Монография рекомендовано к изданию Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет

• Название: Монография рекомендовано к изданию Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет
• Дата: 21.11.2019
• Размер: 7.64 Mb.
• Имя файла: 1112227.doc
• Тип: Монография; #96310
• страница: 9 из 36

поверхностных слоев макаронных изделий, а также функциями от влажности и температуры поверхностных слоев;
ε&-скорость растягивания образца изделий,мм/с,является постоянной величиной, которую можно регулировать;
U _П - является функцией от влажности и температуры
окружающего воздуха.
Таким образом, в любой момент времени определяя относительное удлинение ε можно судить о нормальных напряжениях σ, возникающих в макаронных изделиях, а по ним определять параметры сушки.

При параболическом распределении влаги выполняется условие

U Ц

−WСР.ВЗВ.=2(WСР.ВЗВ.−U П ),

(3.33)

отсюда

UЦ

=3WСР.ВЗВ.−2UП ,

т.е.

2

2

6

∇U

П

=

(UЦ −UП

) =

(3WСР.ВЗВ. − 3U П ) =

(WСР.ВЗВ. −U П ),

(3.34)

R

R

R

где W_СР.ВЗВ. - средневзвешенная влажность макаронных изделий (определяется из кривой сушки), %;

41

U_П–влажность поверхностных слоев макаронных изделий,(является практически равновесной влажностью, соответствующей параметрам сушильного агента), %.
Подставив уравнение (3.34) в уравнения (3.32) получим

^U П

U _П

2 ⋅WСР.ВЗВ ⋅α ⋅ ЕСДВ ⋅ (1 + µ)− К ⋅ (ε& ⋅ηТ

+σТ)⋅

−

Е⋅ε

− е

ηТ⋅ε&

1

=

(для первого периода),

2⋅α ⋅ЕСДВ ⋅(1+ µ)+α ⋅К ⋅(ε&⋅ηТ +

σТ)⋅

−

Е⋅ε

− е

ηТ⋅ε&

1

2 ⋅WСР.ВЗВ ⋅α ⋅ ЕСДВ ⋅ (1 + µ)− К ⋅ (ε& ⋅ηТ )⋅

−

Е⋅ε

е

ηТ⋅ε&

1 −

=

(для второго периода),(3.35)

2⋅α ⋅ЕСДВ ⋅(1+ µ)+α ⋅К ⋅(ε&⋅ηТ )⋅

−

Е⋅ε

ηТ⋅ε&

− е

1

U П

=

2 ⋅WСР.ВЗВ ⋅α ⋅ ЕСДВ ⋅ (1 + µ)

−К⋅Е⋅ε

(для третьего периода)

2⋅α ⋅ЕСДВ ⋅(1+ µ)+α ⋅К ⋅Е ⋅ε

или

2 ⋅WСР.ВЗВ ⋅ Е ⋅α

−

Е⋅ε

− К ⋅(ε&⋅ηТ

+ σ

Т)⋅ 1

−

е

ηТ⋅ε&

К1

U П

=

(для первого периода),

2

⋅Е⋅α

+α ⋅К⋅(ε&⋅ηТ+σТ

)

−

Е⋅ε

η ⋅ε

⋅ 1

− е

Т &

К1

2 ⋅WСР.ВЗВ ⋅ Е ⋅α

−

Е⋅ε

− К ⋅(ε&⋅ηТ)⋅1

− е

ηТ⋅ε&

К1

U П=

−η ⋅ε

2⋅Е⋅α

+α ⋅К⋅(ε&⋅ηТ)⋅1

Е⋅ε

− е

Т &

К1

К ⋅ε

2⋅WСР.ВЗВ ⋅α

−

К

U П=		1
		2 ⋅α	+α⋅К⋅ε
		К1

(для второго периода), (3.36)

(для третьего периода).

Для определения влияния возмущающих воздействий на объект управления проводились исследования на различном сырье, коэффициенты рассчитаны по приведенным в приложении А методикам, затем получены зависимости каждого коэффициента от исходного относительного удлинения при растяжении макаронных изделий.
Для нахождения зависимостей реологических характеристик макаронного полуфабриката от его влажности, температуры и исходного относительного удлинения при растяжении был проведен трехфакторный эксперимент на основе композиционного ортогонального плана ПФЭ 2³. По результатам

42

эксперимента получены уравнения регрессии второго порядка, адекватно

описывающие изменение Е, η_Т, σ_Т от относительного удлинения при

растяжении материалаε _М , влажности материала U _M и его температуры t_M , при их изменениях в пределах
5≤ε_М ≤26
15≤U_M ≤36
10 ≤ t_M ≤ 120
Для каждой точки эксперимента исследования проводились в трех повторностях. Получены уравнения регрессии для определения предела текучести при растяжении при разных скоростях растягивания образцов
σ _Т=39+48,4⋅U_M−8,6⋅t_M−1,4⋅δ _М⋅U_M⋅t_M−8,3⋅ε _М²+8,0⋅U_M²+12,3t_M², (3.37)

где величины ε _М ,U_M , t_M даны в безразмерном выражении, т.к. при
расчете коэффициентов уравнения при проведении трехфакторного эксперимента они меняются на двух уровнях – верхнем и нижнем.
Для удобства пользования полученными данными результаты расчетов эксперимента переведены в натуральную размерность

ε	′	= 10,5 ⋅εМ +15,5;
	М

U_M^′=10,5⋅U_M+25,5;

^′
Величины со штрихом - в натуральной размерности.
Получены уравнения регрессии для определения вязкости продольном течении при разных скоростях растягивания образцов
η_Т=73910−880⋅ ε _М−48760⋅U_M−790⋅U_M⋅t_M−63920⋅ ε _М²++ 70080 ⋅U _M − 63350 ⋅ t_M

для ε& = 0,167 с^-1

при

(3.38)

ηТ=57280−440⋅ε М−35890⋅UM	+ 1000 ⋅ tM	− 380 ⋅U M ⋅ tM	− 50170 ⋅εМ2 +	(3.39)
+ 51040 ⋅U M − 47060 ⋅ tM

для ε& = 0,333 с^-1
Получены уравнения регрессии для определения модуля упругости при линейной деформации при разных скоростях растягивания образцов

Е =149−129⋅εМ−177⋅U M+181⋅U M⋅ t M	− 240 ⋅ ε М ⋅ t M	+135 ⋅εМ2 +	(3.40)
+ 180 ⋅U M2 + 116 ⋅ t M2

для ε& = 0,167 с^-1

43

Е =159−21⋅εМ−394⋅U M+29⋅ tM−53⋅U M⋅ tM+60⋅εМ2		+ 259 ⋅U M2 + 130 ⋅ tM2	(3.41)
для ε& = 0,333	с-1
Начальные условия для теплообмена	в	слое макаронных	изделий

задаются уравнениями влагосодержания поверхностного слоя и значениями гигротермического состояния воздуха.

Получено уравнение регрессии для определения зависимости U_П от параметров сушильного воздуха и относительного удлинения при растяжении на всех этапах
U _П=8,3−4,9⋅ϕ+7,5⋅ t _В−2,7⋅ϕ⋅ t _В+1,1⋅ε_ИСХ²+2,5⋅ϕ²+3,4⋅ t _B², (3.42) где t_B - температура сушильного воздуха, в безразмерном выражении;

• 
  - его относительная влажность, в безразмерном выражении. Для перевода в натуральную размерность используются уравнения
  

tB	′ = 45 ⋅ tB + 55;
ϕ′=30⋅ϕ +65;		(3.43)
′
εИСХ=4⋅εИСХ+9

На первом этапе сушки наблюдается некоторое увлажнение поверхности и, как следствие, центра материала под воздействием пара. При этом U_П является функцией от давления и температуры пара. Температура пара находится из уравнения (3.33) при величине достоверности аппроксимации 0,9927

tП= tB=0,2664⋅ РП+72,35

(3.44)

Для перевода значения температуры пара в натуральную размерность (⁰ С) используется выражение

t П′=11⋅ t П+110.

(3.45)

Таким образом, представляется возможным управлять режимами сушки макаронных изделий посредством изменения влажности поверхностных слоев материала (при известных его: относительному удлинению при растяжении, измеряемому путем растяжения, и средневзвешенной влажности, измеряемой путем взвешивания). Следует отметить, что влажность поверхности материала,

• 
  также скорости изменения относительного удлинения при растяжении и влажности средневзвешенной материала на разных этапах сушки зависят от различных факторов, поэтому является целесообразным установить их оптимальное сочетание.
  

44

4.