкообразной влаги,
a
13
,
( )
a
-
T
13
коэффициенты массообмена и теплообмена между волокнами и воздухом,
a
23
.
( )
a
- коэффициенты массообмена и тепло-обмена между семян и
T
23
воздухом,
12 13 23
b
,
b
,
b
,
( )
b b b
- аналогичные коэффициенты для
( )
T T T
( )
12
, ,
13
23
парообразной влаги,
U
1
=
U
11
+
U
21
,
U
2
=
U
21
+
U
22
,
U
3
=
U
31
+
U
32
- суммарные массы
влагопереноса для системы волокна, семян и воздуха,
соответственно,
( )
2
~
( )
~ ~
k
a
m
=
a
+
a
,
( )
2
a
m
=
a
+
a
.
k
( )
k
( )
k
k
( )
k
m
1
m
m
1
m
Система (2) и (3) интегрируется при следующих граничных условиях
∂
T
i
=
T
ni
,
U
i
=
U
ni
при
T
ξ
=
0
, (4)
i
T T U U
β
ε
μ
−
ic c i ic ic i c
при
ξ
=
1
, (5)
ξ
∂
+
(
−
)
−
(1
−
) (
−
)
=
0
∂
U
∂
T
при
ξ
=
1
, (6)
i
U U
+
p
i
n i
ν
+
(
−
)
=
0
ξ
ξ
ic i c
∂
∂
( )
η
0
μ
=
,
( )
i
где
α
L
r U L
η
U L
T
U
U
β
=
,
ic
ν
=
,
T
0
ni
=
,
U
0
ni
=
,
U
0
c
=
T
ni
и
0
ic
ic
λ
ic
с T a
i i
ic
ic
a
0
i
T
ni
U
ni
U
c
i
0
0 0
m
0
U
ni
- заданные значения температуры и влаги
i
-ой компоненты в сечении
x
=
0
.
В качестве примера рассмотрим процесс сушки хлопка-сырца в барабане, где
волокна и семена перемещаются с одинаковой скоростью
10 20 0
v
=
v
=
v
и равной
по величине
v
0
=
qv
30
(
(
q
<
1)
.
Как следует из рис.6, кривая влажности семян, падает почти по
линейному закону а для волокна- нелинейная. Предельные значения
влажности семян составляют в начале барабана, т.е. перед началом сушки
20%, а в конце, т.е. в момент окончания сушки -
≈
17.5 %
, а для волокна
соответственно 20 и 12 %.
Сравнивая кривые, представленных на рис.6, видим, что при
возрастании теплопроводности в рассматриваемом пределе, закономерность
изменения влажности семян по длине барабана существенно изменилась –
кривая влажности стала более нелинейной. Влаготбор от семян во втором
эксперименте существенно больше (5%), чем в предыдущем случае (2,5%).
Во втором эксперимента у выхода из барабана семена имеют влажность
около 15%, что на 2,5% меньше по сравнению первым случаем, а от волокна
соответственно 4,7%.
40
U
1
20
18
16
14
12
2
1
L,v
20 19 18 17 16 15 14
U
1
2
1
L
8
10 0 2 4 6
0 2 4 6 8 10
а) б)
Рис. 6. Зависимость влажности волокна (1) и семян (2) от длины барабана (м),
полученная
при
λ
23
=
0.2
(а) и
λ
23
=
1
(б).
Как следует из рис.7, при
теплопроводности
λ
23
=
0.2
температура
воздуха по длине барабана падает по параболическому закону от
T
(
)
C
0
=
150
до
C
75
, возрастание
теплопроводности от
λ
23
=
0.2
до
λ
23
=
1,0
приводит к
незначительным изменениям. Температура воздуха в начале барабанной
сушилки резко падает и при длине 4 метра снижается с 150
0
С до 88
0
С, что
приводит к не эффективному использованию остальной части барабана.
Для интенсификации сушки хлопка-сырца следует улучшить равно
мерность температуры воздуха по длине сушилки и доступ тепла к
поверхности семян
.
В диссертации проведены численно-экспериментальные исследования
моделируя хлопок-сырец пористым материалом состоящим из системы
волокон, семян поры которой заполнены защемлѐнным воздухом.
На основе полученных дифференциальных уравнений тепломассо
обмена построены кривые зависимости влажности и температуры волокна и
семян от длины сушильного барабана.
Т
а
б
L
Рис. 7. Зависимость температуры воздуха
T
3
от длины барабана (м),
полученная
при
λ
23
=
1
(а) и при
λ
23
=
0.2
(б)
41
Анализом результатов численно - экспериментального исследования
определено:
- характер изменения влажности волокна и семян по длине сушиль ного
барабана, показывают большие не равномерности сушки волокна и семян, в
конце барабана при λ=0,2 влагоотбор из волокна составляет 8 %, а семян 1,55
%, при λ=1,0 соответственно 8,5 % и 4,2 %;
- температура нагрева семян, резко отстает от температуры волокна. В
конце барабана температура семян увеличивается на 1,8 – 2,2 раза, а темпе
ратура волокна до 3,6 раза. Это показывает невозможность обеспечения
равномерности нагрева и сушки компонентов хлопка-сырца в действующих
сушилках из-за его специфических особенностей;
- интенсивность сушки по длине барабана резко отличается, в первой
половине сушилки, влагоотбор от волокна при λ=0,2 составил 6,3 % и а при
λ=1,0-5,9 %, во второй половине барабана соответственно 1,7 и 2,6 %, а у
семян соответственно 0,9 и 3,2 % (при λ=0,2), 0,65 и 1,0 % (при λ=1,0). Это
объясняется тем, что температура сушильного агента в первой половине
барабана резко падает (от 150 до 88
0
С), а во второй половине барабана
снижается от 88 до 75
0
С или всего на 9
0
С. Это показывает, что во второй
половине хлопок получает незначительное количество тепла и его нагрев и
сушка происходит очень медленно.
Проведенными нами исследованиями установлено, что в зависимости
от сорта, разновидности, степень зрелости и влажности между кожурой и
ядром семени образуется различное свободное воздушное пространство
(рис.8), которое существенно влияет на процесс тепломассообмена, затрудняя
удаление влаги из ядра. Чем ниже влажность хлопка-сырца, тем больше
воздушное пространство.
а) б)
в)
Рис. 8. Образование воздушной прослойки между кожурой и ядром семени,
при влажности семян (%): а) 8,9 , б) 25,4, в) 40,8
Составлен дифференциальное уравнение при наличии воздушной
прослойки
dT
k
ρ
c V
=
−
+
−
k k k
S k T T S k T
dt
dT
n
( ) (1 )
k k n k в в k
ρ
c V
−
V
=
−
+
−
(7)
n n k я
S k T T S k T T
( ) ( ) ( )
k k k n я я я n
dt
42
dT
я
ρ
c V
=
−
я я я
S k T T
dt
( )
я я n я
При отсутствии воздушной
прослойки
dT
k
ρ
c V
=
−
+
−
k k k
S k T T S k T
dt
( ) (1 )
k k я k в в k
dT
ρ
c V
=
−
(8)
я
я я я
S k T T
dt
( )
я я k я
где
ρ
k
,
ρ
n
,
ρ
я
- плотности кожуры, воздушной прослойки и ядра,
k
c
и
я
c
-
теплоемкость кожуры и ядра,
T
k
,
T
n
и
T
я
- соответственно приведенные
температуры кожуры, воздушной прослойки и ядро семян,
k
S
,
S
в
,
я
S
- соот
ветственно внешняя и внутренняя поверхность кожуры и внешняя поверх
k
,
я
k
,
k
ность ядра,
V
k
, V
я
,
- объем кожуры и
ядро,
v
k
- коэффициенты тепло
k
, ядра с
обмена кожуры с сушильным агентом
v k
и воздушной прослойкой
k
k
.
воздушной прослойкой
я
Получены также уравнения определяющие влажности кожуры, прос
лойки и ядер семян в виде
( )(1 )
u
k
=
u
в
+
p
nk
u
h
−
u
p
−
T
k
,
( )( )
u
n
=
u
k
+
p
nn
u
h
−
u
p
T
k
−
T
n
(9)
( )( )
u
я
=
u
n
+
p
nя
u
h
−
u
p
T
n
−
T
я
δ
,
Tu
δ
,
Tu
где
Tu
δ
,
Δ
u
=
u
h
−
u
p
,
Δ
T
=
T
в
−
T
Н
p
k
=
Δ
p
n
=
Δ
p
я
Δ
nk
Δ
nk
Δ
=
nk
Δ
где
u
в
,
u
k
,
u
n
,
u
я
- влажности сушильного агента (воздуха), кожуры, воз
душной прослойки и ядра,
,
,
δ
я
соответственно термоградиентный
δ
k
δ
n
коэффициенты для кожуры, воздушной прослойки и ядер семени,
T
k
,
T
n
и
T
я
приведенные температуры кожуры, воздушной прослойки и ядро семени. На
основе решения уравнения (7) и (8) а также используя уравнении (9)
получены зависимости температуры и влажности кожуры и ядер от времени,
которые представлены на рис.9 и рис.10.
Из анализа полученных данных установлено, что при наличие прос
лойки, температуры кожуры и ядер семени может уменьшаться соот
ветственно на 20
0
С и 10
0
С.
При этом относительное уменьшение отбора влаги соответственно
составляет 15-20 %. Это показывает на необходимость изучения роли
прослойки между кожурой и ядром семени при тепломассообмене между
компонентами хлопка-сырца.
43
120 100 80
60
40
20
T
k
t, c
б
а
80 70 60 50 40 30 20
T
я
а
б
t
0 100 200 300 400 500
0 100 200 300 400 500
1) 2)
Рис.9. Изменение температуры кожуры
T
k
(1) и ядра
T
я
(2) от времени
t
при
наличии (а) и отсутствии прослойки (б) для
=
2
v
k
кдж м
⋅
с
⋅
К
/
2
W
k
W
я
1) 2)
Рис.10. Изменение влаги кожуры
W
k
(1) и ядра
W
я
(2) от времени
t
при наличии (а) и
отсутствии прослойки (б) для
=
2
v
k
кдж м
⋅
с
⋅
К
/
2
В пятой главе диссертации «
Усовершенствование сушильной
установки и его технологической оценки
» представлены результаты
анализа барабанной сушилки, экспериментальное исследования по его
усовершенствованию. Приведены результаты производственных испытаний
и экономическая оценка эффективности предлагаемой сушилки. Известно,
что хлопок-сырец в барабанной сушилке получает тепло:
-непосредственно от сушильного агента, при падении с лопастей;
-наружной поверхностью хлопка-сырца при его нахождении в завале и на
лопастях;
-от более нагретых деталей внутреннего устройства и обечайки
барабана.
Использование зоны падения в барабане, в зависимости от производи
тельности колеблется от 39 до 49 %, что это очень низкий. Известно, что
среднее время пребывания хлопка-сырца в барабане равно 5-6 минут. При
этом общее время нахождения хлопка-сырца в зоне падения составляет 1,0-,2
минут. Остальное 4,0-4,8 минут хлопок-сырец находится в зоне завала и на
лопастях.
44
Исходя из теоретико-экспериментального исследования и анализа
работы барабанной сушилки, произведено их усовершенствование
заключающееся в повышении нагрева обечайки барабана, повышения
разрыхленности хлопка-сырца в зоне падения и максимального
использования внутренной поверхности сушилки для интенсивного
кондуктивного теплообмена с хлопком-сырцом.
На рис.11, представлена схема предложенной сушилки.
1-трубопровод для подачи основного горячего воздуха, 2-трубопровод для подачи
горячего воздуха в воздушной камеры, 3-заслонки, 4-лоток для подачи хлопка-сырца,
5-сушильный барабан, 6-трубопровод для отработанного воздуха, 7-воздушная камера,
8-сетчатая часть барабана, 9-продольные лопасти
Рис.11. Схема предложенной сушилки.
Сушилка работает следующем образом: из теплогенератора через
трубопроводов 1 и 2 подается горячий воздух объемом до 10000 м
3
/ч, соот
ветственно в сушилку и в воздушную камеру. Горячий воздух поступающий в
воздушную камеру омывает и нагревает обечайки барабана, а затем пос
тупает внутрь барабана через сетчатую поверхность 8. Горячий воздух
поступающий через трубопровод 1 предотвращает накопление хлопка-сырца
в передней части барабана.
При вращения барабана между хлопком-сырцом и теплоносителем и
обечайки барабана происходит тепломассообмен, хлопок высушивается,
отработанный горячий воздух через трубопровод 6 уходить в атмосферу.
Основная задача заключалась в обеспечении достаточной разрыхлен
ности хлопка-сырца в зоне падения и использования правая части барабана
для интенсивной тепло и массообмена. Этого можно достичь оптимизацией
частоты вращения барабана с обеспечением падения около половины хлопка
сырца, находящегося на поднимающихся лопастях, равномерно и разрых
ленно, по сечению барабана, а остальные хлопок-сырец должны пересы
паться с одной лопасти на предыдущую, опускающуюся лопасть.
Важным условием для стабильной работы барабанной сушилки,
является падение хлопка-сырца оставшихся на лопастях, через каждые 1,5
оборота барабана.
45
При
этом благодаря уменьшению количества хлопка-сырца,
одновременно находящегося в зоне падения и использованием бесполезной
зоны для кондуктивной сушки, обеспечиваются интенсификация процесса
тепломасоообмена.
В результате исследований, проведенного на Пайтугском хлопкозаводе
получен уравнения регрессий
Y=9,15+2,82X
1
-0,85X
2
+0,58X
3
-0,43X
1
X
2
где Y –влагоотбор сушилки, %, Х
1
, Х
2
и Х
3
- соответственно исходная
влажность хлопка-сырца, производительность и частота вращения барабана.
Задача заключалось в определения оптимального значения Х
3
,
обеспечивающие нахождения хлопка-сырца на всех лопастях барабана. На
основе проведенных опытов установлено, что при частоте вращения
сушильного барабана 13 об/мин обеспечивается выше изложенные условия.
Были проведены испытание предлагаемой сушилки для определения
оптимальной температуры нагрева обечайки барабана.
Эксперименты проведенные методом математического плани-рования и
обработка их результатов позволили получить следующие адекватные
уравнения регрессии
у
1
=12,8+4,75х
1
+1,15 х
2
+0,85 х
3
-0,37 х
1
х
3
у
2
=5,62+0,51х
1
+0,31х
2
-0,11 х
3
где у
1
и у
2
- соответственно влажность хлопка-сырца после сушки и массовое
содержание пороков и засоренности волокна, х
1
, х
2
, х
3
- соответственно
исходная влажность хлопка-сырца, производительность и температура
нагрева обечайки барабана.
Установлено, что с увеличением температуры обечайки барабана от 35
0
С до 70
0
С влагоотбор увеличивается на 64,2 % (абс.).
Это показывает необходимость организации сушки хлопка-сырца с
максимально допустимой температурой нагрева сушильного барабана и
использованием возможности интенсификации тепло и массобмена кон
дуктивной методом.
В главе также приведены результаты производственных испытании, и
экономическая оценка эффективности внедрения предложенной сушилки.
Испытания проводились на Пайтугском хлопкозаводе, хлопка-сырца ручного
сбора II, III и IV – сортов с исходной влажностью 13,1 , 16,4 и 18,57 % и
засоренностью 6,3, 11,23, и 15,4 соответственно.
Установлено, что с использованием сушилки, с подогревом, повышается
эффективность работы технологического оборудования хлопко
очиститель-ного завода, очистительный эффект повышается до 88,2 %,
снижается содер-жание массовой доли пороков и сорных примесей волокна
до 0,5 % (абс).
46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе результатов проведѐнных исследований по созданию
высокопроизводительной сушильной установки и технологии на основе
интенсификации процесса тепло-массообмена представлены следующие
выводы:
1. Выявлена необходимость проведения исследований по определению
теплофизических свойств компонентов хлопка-сырца по изысканию
возможности действующей технологии и техники сушки по обеспечению
повышения интенсивности и равномерности сушки с оптимизацией тепло
влажностного состояния воздуха и параметров сушильной установки. 2. На
основе проведенных исследований по установлению зависимости
теплопроводности хлопка-сырца и его компонентов от влажности, плотности
хлопка-сырца, а также температуры воздуха определено следующие:
установлены закономерности изменения теплопроводности хлопка сырца,
волокна и семян от их влажности, плотности и температуры воздуха. При
этом определено, что теплопроводность хлопка-сырца больше тепло
проводности волокна, с ростом влажности и температуры сушки величина
разности между ними увеличивается;
наблюдалось, что при влажности опушенных и оголенных семян до 7%
температуры сушки на их теплопроводность не влияет, с дальнейшим ростом
влажности коэффициент теплопроводности медленно повышается и далее
заметен быстрый рост в виде кривых, имеющих нелинейный характер.
определено, что при одинаковой влажности, объемной плотности и
температуры сушки теплопроводность оголенных семян в зависимости от
степени опущенности больше 1,2-2,2 раза, чем теплопроводности опушенных
семян.
3. Разработана методика и схема обработки экспериментальных данных
по определению теплоемкости хлопка-сырца и его компонентов. Предложена
зависимость теплоемкости для количественной оценки влияния температуры
и плотности на теплоемкость хлопка-сырца, волокна, опушенных и
оголенных семян. Установлено возрастание теплоемкости хлопка-сырца и его
компонентов с ростом влажности, а с ростом темпе ратуры, не линейным
законам.
4. На основе теории распространения тепла в многокомпонентных
средах разработан метод расчета для определения изменения эффективной
теплопроводности влажного хлопка-сырца, в результате создана возмож ность
на достаточном уровне вести численные расчеты дифференциальных
уравнений тепломассообмена при сушке хлопка-сырца.
Разработан метод расчета для определения изменения эффективной
теплопроводности влажного хлопка-сырца на основе теории распростра
нения тепла в многокомпонентных средах.
5. Получены закономерности тепло и массообменных процессов в
волокне и семенах, пространственного и временного распределения тепла и
влаги в волокнистой массе и ядре, в результате определено, что разница
47
полей температуры и влажности по длине волокна незначительно и в
короткой время они выравнивается, а температура нагрева ядер семян низкая,
при одинаковых режимах средняя время сушки волокна и семян различная.
6. Установлено, что из-за сложности, многокомпонентности, различия
теплофизических характеристик компонентов хлопка-сырца, применяемый на
практике конвективный способ сушки не устраняет разницы в температуре
нагрева в компонентах хлопка-сырца, не обеспечивает
равномерный
влагоотбор из компонентов, что настоятельно требует дополнительных
условий тепловлажностной обработки для достижения
необходимой
технологической влажности волокна.
7. Произведены количественные оценки изменения объема кожуры и
ядер семян в процессе сушки. Впервые произведены качественные и
количественные оценки влияния на эффективность сушки воздушного
пространства, образующегося между внутренней поверхностью кожуры и
внешней поверхностью ядра.
8. Экспериментально установлено достижение интенсификации
процесса теплообмена путем увеличения поверхности контакта наружных
поверхностей хлопка-сырца, находящегося в завале и на лопастях, и
повышением температуры нагрева внутренних устройств барабана. Показан
достижение повышения влагоотбора сушилки на 64,2% (отн.), благодаря
повышению температуры нагрева обечайки барабана до 70
0
С.
9. Определена оптимальная частота вращения барабана на основе
полученной математической модели влагоотбора. При этом обеспечивается
равномерное распределение хлопка-сырца в поперечном сечении барабана за
счет использования бесполезной зоны для сушки хлопка-сырца.
Экономический эффект от внедрения усовершенствованной сушилки за
счет повышения влагоотбора и снижения массовой доли пороков и сорных
примесей волокна составляет 17400 сум в расчете на 1 тонну высушенного
хлопка-сырца.
48
SCIENTIFIC COUNCIL FOR AWARDING DOCTOR DEGREE
14.07.2016.T.06.01 at TASHKENT INSTITUTE OF TEXTILE AND LIGHT
INDUSTRY
TASHKENT INSTITUTE OF TEXTILE AND LIGHT INDUSTRY
USMANKULOV ALISHER KADIRKULOVICH
CREATION OF HIGH PERFORMANCE THE COTTON-DRYING
INSTALLATIONS AND TECHNOLOGIES BASED ON IMPROVED
HEAT-MASS TRANSFER PROCESSES
05.06.02 - Technology of textile materials and initial
treatment of raw materials
(technical science)
ABSTRACT OF DOCTOR’S DISSERTATION
Tashkent 2016
49
The theme of doctor dissertation is registered for № 30.09.2014 / In 2014.5.T350 the
High Attestation Commission under the Cabinet of Ministers of Uzbekistan.
Doctorral dissertation is done at Tashkent Institute of Textile and Light Industry.
Abstract of the dissertation in three languages (Uzbek, Russian and English) is available on
the web page at www.titli.uz and information-educational portal «ZiyoNet» at www.ziyonet.uz
Scientific consultant: Parpiev Azimjon
doctor of technical sciences, professor
Official opponents: Axmadxo`jayev Xamid
doctor of technical sciences, professor
Raxmonov Xayriddin
doctor of technical sciences
Sidikov Isamidin
doctor of technical sciences
Leading organization: Uzbek center certificatcion of cotton fiber «Sifat»
Defense of the dissertation will take place on 26.11.2016, at 10
00
at the meeting of the
Scientific Council 14.07.2016.T.06.01 at the Tashkent Institute of Textile and Light Industry
(Address: 100100,Tashkent, 5 Shohjahon str., tel. (+99871) 253-06-06, 253-08-08, fax:
253-36-17; e-mail: titlp_info@edu.uz).
Doctoral dissertation could be reviewed at the Information-resource center of
Tashkentinstitute of textile and light industry (registration number 10).
Address: 100100, Tashkent, 5 Shohjahon str., tel. (+99871) - 253-06-06, 253-08-08.
Abstract of dissertation has been sent out on 8.11.2016
(mailing report № 10, on 8.11.2016)
K. Jumaniyazov
Chairman of the Scientific Council on award of
scientific degree of doctor of sciences,
doctor of technical sciences, professor
A.Z. Mamatov
Scientific secretary of the scientific council
doctor of technical sciences, professor
B.Mardonov
Chairman of the scientific seminar under scientific
councildoctor of sciences, professor
50
INTRODUCTION (summary of the doctoral dissertation)
The topicality and significance of the subject of dissertation.
In the world
market demand for natural production, including cotton the fiber, increases.
According to the international advisory committee on a cotton (ICAC) «the leading
countries on delivery to a foreign market of a cotton fibre are China, the USA,
India, Pakistan, Brazil and Uzbekistan». In a season 2016-2017, concerning
previous, manufacture cotton a fiber on 5,1 % (22,48 million ton), and demand for
1,7 % (24,09 million ton) is predictted increases
1
5
. Cotton-raw processing is
carried out on process equipment’s, basically, made in the USA, China and
Uzbekistan. One of the important problems for stability of volume of cultivation of
a cotton crop and increase of compe-titiveness of raw materials in the world market
is the further improvement of quality a fiber. In this direction research works for
creation of new generation technologically reliable and highly effective equipment
a cotton-raw preprocessing are conducted.
In Republic Uzbekistan wide actions for working out highly effective
technics and technologies for a preprocessing of the cotton-raw, providing
improvements consumer properties of their production are carried out. Here the
great value has the technics and technology introduction, providing preservations
quality and quantity of a prepared cotton-raw and developed cotton production in
cotton cleaning the enterprises, giving possibilities decrease in the expense of raw
materials and electric energy.
In world practice the special attention is given to questions of working out of
new samples of technics and the technologies of drying positively influencing
technological processes of processing and quality indicators of a cotton-raw. Here
the major a problem is carrying out target scientific research in directions of
creation of scientific bases of law change heat physic indicators of a cotton and its
components, a substantiation of uniformity and speed of drying of a fiber and seeds
in non-stationary process warmly and mass exchange, fibers providing release with
a competitive quality indicator. Research works performed on the set forth above
directions confirm an urgency of a theme of dissertational work.
The given dissertational research in certain degree serves performance of the
problems provided by the Decision of the President of Republic Uzbekistan №PO
4761 from October, 27th, 2015 «About formation of holding company Uzpaxta
sanoatexport» and the Decision of the Cabinet of Republic Uzbekistan №70 from
April, 3rd, 2007 «About the program of modernization and reconstruction of the
enterprises cotton cleaning to the industry for 2007-2011», and also in other is
standard-legal documents accepted in given sphere.
Compliance of the research with the priority directions of science and
technology of the Republic.
This dissertation is performed in accordance with the
priority directions of development of Science and Technology of Republic: II -
«Energetics, energy and resource saving».
5
1
Cotton: World Statistics. Bulletin of the International Cotton Advisory Committee, NY, November 2015.
http://www.ICAC.org.,http://www.USDA.gov.
51
Review of international scientific researches related to the subject of
dissertation
2
6
.
In the field of working out new technicians and technologies for
cotton cleaning industries, in particular manufactures and improvements of
techniques and technology of drying of a cotton-raw leading higher educational
institutionsand centers of science in the world are conducted scale scientific
researches, in particular Моss-Gorden Continental, «Lummus Company», «Platt
Lummus», «Hardwicke Etter Company», «Continental Murray», «Continental Gin
Company», «Samuel Jackson Mfg. Corporation», «Consolidated Cotton Gin Co.»
«Continental Eagle Corporation» (USA), Cotton research and development
corporation (Australia), National Research Center for cоttоn processing
engineering and technology, China Cotton Industries Limited, Shandong Swan
Cotton Industrial Machinery Stock, Handan Golden Lion, Cotton Research
Institute of Nanjing Agricultural University and «Lebed» (China), the Tashkent
institute
textile
and
light
industry,
joint-stock
company
«Paxtasanoatresearchcenter» (Uzbekistan).
As a result of the spent theoretical researches in world level on technology
and technicians of drying of a cotton-raw are received a number of practical
results, in particular are created tower «Hardwicke Etter» and drum-type dryer
СБО, 2СБ-10 (Lummus Company, the USA and joint-stock company
«Paxtasanoatresearchcenter», Uzbekistan), are developed calculation and
designing methods drying installations (ВТИ Russia), is created the automated
technology of processing of a cotton-raw (Texas Tech University, the USA), is
developed a calculation and designing method drying installations of damp
materials (the Moscow University of design and technology, Russia),are received
the basic laws warmly and moisture conducting in the course of drying capillary
porous and colloid materials (the Moscow University of design and technology,
Russia), are developed laws of deepening of a zone of evaporation in a material in
the course of drying (Texas Tech University, the USA).
In the world on working out of techniques and technology of drying of a
cotton-raw a number scientific researches, in particular in following priority
directions is conducted: working out of effective technics and technology of drying
of a damp cotton-raw; creation of a scientific basis of process of drying of a cotton
raw; working out of a method of analytical calculation heat physic indicators and
effective heat conductivity of a cotton-raw; the organisation of process of drying
with the account multi components a cotton-raw; working out of a mode of the
drying, providing preservation of quality of a fiber.
Degree of study of the problem.
The basic problem in working out of
effective technology and techniques of drying of a cotton-raw consists in
heterogeneity of a material, as object of drying, non-uniformity of distribution of a
moisture between a fiber, a peel and a kernel of seeds, their distinction heat physic
properties.
2
Review of foreign scientific researches by the theme of dissertation was made on the base:
http://www.samjackson.com/ moisture products; http://www.bajajngp.com/humidifier.html; http://www.busa.com.br
/Assistencia-Tecnica#;https://www. acronymfinder.com, Journal of Cotton Science 4/2015. The USA. The Cotton
Foundation.Journal of Textile Science & Engineering. 3/2014 .TheUSAand other issues.
52
On problems of drying of a damp material and their theoretical problems, in
particular to the basic laws warmly both moisture conducting in capillary-porous
and colloid materials,by definition heat physic indicators of a fiber and a cotton
rawthe cores theoretical and experimental researches are executed in works of
some scientists - L.Bolssa, B.Balson, U.К.Luis A.S.Ginzburg, A.V.Lykova,
S.M.Lipatova, J.L.Kavkazova, G.A.Maksimova, M.I.Shekoldina, etc. But, it is
necessary to notice, that in the above-stated researches heat physic cotton-raw
parameters, in particular conditional factor of heat conductivity and a fiber thermal
capacity, are defined by a method of a stationary mode, at their use in a non
stationary mode leads to the big error. In this connection there is a necessity of
deep studying heat physic properties of a cotton-raw as multi component material
and establishment of dependence of a thermal capacity and factor of heat
conductivity from temperature of air, porosity, humidity of a cotton-raw and its
components, carrying out of theoretical researches on revealing of possibility of
maintenance of uniformity of drying of components of a cotton-raw.
The carried out researches on improvement of techniques and technology of
drying of damp materials, working out of methods of calculation and designing
drying installations, optimization of work of dryers and modes of drying from a
number of scientists, in particular J.Lurey, N.M.Mihajlova, I.M.Fedorova,
G.Gomaren,
S.Endreni,
M.V.Lykov,
M.F.Ginzburg,
M.F.Kazanskogo,
K.S.Shakirova, M.I.Nijazova, P.V.Bannikova, A.M.Uldjakova, R.P.Nikitin,
A.Parpiev, M.Rakhmonov, M.Sodikova, A.Z.Mamatov, etc. are received at certain
level positive results. However, the carried out researches, are devoted only
convective to a way of drying of a cotton-raw, and conductive the way of drying
which is taking place in a drum-type dryer, is not studied almost. In this connection
carrying out of scientific researches on improvement of process of drying in a
drum-type dryer, using possibilities conductive cotton-raw drying is of great
importance.
Connection of the theme of dissertation with the scientific-research
works of higher educational institution where dissertation was
performed.
Dissertational research is executed within the limits of the plan of
research works of Tashkent institute textile and light industry under fundamental,
applied and innovative projects: А-13-004, ДИТД-13, «Creation of new
techniques and technology of drying of a cotton-raw» (2006-2008); А-6-244,
ДИТД-6, «Mathematical modeling of technology of drying of a cotton-raw»
(2006-2008); ИТД-И-018, «Manufacturing and implementing the unit for clearing
and drying a cotton-raw» (2009-2010); ИД-И-012 «Creation of effective
technology of clearing of a cotton-raw taking into account its initial quality
indicators» (2009-2010); ИОТ 2015-2-20 “Introduction in manufacture of
effective technology of drying of a cotton-raw” (2015-2016).
The aim of the research
is creation high-efficiencycotton drying
installations and technologies on the basis of an intensification warmly-mass
exchange processes.
53
The tasks of research work:
working out of law of changes heat physic properties of a cotton-raw and its
components;
substantiation of speed and uniformity of drying in processes non-stationary
heat and mass exchange in cotton components;
working out of high-efficiency new techniques and technology of drying of a
damp cotton-raw;
technological estimation of new techniques of drying of a damp cotton-raw,
working out of their optimum indicators and operating modes.
Object of the research is
are drying installations and heat physics properties
of a cotton-raw.
Subject of the research
is the complex of theoretical, practical problems,
methods and processes of drying of a cotton-raw.
Methods of the research.
In the dissertation fundamental the scientific
methods heat mass exchange colloid -capillary-porous materials, laws of thermo
physics, the theory warmly and mass transferring, the general laws of theoretical
mechanics are used.
Scientific novelty of dissertational research
is concluded in following: the
new technology and high-efficiency drying drum with an advanced design of
internal devices are developed;
the method of calculation of changes of heat conductivity and thermal
capacity of a cotton-raw, fiber, the downy and bared seeds depending on humidity,
volume density and drying temperature is developed;
the mode of drying providing uniform drying of a cotton fiber and seeds on
the basis of various laws of distribution of warmth in weight of a fiber and a kernel
of seeds, humidity in space and on time is developed;
the method of calculation of the effective (resulted) heat conductivity of a
damp cotton-raw, on the basis of the theory of distribution of heat in the porous
environments considering multi components environments is developed;
changes of volume of a kernel and peel of seeds, formations of air space
between them during drying and degree of influence on them of initial humidity of
a cotton-raw are revealed;
possibility of an effective utilization of length of drying drum in the course
of drying on the basis of laws of defining changes of temperature of air, cotton-raw
and humidity components is created.
Practical results of the research
are as follows:
depending on their humidity, volume density and temperature which allow
to choose the optimum modes of drying considering distinctions heat physic of
properties of the above-stated components, providing creation of necessary
conditions laws of changes of heat conductivity and a thermal capacity of a cotton
raw, a fiber and seeds are developed for uniformity and a process intensification;
the optimum mode of drying depending on initial humidity of a cotton-raw on the
basis of the established formation of air space between an internal surface of a peel
and an external surface of a kernel and its influence on efficiency of drying is
developed.
54
the method of an intensification of process of heat exchange by increase in
the area of contact of external surfaces of a cotton-raw being in a blockage and on
blades and temperatures of heating of a surface of a drum is developed;
the cotton-raw in the course of drying on the basis of optimization number of
turns is in regular intervals distributed on cross-section section of a drum.
Reliability of the received results.
Reliability of researches is based on adequacy
of results theoretical and the experimental researches, the received positive results
at carrying out of industrial tests of an offered dryer and comparison by the
analysis to data in a considered subject domain.
Scientific and practical
significance of the research results.
The theoretical importance of results of
research consists in reception of law of dependence of a thermal capacity and heat
conductivity of a cotton-raw, a fiber and seeds from their density, humidity and
temperature, analytical the decision of regional problems warmly and mass
exchange processes in a fiber and a seed, establishments of law of change air
layers between a peel and a seed kernel. The practical importance of results of
research consists that process of drying with rises in temperature of heating of a
casing of a drum is accelerated, a specific surface of a cotton-raw, uniformity of
drying, as a result of maintenance and uniformity of distribution of a cotton-raw on
drum section is reached.
Implementation of the research results.
On the basis of
results of working out on creation high-efficiency drying installations and
technologies at the expense of an intensification of processes warmly-mass
exchange :
The patent for the Agency invention on Republic Uzbekistan intellectual
property (drying a drum-1, № IAP 03063-2006г is received) on creation cotton
drying installations perfected designs inner devices. It is as a result created
possibility in loosened a condition of uniform distribution of a cotton on a surface
and length of a drum;
The patent for the Agency invention on Republic Uzbekistan intellectual
property (drying drum-2, № IAP 03064-2006 is received) on creation high
efficiency cotton drying installations. There were possibilities of an intensification
of process convective warmly-mass exchange between air and a cotton.
The developed high-efficiency dryer is introduced on the basis of offered
production
schedules
at
the
enterprises
of
Holding
company
«Uzpaxtasanoatexport», including, Pajtuk and Chinabad cotton cleaning factories
(the inquiry of Holding company «Uzpaxtasanoatexport» from 24 October 2016
year, МА-2/1380). Introduction of results of scientific researches in manufacture is
provided with increases moisture selection on 64,2 % (per.), decrease in a
contamination and defects in a fibre on 0,5 %.
Approbation of research results.
Results of research are reported at 36
scientific and technical conferences, including 12 international: «Modern high
technologies and perspective materials textile and light industry» (Russia, Ivanovo,
2004), «Science ХХI of a century-industry of service» (Russia, Rostov on Don,
2008), «Students and young scholars KGTU - to manufacture» (Russia, Kostroma,
КГТУ, 2008), «Modern problems of gas and wave dynamics» (Russia, Moscow,
Moscow State University, 2009), Korean polytechnic university of textile and a
55
fashion (Korea, Seoul, 2009), «Modern high technologies and perspective
materials textile and light industry» (Russia, Ivanovo, 2007, 2013yy.)
scientifically-practical conferences, and also scientific seminars of joint-stock
company «Paxtasanoatscientifik centre» (2015, 2016).
The sample of the installation created by results of researches is presented
and shown at fairs «Innovative ideas, technologies and projects» (2012, 2013).
Publication of the results.
On a dissertation are received theme88 scientific works,
including 25 articles in the magazines recommended by the Higher certifying
commission of Republic Uzbekistan for the publication of the basic scientific
results of theses for a doctor's degree, 2 monographs are publishedand 14 patents of
Republic Uzbekistan.
Structure and volume of dissertation.
Dissertational work consists of the
introduction, five heads, the conclusion, the list of the literature and appendices.
The dissertation volume makes 190 pages.
THE MAIN CONTENTS OF DISSERTATION
In the introduction
of the dissertation, the topicality and relevance of the
research are substantiated, the aim and objectives of the research, its object and
subject are formulated, its conformity with the priorities of development of science
and technology of the Republic is shown, the scientific novelty and practical
results of the study are described, the theoretical and practical significance of the
obtained results are revealed, a list of introducing the research results into practice,
published works and information on the structure of the dissertation are provided.
The first chapter of the thesis
"The state of the problem, the purpose and
objectives of the study"
It is dedicated to the analytical review of the literature, in
particular the analysis of raw cotton as a drying object, the present state of
technology and drying technology, failure set the thermal conductivity and heat
capacity of raw cotton. It demonstrated the need for a given thermal parameters of
raw cotton to describe the heat exchange processes, considered as a multi
component, structural and porous media.
Despite the fact that in research scientists A.B. Lykov, GM Kondratiev, AF
Chudnovsky, AS Ginzburg, PD Lebedov and others addressed the complex issues
of internal and external heat and mass transfer in drying capillary porous and
colloidal material, the individual is not systematized on the thermal conductivity
data, specific heat and other heat and mass transfer rates of moist cotton, which is a
complex multi-component material, do not give the possibility of solving
differential equations heat and mass transfer conduct numerical calculations at a
sufficient level of accuracy.
The results of the work of scientists G.V.Bannikova, A.I.Uldyakova, RP
Nikitin, A.P.Parpieva, M.R.Rahmonova, M.S.Sodikova, A.Z.Mamatova dedicated
to improving technology and drying technology, have contributed intensification of
the drying process, but have not solved the problem of reducing costs and drying
unevenness fiber and seeds.
56
Uniform drying of cotton components, reducing the flow of heat and air, the
optimum preparation of raw cotton for processing, in studies of thermal properties
of cotton and its components, the establishment of functional theory based heat and
mass transfer performance fibers and seeds on the conditions and the drying
regime and on this basis, improvements in technology and drying technology is an
actual scientific problem.
The second chapter of the dissertation
"Experimental research of the
thermal conductivity of raw cotton and its components"
the results of a study
on the definition of patterns of influence of various factors on cotton thermal
conductivity and its components.
Thermal conductivity measurements were made on the installation of low
temperature thermal samples (Unto), well-known methods of stationary heat flow,
the relevant requirements of the Interstate standard "Method for the determination
of thermal conductivity and thermal resistance in stationary thermal conditions
GOST 7076-99".
The dependence of the thermal conductivity of raw cotton and its
components on their temperature, moisture and bulk density (Figure 1).
λ
x10
2
Вт/ м К
10,0
9,5
9,0
8,5
8,0
7,5
7,0
6,5
6,0
2
4
3
1
T,
0
С
λ
x10
2
Вт/ м К
15
14
13
12
11
4
1
5
10
2
3
9
8
W,%
20 40 60 80 100 120 140
10 20 30 40 50
Fig.1. Dependence thermal conductivity of cotton temperature (s) at various densities
(kg / m
3
): 1-73; 2-94; 3-120; 4-130 and the humidity (b) at different temperatures cotton
(
0
C): 1-40; 2-50; 3-60; 4-70; 5-80.
It is seen that with increasing temperature cotton thermal conductivity
increases linearly with increasing humidity increases not linearly. A similar picture
is obtained fiber and the thermal conductivity of seeds depending on the
temperature and humidity (Figure 2).
Based on the analysis of experimental data the following conditions defined
λ
(
ог
)
>
λ
(
оп
)
>
λ
(
хл
)
>
λ
(
в
)
(1)
Where
λ
(
ог
)
λ
(
оп
)
λ
(
хл
)
λ
(
в
)
-
respectively, the thermal conductivity
of
bare, lowered seeds of cotton and fiber.
Installed according to the conditions and have important theoretical and practical
value, because the obtained values of thermal conductivity allow to conduct
analytical calculations on the equations of heat and mass transfer in drying of raw
cotton, simplifies the task of ensuring uniformity and process intensification.
57
λ
x10
2
, Вт/
(
м К
)
λ
x10
2
,
Вт
/(
м
К
)
7,2
7,2
7,0
7,0
6,8
6,8
6,6
6,6
6,4
6,4
6,2
6,2
6,0
6,0
5
4
λ х10
2
Вт/(мК)
20
19
18
17
16
15
5
4
5,8 5,8 5,6 5,6
5,4 5,4 5,2 5,2
5,0 5,0 4,8 4,8
4,6 4,6
4,4
3
1
2
W,%
14 13 12 11
10
9
8
7
3
1
2
W,%
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20 25 30
а) б)
Fig. 2. The dependence of the thermal conductivity of cotton fiber (a) and seed omitted (b)
the humidity at different temperatures (
0
C): 1-40; 2-50; 3-60; 4-70; 5-80.
In the third chapter
"Experimental research of the heat capacity of raw
cotton and its components"
Devoted to the experimental study of the heat
capacity of cotton and its components. It was determined that with increasing
temperature and humidity values in practical cotton heating and its components (up
to 80 0 C), their heat capacity increases linearly (Figure 3 and 4). Also, determine
the effective thermal conductivity of raw cotton as a capillary-porous and
particulate material, using the principle of generalized conductivity and thermal
parameters of the averaging method, we proved the formula for the practical
calculation of the thermal conductivity of moist cotton, high enough to match the
experimental data.
кДж/(кг К)
3.4
3.2
3.0
2.8
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
4
3
2
1
кДж/(кг К)
3.2
3.0
2.8
2.6
2.4
2.0
1.8
1.6
1.4
4
2
3
1
1.6
Т,
0
C
20 40 60 80 100 120 140
1.2
20 40 60 80 100 120 140
Т,
0
C
а) b)
Fig. 3.The dependence of the specific heat of cotton (a) and cotton fibers (b) the
temperature. For different humidity cotton (%): 1-8; 2-24; 3-36; 4-45. For different
humidity cotton fiber (%): 1-7; 2-17; 3-38,9; 4-56.
58
In the fourth chapter of the thesis
"Investigation of heat and mass transfer
in the cotton drying"
devoted to theoretical research questions the heat and mass
transfer, in order to analyze the possibility of an intensification of the uniformity of
the heating and drying of raw cotton component in the convection mode. Possible
solutions of quality control problems dryers work by creating a variety of physical
conditions in the tumble dryer. It was assumed that by controlling the temperature
conditions inside the drum is possible to create conditions that ensure a uniform
and intensive removal of moisture from the cotton component.
кДж (кг К)
2.8
2.6
6
5
2.4 2.2 2.0 1.8 1.6
4
1
3
2
1.4
0 10 20 30W, %
At temperatures: 1-40
0
C; 2-50
0
C; 3-60
0
C; 4-70
0
C; 5-80
0
C; 6-90
0
C. Fig. 4.
Dependence of specific heat seed descended from moisture at various temperatures
Compiled by the corresponding differential equation, derived their decisions
and the analysis of the results allowed to determine that the application of heat
leads to non-uniformity of fiber length and drying cotton components. The
temperature of the fibers located on the surface of the flying detachment, quickly
reaches ambient temperature, dry out and become brittle.
Stationary solved the problem in areas where the process is fast, and to
determine the temperature and moisture on the surface along which heat transfer
occurs in contact with other surfaces, to use heat and mass transfer unsteady
equations satisfying the conditions and selection of heat absorption of moisture
when passing through these surfaces. The latter allows to further consider the
interaction of different materials having contact areas with air, steam, water and
the internal surfaces of the drying drum. Mathematically, this approach is reflected
in the use of quasi-stationary solution of system equations in the interior points of
the volume of the div, on the borders, where performed various laws heat
exchange, defining variables over time the temperature and moisture.
Taking raw cotton in the form of a ball coated radius along which convective
heat exchange with the environment and the surface of the ball by Newton's law.
Considering that on the outer and inner surface of the globe temperature and
humidity is the same and is equal to
2 2 0
T T t T T T Q t
=
=
н
+
в
−
н
,
( ) ( )
2
( ) ( ) ( )
u u u u W t
=
н
−
н
−
k
.
59
Then the equation of heat transfer in the system of "external environment - sheath
core" can be written as
dT
dT
ρ
,
( ).
1 1 1 1 1
T T
0
ρ
cV
=
−
+
с
−
0
S k T T S k T T
( ) ( )
2 2 2 0 0 1 1 0
c
=
− −
c V
c
τ
d
τ
d
S k
Moisture on the surface of the peel and core the seeds are calculated according to
the formulas
( , ) ( ) ( )
20 2 1
u u r
τ
u u u W
τ
=
=
h
−
h
−
k
,
( ) ( )
0
u u u u p T
τ
=
h
−
h
−
k n
,
(0)
0
τ
u
=
u
h
−
u
h
−
u
k
p
n
T
c
.
( ) ( )
(1)
0
The results of numerical and experimental studies are presented in Fig. 5, as
a function of temperature and humidity of the cotton fibers, peel and seed kernels
of time. They show that the temperature differential between the fibers and skin, as
well as the seed core is made after 30 seconds 47 0 C and 59 0 C, and the humidity
difference at the same time constitute 1.6% and 9.6%.
Compare obtained according to the data obtained by other methods showed
their convergence.
These results show the revision application of heat for drying cotton and
difficulty ensuring uniform removal of moisture from the cotton component.
1
T
100
80
2
60
W
30
28
26
24
22
20
3
2
40
18
3
14
20
τ
12
0 2 3 4 5 6 7
1
τ
0 2 3 4 5 6 7 1
а) б)
Fig. 5. Temperature dependence of (a) and humidity (b) 1-fibers,
2-peel, cores -3 from times t (min).
The work carried out numerical and experimental investigations in the case
of one-dimensional steady transport mode, constant movement and velocity values,
thermal and mass parameters of portable cotton simulated porous material
components. Differential equations on the total mass transfer in the system fiber -
∂
U
i
∂
U
seeds - the air, in the steady state is considered
( )
=
∂
t
and represented in
the form
2
2
3
i
∂
x
ϑ
i
dU
d U
d T
i
i
U U p T T
( )
( ) [ ( )]
i
i
∑
ξ
, (2)
=
+
− −
+
−
Lu
d
γ
p
i
d
2
i
λ
ik i k ik i k
2
dT
2
ξ
ξ
d
2
k
=
1
3
d T
d U
i i i i i
i
U U
( )
( ) ( )
( )
( )
∑
3
σ
ik
T
i
T
k
, (3)
ξ
∑
=
−
γ
θ
=
+
− − −
K
1 1
K
2 1 2
2
ik i k
( )
d
ξ
ξ
d
d
k
=
1
k
1
60
T
when
T
0
U
a
a
( )
i
δ
T
2
c L
δ
T
T
=
,
U
0
U
=
,
γ
=
,
( )
=
,
=
,
λ
=
,
=
,
i i
Lu
m
0
p
i
0 0
ik
p
ik
0
Lv
i
0
x
ξ
=
,
i i ni i
i
a
i
ni
( )
i
r U
U
0
ik
v
i
ik
0
U
0
11
=
1
+
ε
,
i i i
12
=
ε
,
K
i
=
,
θ
ik
=
λ
ik
K
0
i
ε
ik
,
σ
ik
=
β
ik
+
θ
ik
p
ik
,
L
i
K
0
K
0
p Lu
( )
i
K
0
K
0
Lu
( )
0
0
c T
0
,
α
2
L
λ
i
0 0
β
=
,
=
,
T
0
и
U
0
- Initial (equilibrium) the
temperature and moisture
ik
ik
a
a
i
c
i
0
λ
i i
0
ρ
i i
0 0
of any components (eg, air), raw cotton. Where
23
a
23
b
23
с
=
+
, с
( )
( )
=
a
+
b
,
T T T
( )
23
23
23
k
a
k
b
k
с
1
=
1
+
1
,
( )
c
k
=
a
+
b
,
1 1 10 2 2 20
ρ
=
m
ρ
,
ρ
=
m
ρ
,
ρ
3
=
m
3
ρ
30
,
10 20
ρ
,
ρ
ρ
30
-
( )
T
1
( )
T
1
k
T
1
k
real density fibers, seeds and air, respectively.
a
12
,
( )
a
- mass transfer and heat
T
12
transfer coefficients between the fibers and seeds for a liquid-like moisture,
a
13
,
( )
T
a
13
mass transfer coefficients and heat transfer between the seed and air,
12 13 23
b
,
b
,
b
,
b b b
- similar coefficients for moisture vapor ,
U
1
=
U
11
+
U
21
,
( )
T T T
( )
12
, ,
13
( ) 23
U
2
=
U
21
+
U
22
,
U
3
=
U
31
+
U
32
- total weight moisture to the fiber system, seeds and
air, respectively,
( )
2
~
( )
~ ~
k
a
m
=
a
+
a
,
( )
2
( )
k
a
m
=
a
+
a
. The system (2) and (3)
is
k
( )
k
k
( )
k
m
1
m
m
1
m
integrated with the following boundary conditions. The system (2) and (3) is
integrated with the following boundary conditions
T
i
=
T
ni
,
U
i
=
U
ni
ξ
=
0
, (4)
∂
T
i
T T U U
ξ
at
β
ε
μ
ξ
=
1
, (5)
−
ic c i ic ic i c
+
(
−
)
−
(1
−
) (
−
)
=
0
∂
∂
U
∂
T
ξ
ξ
at
i
U U
ξ
=
1
, (6)
+
∂
p
i
n i
∂
ν
+
(
−
)
=
0
ic i c
( )
η
0
μ
=
,
( )
i
Where
α
L
r U L
η
U L
T
U
U
β
=
,
ν
=
,
T
0
ni
=
,
U
0
ic
0
T
ni
ni
=
,
U
0
U
c
ic
ic
λ
ic
с T a
i i
ic
ic
a
0
i
U
ni
c
=
T
ni
,
i
0
0 0
m
0
U
ni
- set the temperature and moisture-th component in the section x=0. As an
example, consider the cotton drying process in the drum, where the fibers and
seeds are moved at the same speed
10 20 0
v
=
v
=
v
and equal in magnitude
0
qv
30
v
=
(
q
<
1)
. As follows from Figure 6, the curve of the seed moisture drops almost linearly
as the nonlinear fiber. Limit values for seed moisture content at the beginning of
the drum, ie, before drying and at the end, ie when drying closure - and fiber,
respectively 20 and 12%.
Comparing the curves shown in Figure 6, we see that with increasing
thermal conductivity in this limit, change the pattern of seed moisture on the drum
length has changed significantly - humidity curve became more nonlinear.
Moisture has from seed in a second experiment, significantly more (5%) than in
the previous case (2.5%). In the second experiment, at the exit from the drum the
seeds have moisture content of about that less than the first case, and from 4.7%
fiber, respectively.
61
U
1
20
18
16
14
12
2
1
L,v
20 19 18 17 16 15 14
U
1
2
1
L
8
10 0 2 4 6
0 2 4 6 8 10
Fig. 6. The dependence of moisture content of fiber (1) and seeds (2) from the reel length
(m) obtained
by
λ
23
=
0.2
(а) and
λ
23
=
1
(б).
As can be seen from Figure 7, when
the thermal conductivity
λ
23
=
0.2
temperature of the drum length decreases parabolic fromT(0)=150
0
C before 75
0
C
increase in thermal
conductivity of
λ
23
=
0.2
before
λ
23
=
1,0
It leads to a slight
change. Air temperature at the beginning of the dryer drum and falls abruptly at a
length of 4 meters is reduced from 150
0
C to 88
0
C, which leads to effective use of
not remaining part of the drum.
To intensify the cotton drying should improve temperature uniformity along
the length of the dryer heat and access to the seed surface.
The dissertation work performed numerical and experimental studies
simulating raw cotton porous material consisting of a fiber system, the pores of
which are filled seeds is considered air.
On the basis of the differential equations of heat and mass transfer are constructed
curves of humidity and temperature fibers and seeds on the length of the drying
drum.
T
а
б
L
Fig. 7. Dependence of temperature T length of the drum (nm) obtained with
λ
23
=1 - (a) and λ
23
=0.2 - (b)
Analysis of results of numerical - experimental study determined: - Change the
nature of the fiber and seed moisture along the length of the drying drum, shows
no great uniformity of fiber and drying seeds at the end of the
62
drum when λ = 0,2 moisture select of fibers is 8%, and 1.55% of seed at λ = 1,0
respectively 8.5% and 4.2%;
- The temperature of heating of seeds, dramatically lags behind temperature
of the fiber. At the end of the seed drum temperature is increased by 1.8 -2.2 times,
and the temperature of the fibers to 3.6 times. This shows the impossibility of
ensuring the uniformity of heating and drying the raw cotton components in
existing kilns due to its specific features;
- The intensity of the drying of the drum length is very different in the first
half of the dryer, from moisture select fiber at λ= 0,2 and was 6.3% at λ= 1,0 5,9%,
respectively of the second drum half 2 and 1.7, 6%, and 0.9, respectively, and
3.2% in the seeds (at λ= 0,2), 0,65 and 1.0% (for λ= 1,0). This explains the fact
that the temperature of the drying agent, the first half of the drum drops
dramatically (from 150
0
C to 88
0
C) and the second half of the drum is reduced
from 88
0
C to 75
0
C or just 9. This shows that in the second half of the cotton
receives a small amount of heat and heating and drying very slowly. The more
moisture of cotton raw has the more is the air space
Our study found that, depending on the variety, variety, degree of ripeness
and moisture between the skin and the seed kernel is formed free airspace (Figure
8), which significantly affects the process of heat and mass transfer, making it
difficult to remove the moisture from the core.
a b c
Fig. 8. The formation of an air layer between the bark and the seed core. When seed
moisture (%): a) 8.9, b) 25.4, c) 40.8
Differential equations with the presence of the air gap
dT
k
ρ
c V
=
−
+
−
k k k
S k T T S k T
dt
dT
n
( ) (1 )
k k n k в в k
ρ
c V
−
V
=
−
+
−
(7)
n n k я
S k T T S k T T
( ) ( ) ( )
k k k n я я я n
dt
dT
я
ρ
c V
=
−
я я я
S k T T
dt
If there is no air gap
dT
k
( )
я я n я
ρ
c V
=
−
+
−
k k k
S k T T S k T
dt
( ) (1 )
k k я k в в k
dT
ρ
c V
=
−
(8)
я
я я я
S k T T
dt
( )
я я k я
63
Where
ρ
k
ρ
n
ρ
я
- Density of the skin, the air layer
and the core,
k
c
and
я c
the heat
capacity of the skin and the core,
T
k
,
T
n
and
T
я
respectively given skin temperature,
air gap, and the seed kernel,
k
S
в
S
я
S
respectively the outer and inner surface of the
skin and the outer surface of the kernel,
V
k
, V
я
,-
The volume of the skin and the
core
k
,
k k
,
я k
-heat transfer coefficients of the rind with a drying agent
v k
and an air gap
v
k
k
, A nucleus with an air gap
я k
Obtained as the equation determining moisture
skin, and the core layer in the form of seeds
( )(1 )
u
k
=
u
в
+
p
nk
u
h
−
u
p
−
T
k
,
( )( )
u
n
=
u
k
+
p
nn
u
h
−
u
p
T
k
−
T
n
(9)
( )( )
u
я
=
u
n
+
p
nя
u
h
−
u
p
T
n
−
T
я
δ
,
Tu
δ
,
Δ
u
=
u
h
−
u
p
,
Δ
T
=
T
в
−
T
Н
when
Tu
δ
,
Tu
Δ
p
k
=
Δ
p
n
Δ
p
я
=
nk
Δ
=
nk
Δ
nk
Δ
δ
,
Tu
δ
,
Tu
u
p
k
=
Δ
p
n
=
δ
,
Δ
u
=
u
h
−
u
p
,
Δ
T
=
T
в
−
T
Н
Δ
Δ
p
я
nk
Δ
T
nk
Δ
=
nk
Δ
u
,
u
k
,
u
n
,
u
я
- humidity of the drying agent (air), peel, core and air gap
When
в
,
,
δ
я
respectively thermo gradient factors for the skin, the air layer and the
δ
k
δ
n
seed kernel,
T
k
T
n
and
T
я
reduced skin temperature, air gap, and the seed core. On the
basis of the solution of equation (7) and (8) and using equation (9) is obtained
according to the temperature and humidity of the peel and core from time to time,
which are presented in Figure 9 and Figure 10.
From the analysis of the data found that in the presence of layers, peel and seed
core temperature can be reduced by 20
0
C and 10
0
C.
The relative reduction in the moisture selection is 15-20%, respectively. This
shows the need to study the role of a layer between the skin and the core seed with
the heat and mass transfer between the components of raw cotton.
120 100 80
60
40
20
T
k
t, c
б
а
T
я
80
70
а
60
50
б
40
30
20
t
0 100 200 300 400 500
0 100 200 300 400 500
1 2
Fig. 9. Changes in peel temperature (1) and core (2) if the time (a) and the absence of the
interlayer (b) for
64
W
k
W
я
t,
0
0
C
t, C
1 2
Fig. 10. Changes in peel moisture (1) and core (2) if the time (a) and the absence of the
interlayer (b) for
=
2
v
k
кдж м
⋅
с
⋅
К
/
2
The fifth chapter of the thesis
"Improvement of the dryer and its
technologicalevaluation"
presents the results of the analysis of a drum dryer, a
pilot study on how to improve it. The results of production testing and evaluation
of the economic efficiency of the proposed dryer. It is known that the raw cotton in
a tumble dryer the heat obtained:
-directly from drying agent, after falling from the blades;
-the exterior surface of raw cotton while it is in rubble and
blades; -from the hotter inner parts of the device and the drum
shell.
Use drop zone in the drum, depending on the performance ranges from 39 to
49%, which is very low. It is known that the average time of stay of raw cotton in
the drum is equal to 5-6 minutes. The total time of seed cotton being in the fall
zone is 1.0-1.2 minutes. The rest 4.0 - 4.8 minutes of raw cotton is in the dam area
and on the blades.
Based on theoretical and experimental research and analysis of the drum
dryer, made them improvement comprising increasing the drum shell heat, raising
cotton looseness in the drop zone and the maximum use of internal surface of the
dryer for intensive conductive heat exchange with the raw cotton.
Figure 11, shows a diagram of the proposed dryer.
The dryer works as follows. Because the heat generator 1 via piping 2 and
the hot air is supplied up to 10,000 m
3
/ hr, respectively into a dryer and an air
chamber. The hot air entering the air chamber and heats washes drum shell, and
then flows into the drum through the mesh surfaces 8. Hot air entering through
conduit 1 prevents accumulation of raw cotton in the front portion of the drum.
When rotation of the drum between raw cotton and coolant and heat and
mass transfer takes place the drum shell, cotton is dried, the exhaust hot air through
a conduit 6 to leave the atmosphere.
The main objective is to ensure sufficient looseness of raw cotton in the fall
and use the right-hand area of the drum parts for the intense heat and mass transfer.
65
This can be achieved optimization of the drum speed to ensure a drop of
about half of the raw cotton, located on the rising blade evenly and loosened by the
cross section of the drum, and the remaining raw cotton should pour from one
blade to the previous, lower lobe.
1-supply pipe main hot air, two-pipe for supplying hot air into the air chamber 3 flap 4-tray for
the raw cotton, 5-drum dryer, 6-pipe for the exhaust air 7- air chamber, 8-mesh portions drum
9- longitudinal blades.
Fig. 11. The scheme of proposed dryer.
An important condition for the stable operation of the drum dryer is a drop
in raw cotton left on the blades, every 1.5 rotation of the drum.
At the same time due to the decrease in the amount of raw cotton, both
located in the area of the fall and the use of useless areas of conductive drying,
provided heat mass exchange of intensification process.
As a result of research conducted on Paytugk cotton plants obtained
regression equation
Y=9,15+2,82X
1
-0,85X
2
+0,58X
3
-0,43X
1
X
2
where Y -vlagootbor dryer%, X
1
, X
2
and X
3
- respectively the initial humidity of
raw cotton, the performance and speed of the drum.
The objective was to determine the optimal values ofX
3
, providing cotton
is spent all drum blades.
On the basis of these experiments established that the rotational speed of
the drying drum 13 rev / min is provided by the above stated conditions. Tests were
conducted to determine the proposed dryer drum shell optimal heating
temperature.
Experiments carried out by the method of mathematical planning and
processing of the results yielded the following appropriate regression equation
у
1
=12,8+4,75х
1
+1,15 х
2
+0,85 х
3
-0,37 х
1
х
3
у
2
=5,62+0,51х
1
+0,31х
2
-0,11 х
3
where Y
1
and Y
2
respectively moisture select and mass content of defects
and debris fiber, x
1
, x
2
, x
3
- respectively, the initial moisture content of raw cotton,
the performance and the heating temperature of the drum shell.
66
Established that an increase in temperature of the drum shell 35
0
C to 70
0
C
moisture select increased by 64.2% (abs.).
This shows the need for the organization of cotton drying with maximum
heating temperature of the drying drum and the possibility of using the
intensification of heat and mass transfer conductive method.
The chapter also presents the results of the production test, and economic
evaluation of the effectiveness of implementation of the proposed dryer. Tests were
conducted on Paytug ginneries, cotton - paddies manual collection II, III and IV -
grades with an initial moisture content of 13.1, 16.4 and 18.57%, and clogging of
6.3, 11.23 and 15.4, respectively.
It was found that the use of the dryer, heating, process equipment increased
efficiency cotton refinery, cleaning effect is increased to 88.2%, decreasing the
content of the mass fraction of defects and impurities weed fiber to 0.5% (abs).
67
CONCLUSION
On the basis of results of the made researches on creation high-efficiency
drying installations and technologies on the basis of process intensification are
warmly-mass exchange presented following conclusions:
1. It is revealed necessity of carrying out of researches on defined thermo
physic properties of components of a cotton-raw, on research of possibility of
operating technology and techniques of drying on maintenance of increase of
intensity and uniformity of drying with optimization heat moisture conditions of
air and parameters of drying installations.
2. On the basis of spent research on establishments of dependence of heat
conductivity of a cotton-raw and its components from humidity, cotton-raw
density, and also air temperature it is defined the following:
It is established laws of change of heat conductivity of a cotton-raw, a fiber
and seeds from their humidity, density and air temperatures. It is thus defined, that
heat conductivity of a cotton-raw is more than heat conductivity of a fiber, with
growth of humidity and temperatures of drying the difference size between them
increases;
It was observed, that at humidity of the downy and bared seeds to 7 % of
temperature of drying on their heat conductivity does not influence, with the
further growth of humidity the heat conductivity factor slowly raises and further
fast growth in the form of the curves having nonlinear character is swept up.
It is defined, that at identical humidity, heat conductivity of the bared seeds
depending on degree falling is more than volume density and temperature of
drying 1,2-2,2 times, than heat conductivity of downy seeds.
3. It is developed a technique and the scheme of processing of experimental
data by definition of a thermal capacity of a cotton-raw and its components. It is
offered to dependence of a thermal capacity for a quantitative estimation of
influence of temperature and density on a thermal capacity of a cotton-raw, a fiber,
downy and bared seeds. It is established increases of a thermal capacity of a
cotton-raw and its components with humidity growth, and with temperature
growth, not to linear laws.
4. On the basis of the theory of distribution of heat in multi-component
environments the method of calculation is developed for definition of change of
effective heat conductivity of a damp cotton-raw, possibility at sufficient level is as
a result created to conduct numerical calculations differential the equations heat
mass exchange at cotton-raw drying.
The method of calculation is developed for definition of change of effective
heat conductivity of a damp cotton-raw on the basis of the theory of distribution of
heat in multi-component environments.
5. Laws warmly and mass exchange processes in a fiber and seeds, spatial
and time distribution of heat and a moisture in fibrous weight and a kernel are
received, is as a result defined, that a difference of fields of temperature and
humidity on length of a fiber is insignificant and in short time they is leveled, and
68
temperature of heating of kernels of seeds low, at identical modes average time of
drying of a fiber and seeds the various.
6. It is established, that because of complexity, multi component ,
distinctions thermo physic characteristics of components of the cotton-raw, put
into practice convective the way of drying does not eliminate a difference in
heating temperature in cotton-raw components, does not provide uniform moisture
selection from components that presses additional conditions thermo moisture for
processing for achievement of necessary technological humidity of a fiber.
7. Quantitative estimations of change of volume of a peel and a kernel of a
seed in the course of drying are made. For the first time it is made qualitative and
quantitative estimations of influence of the air space formed between an internal
surface of a peel and an external surface of a kernel on efficiency of drying.
8. Achievement of an intensification of process of heat exchange by increase
in a surface of contact of external surfaces of the cotton-raw which is in a blockage
and on blades, and rise in temperature of heating of internal devices of a drum is
experimentally established. It is shown increase achievements moisture selection
dryers on 64,2 % (per.), thanking heating rise in temperature a drum to 70
0
.
9. It is defined optimum frequency of rotation of a drum on the basis of the
received mathematical model moisture selection, are thus provided uniform
distribution of a cotton-raw in cross-section section of a drum at the expense of use
of a useless zone for cotton-raw drying.
Economic benefit of introduction of an advanced dryer at the expense of
increase moisture selection and decrease in a mass fraction of defects and weed
impurity of a fiber makes 17400 sum counting on 1 ton of the dried up cotton-raw.
69
ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙХАТИ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
LIST OF PUBLISHED WORKS
1-бўлим ( 1 часть; 1 part)
1. Усманкулов А., Парпиев А., Болтабаев С. Введение в теорию расчета
движения масс хлопка-сырца в сушильном барабане // Монография.
Издательство «Фан ва технология» - 2010.- 165 С.
2. Усманкулов А., Парпиев А., Мардонов Б. Тепло массообменные
процессы в хлопка-сырце и его компонентов // Монография. Издательство
«Фан ва технология» - 2010.- 186 С.
3. Усманкулов А., Монохин А. Исследование процесса теплообмена и
рациональных параметров внутреннего устройства сушильного барабана //
Тўқимачилик муаммолари - Ташкент, 2002, № 3. - С.90-91. (05.00.00. № 17).
4. Усманкулов А., Парпиев А. Уточнение методики определения коэф
фициента теплопередачи и оптимизация внутренних устройств сушильного
барабана// Тўқимачилик муаммолари, 2003, №2. -С.44-48.(05.00.00. № 17).
5. Усманкулов А. Экспериментальные исследования рациональных
конструктивных параметров рабочих органов сушильного барабана//
Тўқимачилик муаммолари - Ташкент, 2003, №2. - С.66-69 (05.00.00. № 17).
6. Усманкулов А., Парпиев А. Новая методика определения
коэффициента теплопередачи в сушильном барабане // Вестник Таш. ГТУ –
Ташкент, 2003, № 2.- С. 41-46.(05.00.00. № 16).
7. Усманкулов А. Методика определения коэффициента теплопередачи
в сушильном барабане//Тўқимачилик муаммолари - Ташкент, 2003, №3. -
С.42-46. (05.00.00. № 17).
8. Усманкулов А., Ахматов Н. Экспериментальные исследования
качества сушки хлопка-сырцана производстве // Тўқимачилик муаммолари -
Ташкент, 2005, №2.-С.7-11. (05.00.00. № 17).
9. Усманкулов А., Парпиев А., Бегалиев А. Определение объемного
коэффициента тепло передачи в сушильном барабане // Тўқимачилик
муаммолари - Ташкент,2006, №2.-С.92-93. (05.00.00. № 17).
10. Усманкулов А., Парпиев А., Маматов А. Решение одной задачи
массотеплопереноса в семени хлопка-сырца // Тўқимачилик муаммолари -
Ташкент, 2006, №4. - С.22-26. (05.00.00. № 17).
11. Усманкулов А. Исследованию условия относительного равновесия
хлопка-сырца на поверхности лопасти сушильного барабана // Тўқимачилик
муаммолари - Ташкент, 2007, №1.-С.102-108.(05.00.00. № 17).
12. Усманкулов А., Исмоилов А., Насыров C.Фотоэлектрический метод
измерения наполняемости сушильного барабана хлопком-сырцом//
Тўқимачилик муаммолари - Ташкент, 2007, №1.-С.31-32. (05.00.00. № 17).
13. Усманкулов А., Парпиев А., Мардонов Б. Определение поле температуры
и влагосодержание компоненты летучки хлопка-сырца //Тўқимачилик
муаммолари - Ташкент,2007, №2.-С.60-64. (05.00.00. № 17).
70
14. Усманкулов А., Парпиев А., Насыров C. Стенд для определения
времени свободного падения хлопка-сырца // Тўқимачилик муаммолари -
Ташкент, 2007, №2.-С.5-7. (05.00.00. № 17).
15.Усманкулов А., Эгамбердиев Х. Исследование термических свойств
хлопка-сырца и его компонентов // Тўқимачилик муаммолари - Ташкент, 2007,
№3.-С.15-17. (05.00.00. № 17)
16. Усманкулов А., Парпиев А., Мардонов Б. Нестационарные
процессы тепло и влагообмена в двухслойном шаре // Механика муаммолари -
Ташкент, 2007, №6. - С. 22-27. (05.00.00. № 6).
17. Усманкулов А., Гаппарова М., Ахмедов М. Изучение теплоемкости
хлопка-сырца и его компонентов // Тўқимачилик муаммолари - Ташкент, 2008,
№2.-С.12-14. (05.00.00. № 17).
18. Усманкулов А., Парпиев А., Мардонов Б. Исследование
конвективного тепла и масса переноса в движущемся хлопке сырце и
воздушной массе с приведенными теплофизическими и массообменными
характеристиками // Механика муаммолари - Ташкент, 2008, №4-5. - С. 41-46.
(05.00.00. № 6).
19. Усманкулов А. Чигитли пахта ва уни компонентларининг иссиклик
утказувчанлик хусусиятларини урганиш // Тўқимачилик муаммолари -
Ташкент, 2008, №3. -С.9-11. (05.00.00. № 17).
20. Усманкулов А. Изучение влияния температуры и объемной
плотности хлопка-сырца на коэффициент теплопроводности // Тўқимачилик
муаммолари - Ташкент, 2009, №4.-С.8-10. (05.00.00. № 17).
21. Усманкулов А., Очилов М. Исследование относительного движения
хлопка-сырца на поверхности лопасти // Тўқимачилик муаммолари - Ташкент,
2011, №1.-С.23-27. (05.00.00. № 17).
22. Усманкулов А., Очилов М. Исследование движения хлопка-сырца
на
свободном
пространстве
сушильного
барабана//
Композицион
материаллар - Ташкент, 2011, №2. - С.61-65. (05.00.00. № 13).
23. Усманкулов А., Очилов М. Изучение теплопроводности хлопка
сырца // Тўқимачилик муаммолари- Ташкент,2012, - №2.-С.15-17. (05.00.00.
№ 17).
24. Усманкулов А., Юнусов С., Агзамов М. Новая конструкция
сушилки-очистителя для хлопка-сырца// Тўқимачилик муаммолари–Ташкент,
2012, - №3.-С.61-65. (05.00.00. № 17).
25. Усманкулов А. Экспериментальные исследования процесса
теплообмена в сушильном барабане для волокнистых материалов// Вестник
машино-строения - Россия, 2014, №7. - С.69-72. (05.00.00. № 13).
26. Усманкулов А. ,Очилов М., Бозоров Б. Влияния объемной
плотности хлопка-сырца на коэффициента теплопроводности // Тўқимачилик
муаммолари - Ташкент,2015, №4. - С. 37-41. (05.00.00. № 17).
27. Усманкулов А., Очилов М., Алиқулов Ф. Изучение влияния
влажности хлопка-сырца и его компонентовна коэффициента
теплопроводности// Механика муаммолари - Ташкент, 2016, - №1. - С. 42-45.
(05.00.00. №6).
71
28. Патент UZIAP 03063. Барабан хлопковой сушилки // Жураев А.,
Парпиев А., Усманкулов А. // Расмий ахборотномаси -2006, № 3.-С.56 29.
Патент UZIAP 03064. Барабан хлопковой сушилки-2// Жураев А., Парпиев
А., Усманкулов А. //Расмий ахборотномаси-2006, № 3.-С. 57
II бўлим (II часть; II part)
30. Патент UZDGU 01239.Методика и алгоритм расчета условия
равновесия хлопка-сырца на поверхности вращающейся лопасти сушильного
барабана //Усманкулов А., Парпиев А., Тошпулатов С., Эргашов М. //Расмий
ахборотномаси-2007, № 4.-С. 187.
31. Патент UZDGU 01333. Методика расчета параметров движения
хлопка-сырца в сушильном барабане// Усманкулов А., Парпиев А.,
Тошпулатов С., Эргашов М.//Расмий ахборотномаси-2007, № 9.-С. 163.
32. Патент UZFAP 00479. Устройство для сушки с последующим
охлаждением высоко влажного хлопка-сырца перед хранением
/ Усманкулов А.,
Парпиев А.,Лугачев А.,Ахмедов М.// Расмий ахборотномаси-2009, №7. -С. 50
33. Патент UZFAP 00480. Устройство для сушки хлопка-сырца //
А.Усманкулов А., Парпиев А., ЛугачевА., Мардонов Б.,Очилов М. // Расмий
ахборотномаси-2009, №7. -С. 51.
34. Патент UZFAP 00487. Устройство для очистки и подсушки хлопка
сырца //Рамметов И.,Лугачев А., Парпиев А., Усманкулов А., Жукова И.,
Пайзиев Б. //Расмий ахборотномаси-2009, № 9. - С. 41.
35. Патент UZDGU 02115. Программа расчета параметров скольжения
масс хлопка-сырца по поверхности лопасти барабана сушильного агрегата
типа 2СБ-10 //Усманкулов А., Парпиев А., Эргашов М., Исянов Р.Г. //Расмий
ахборотномаси - 2010, № 1. -С.28.
36. Патент UZDGU 02113. Программа расчета параметров скольжения
масс хлопка-сырца в свободном пространстве барабана сушильного агрегата
типа 2СБ-10 //Усманкулов А., Парпиев А., Эргашов М., Исянов Р.Г. // Расмий
ахборотномаси-2010, № 1.-С. 23.
37. Патент UZDGU 02214. 2СБ-10 русумли қуритиш агрегатларининг
рационал параметрларини аниқлаш дастури // Усманкулов А., Парпиев А.,
Эргашов М.//Расмий ахборотномаси-2011, № 2.-С.46.
38. Патент UZDGU 02411. Қуритиш барабанининг қуйи зонасига пахта
хом-ашѐсининг тушиш координатларини аниқлаш дастури // Усманкулов А.,
Эргашов М. //Расмий ахборотномаси-2012, № 2.-С. 26.
39. Патент UZDGU 02410. Қуритиш барабанида пахта хом-ашѐсини
айланишининг рационал параметрларини аниқлаш дастури// Усманкулов А.,
Эргашов М. //Расмий ахборотномаси-2012, № 3.-С. 21.
40. Патент FAP 20120042. Устройство для сушки // Парпиев А.,
Усманкулов А., Мадумаров И. //-№ 1486,09.02.2015.
41. Патент FAP 20130045. Конвективно-контактная барабанная сушилка
//Парпиев А., Усманкулов А., Мадумаров И. //№ 430. 16.01.2015.
72
42. Усманкулов А., Жураев А., Ахматов М. Кинематический анализ
движения летучки по криволинейной лопасти сушильного барабана//
Известия ВУЗов– Россия, г. Иванова 2003, №4. - С. 67-68
43. Усманкулов А. Исследования условия относительного равновесия
хлопка-сырца на лицевой поверхности лопасти перед началом движения в
свободном пространстве сушильного барабана// ГулДУ ахборотномаси–
Гулистон– 2007, №3-4. - С. 3-9.
44. Усманкулов А., Мардонов Б., Бараев А. Исследование
конвективного тепло и массопереноса в движущейся волокнистой массе
//Вестник МКТУ (Халкора козок-турк Университети). -Казахстан.-2012, № 2.-
С. 22-28.
45. Усманкулов А., Очилов М., Алимов О. Экспериментальные
исследования теплоемкости хлопка-сырца и его компонентов //Молодой
учѐный, Ежемесячный научный журнал – Россия, 2013, №1 (48).- С. 23-26.
46. Усманкулов А., Парпиев А., Жураев А. Сушильный барабан с
волокнистыми поверхностями лопастей. Межд. научно-техн. конф.
«Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы
текстильной и легкой промышленности» Россия г. Иванова-2004,- С.124-125.
47. Усманкулов А., Парпиев А., МаматовА. Об одном решении задачи
массотеплопереноса в семене хлопка-сырца // Науч. прак. конф. Ташкент,
ТИТЛП, 2006. - С. 17.
48. Усманкулов А., Парпиев А., Остонов Л. «Чигитли пахтани куритиш
жараѐнини такомиллаштириш асослари» // Ташкент, Науч. прак. конф.
Ташкент, ТИТЛП, 2006, -С. 19.
49. Усманкулов А., Исмоилов А. Чигитли пахтани куритиш жараѐнида
чигит тузилишининг узгариши // Ёш олимлар ва талабаларнинг Республика
илмий-амалий конференция тезислари, Ташкент, ТТЕСИ, 2007, -С. 51-52.
50. Усманкулов А., Парпиев А., Мардонов Б. Аналитические
исследования тепло и массообмена в двухслойном шаре при конвективной
сушке//Междунар. конф. Современн. проблемы механики – Самарканд,
СамГАСИ, 2007, -С. 79-84.
51.Усманкулов А. Двухскоростная модельдвижения воздушно
волокнистой массы в барабане //Междунар. конф. “Перспективы развития
инновацион-ных и интеграционных процессов хлопкоочистительной,
текстильной, легкой и полиграфической промышленностей”.-ТТЕСИ, 2007, -
С. 31-36.
52. Усманкулов А. Тепломассообменные процессы в движущемся
хлопке сырце и воздушной массе с приведенными теплофизическими и
массо-обменными характеристиками// “Актуальные проблемы образования,
науки и производства-2007”, Междунар. научно-метод. конф. Казахстан.
г.Шымкент, Казахстанский университет дружбы народов, 2007, -С. 137-142.
53. Усманкулов А. Исследование зависимости теплоемкости хлопка
сырца и его компонентов от температуры и влажности// VII Всероссийская
научно-практическая конференция «Наука ХХI века- индустрии сервиса»
Россия, г.Ростов-на-Дону, ЮРГУЭС, 2008, - С. 88-90.
73
54. Усманкулов А., Пайзиев Б., Ахмедов М. Тажриба асосида хар хил
намликлардаги чигитли пахтани иссиклик ўтказувчанлик хусусиятларини
аниклаш//«Тўқимачилик ва енгил саноатида ресурстежамкор технологиялар»,
Ёш олимлар ва талабаларнинг республика илмий-амалий конференцияси,
Тошкент, ТТЕСИ, 2008, - С. 37.
55. Усманкулов А., Туйчиев Т., Исмоилов А. Тажриба асосида пахта
толасини иссиклик утказувчанлик хусусиятларини аниклаш// «Тўқимачилик
ва енгил саноатида ресурстежамкор технологиялар», Ёш олимлар ва
талабаларнинг республика илмий-амалий конференцияси, Тошкент, ТТЕСИ,
2008, -С.68-69.
56. Усманкулов А., Гаппарова М., Хидоев Ш. Тажриба асосидахар хил
намликлардаги пахта чигитини иссиклик ўтказувчанлик хусусиятларини
аниқлаш
//
«Тўқимачилик
ва
енгил
саноатида
ресурстежамкор
технологиялар», Ёшолимлар ва талабаларнинг республика илмий-амалий
конференцияси, Тошкент, ТТЕСИ, 2008, -С. 63-64.
57. Усманкулов А., Ахмедов М., Исмоилов А. «Экспериментальное
исследование теплоемкости хлопка-сырца и его компонентов»//
Межвузовскую научно-техническую конференцию молодых ученных и
студентов «Студенты и молодые ученные КГТУ- производству», Россия.-
г.Кострама, КГТУ, 2008, - С. 89-90.
58.Усманкулов А. Экспериментальное исследование теплопроводности
хлопка-сырца и его компонентов // Межвузовскую научно-техническую
конференцию молодых учены х и студентов «Студенты и молодые ученные
КГТУ- производству».- Россия, г.Кострама, КГТУ, 2008, - С. 99-100.
59. Усманкулов А., Ахмедов М. Тажриба асосида пахта ва унинг
компонентларининг иссиклик-физик хусусиятларини ўрганиш // Республика
илмий –амалий конференцияси, Ташкент, ТГТУ,2008, - Б. 63-64.
60. Усманкулов А. Моделирование движения массы хлопка-сырца внутри
врашающегося сушильного барабана // Республика илмий–амалий
конференцияси, «Фан ва ишлаб чикариш интеграцияси муаммолари»
Наманган, Наманган мухандислик-педогогика институти, 2008, - Б.435-437.
61. Усманкулов А., Парпиев А., Лугачев А. «Разработка эффективной
технологии и компановка оборудования для формирования сортовых смесок
волокна в пильном джине с прогнозируемым качеством пряжи»//Республика
илмий–амалий конференцияси «Чарм буюмлар дизайни ва технологиясини
ривожлантириш ва такомиллаштириш», Тошкент, ТТЕСИ, 2008, -С. 46
62. Усманкулов А., Парпиев А., Мадумаров И. А-13-004, ДИТД-13,
«Создание новой техники и технологии сушки хлопка-сырца» // Ўзбекистон
Республикаси Вазирлар махкамаси хузуридаги Фан ва технологиялар
маркази, Амалий илмий тадкикотлар бажариш бўйича Давлат гранти,
2006-2008 йиллар, Тошкент, 2008, - 134 Б.
63. Маматов А., Парпиев А., Усманкулов А.А-6-244, ДИТД-6, «Пахта
хом ашѐсини куритиш технологиясини математик моделлаштириш ва уни
такомиллаштириш»// Ўзбекистон Республикаси Вазирлар махкамаси
74
хузуридаги Фан ва технологиялар маркази, Амалий илмий тадкикотлар
бажариш бўйича Давлат гранти, 2006-2008 йиллар, Тошкент, 2008, - 112 Б. 64.
Усманкулов А. Моделирование тепломассообменных процессов в хлопке
сырце, движущемся в сушильном барабане // Межд. конф. «Современные
проблемы газовой и волновой динамики», Московский государственный
университет имени М.В. Ломоносова, памяти академика Х.А. Рахматулина в
связи со 100-летием со дня его рождения, Россия, Москва, 2009, - С.109-110.
65. Усманкулов А., Ахмедов М. Улучшение процесса сушки хлопка
сырца // Международная конференция Корейская политехнический
университет текстилья и моды, Корея, Феврал 2009 г. – С. 25.
66. Усманкулов А., Ахмедов М. Улучшение эффективности
оборудование для процесса сушки хлопка-сырца // Межд. конференция
Корейская политехнический университет текстилья и моды, Корея – Феврал -
2009. - С. 36.
67. Усманкулов А., Ахмедов М. Влияние влажности хлопка-сырца на
теплоѐмкость//Международная конференция Корейская политехнический
университет текстилья и моды. Корея, Феврал - 2009. – С. 42.
68. Усманкулов А., Ахмедов М. Экспериментальное изучение
теплопроводности хлопка-сырца и его компонентов на температуры и
влажность // Международная конференция Корейская политехнический
университет текстилья и моды. Корея, Феврал - 2009. – С. 56.
69. Усманкулов А., Ахмедов М. Исследование теплофизических
свойств хлопка-сырца и его компонентов // Международная конференция
Корейская политехнический университет текстилья и моды. Корея, Феврал -
2009. – С. 8
70. Усманкулов А., Берданов Э., Исмоилов А. Пахта толасининг
иссиклик-физик хусусиятларини ўрганиш// Ёш олимлар ва талабаларнинг
республика илмий-амалий конференцияси «Пахта тозалаш, тўқимачилик,
енгил ва матбаа саноати техника ва технологияларининг истикболлари»
Тошкент, ТТЕСИ, 2009, - С. 15.
71. Усманкулов А., Очилов М., Аюбхонов О. Пахта намлигини иссиклик
ўтказувчанлик хусусиятларига таъсирини ўрганиш. Ёш олимлар ва
талабаларнинг республика илмий-амалий конференцияси «Пахта тозалаш,
тўқимачилик, енгил ва матбаа саноати техника ва технологияларининг
истикболлари» Тошкент, ТТЕСИ, 2009, - С. 22.
72. Усманкулов А., Берданов Э. Влияние температуры сушильного
агента на внешний вид волокна // Ташкент, Сборник магистров, ТТЕСИ,
2009, - С. 34
73. Усманкулов А., Очилов М. Исследование влияния температуры на
коэффициент теплопроводности хлопка-сырца//Республика илмий-амалий
конференцияси «Пахта тозалаш, тўқимачилик, енгил ва матбаа саноатлари
инновацион ривожланишининг ва кадрлар тайѐрлашнинг долзарб
муаммолари» Тошкент, ТТЕСИ, 14-15 октябр 2009, - С. 14.
75
74. Усманкулов А., Жураев И. Новые методы определения
теплопроводности хлопка-сырца и его компонентов//Республика илмий
амалий конференцияси «Пахта тозалаш, тўқимачилик, енгил ва матбаа
саноатлари инновацион ривожланишининг ва кадрлар тайѐрлашнинг долзарб
муаммолари» Тошкент, ТТЕСИ, 14-15 октябрь 2009, - С. 28
75. Усманкулов А. Эксперименталное исследование зависимости
теплопроводности хлопка-сырца и его компонентов от температуры и
влажности// Россия, Социально-экономические и технико-технологические
проблемы развития сверы услуг, Россия, Сборник научных трудов, Выпуск-8,
г.Ростов-на-Дону, ЮРГУЭС, 2009,- С. 341-350
76. Усманкулов А., Парпиев А., Мадумаров И.ИД-И-012, Чигитли
пахтани селекцион ва саноат навлари хамда синфларини инобатга олган
холда тозалаш самарадорликлари юкори бўлган технологик мажмуалар
яратиш// Инновацион лойиха, 2009-2010 йй.
77. Рамметов И., Лугачев А., Усманкулов А. ИТД-И-018, Чигитли
пахтани тозалаш ва кисман куритиш ускунасини яратиш ва тадбиқ этиш//
Ўзбекистон Республикаси Вазирлар махкамаси хузуридаги Фан ва
технологиялар маркази, Инновацион лойиха, 2009-2010 йй.
78. Усманкулов А., Гаппарова М., Тошпулатов С. Изучение
теплоемкости хлопка-сырца и его компонентов // Ёш олимлар ва
талабаларнинг республика илмий-амалий конференцияси «Пахта тозалаш,
тўқимачилик, енгил ва матбаа саноати техника ва технологияларининг
истиқболлари» Тошкент, ТТЕСИ, 21-22 май - 2010.-С.41.
79. Усманкулов А., Парпиев А., Мадумаров М. Уловитель-очиститель
хлопка-сырца // Каталог 3-Республиканской ярмарки инновационных идей,
технологий и проектов, Ташкент 2010, - С. 73.
80. Усманкулов А., Парпиев А., Мадумаров И. Уловитель тяжелых
примесей // Каталог 3-Республиканской ярмарки инновационных идей,
технологий и проектов, Ташкент 2010, - С. 89.
81. Усманкулов А., Мардонов Б.,Очилов М. Моделирование движения
массы хлопка сырца внутри вращающегося сушильного барабана//
Республика илмий-амалий конференцияси, Наманган, НамМИИ-2010, С. 136.
82. Усманкулов А., Очилов М., Турсунов Н. Чигитли пахта зичлигини
унинг иссиқлик ўтказувчанлик коэффициентига таъсирини ўрганиш
//Тошкент, ТТЕСИ, Ёш олимлар ва талабаларнинг республика илмий-амалий
конференцияси 2010, 22-23 октябр, 89 б.
83. Усманкулов А., Парпиев А., Очилов М. Разработка методики
теплового расчета барабана // “Ўзбекистонда пахта тозалаш ва енгил
саноатни инновациялар асосида ривожлантиришнинг долзарб масалалари”,
Республика илмий-амалий конференцияси, Тошкент 2012, ТТЕСИ, 29-30
ноябрь, 94 б.
84. Усманкулов А., Парпиев А., Мадумаров И. Толали материалларни
қуритиш ва тозалаш ускунаси // Инновацион ғоялар, технологиялар ва
лойихалар 5-Республика ярмаркаси каталоги, Тошкент 2012, 106 б.
76
85. Усманкулов А., Агзамов М. Сушильно-очистительный агрегат для
хлопка-сырца// “Ўзбекистонда пахта тозалаш ва енгил саноатни
инновациялар
асосида
ривожлантиришнинг
долзарб
масалалари”,
Республика илмий-амалий конференцияси. Тошкент, 2012, ТТЕСИ, 29-30
ноябрь, 86 б.
86. Усманкулов А., Парпиев А., Мадумаров И. Қуритгич-регуляторли
пахта таъминлагичи// Инновацион ғоялар, технологиялар ва лойихалар
6-Республика ярмаркаси каталоги, Тошкент-2013, 88 б.
87. Усманкулов А., Парпиев А., Мадумаров И. Технологик ускуналарни
пахта
билан
таъминлаш
жараѐнини
такомиллаштириш
асосида
самарадорлигини ошириш // Инновацион ғоялар, технологиялар ва лойихалар
6-Республика ярмаркаси каталоги, Тошкент-2013, 89 б.
88. Усманкулов А., Агзамов М. Инновационный сушильно
очистительный агрегатдля хлопка-сырца и других сыпучих материалов
//Межд. научно-технической конф. «Современные наукоемкие технологии и
перспективные материалы текстильной и легкой промышленности»
Ивановская государственная текстильная академия, Россия, Иванова-2013, - С.
45.
77
Автореферат «Тўқимачилик муаммолари» илмий журнали таҳририятида
таҳрирдан ўтказилди ва ўзбек, рус, инглиз тилларидаги матнлари мослиги
текширилди (14.10.2016 й.).
Босишга рухсат этилди: 04.11.2016 йил
Бичими 60х45
1
/
16
, «Times New Roman»
гарнитурада рақамли босма усулида босилди.
Шартли босма табоғи 5. Адади: 70. Буюртма: № ____.
Ўзбекистон Республикаси ИИВ Академияси,
100197, Тошкент, Интизор кўчаси, 68
«АКАДЕМИЯ НОШИРЛИК МАРКАЗИ» ДУК
78
