DEVELOPMENT OF A COMPUTER MODEL AND INVESTIGATION
OF THE PROCESS OF EXTRACTION OF OIL FUZE ON THE BASIS
OF SYSTEM ANALYSIS
Sadullaev Shuhrat Narzullevich - Bukhara Institute of Engineering
Technology, an independent researcher at the Research Institute of Agricultural
Mechanization
E-mail: shuhratsadullayev122@gmail.com
Najimov Dilshodbek Qunvonch ugli,- Bukhara Institute of Engineering
Technology, Master,
E-mail: dilshodbeknajimov1622@gmail.com
Hasanov Ulug Ibrohimovich - "TIQXMMI" MTU Bukhara Institute of Natural
Resources Management Associate Professor, Department "Agriculture and
Animal Husbandry Techniques and Technologies"
E-mail: Ulugbek.hasanov.1989@mail.ru
Annatation: The fuse extraction process has fundamental advantages. The
properties of the fuse in the crushed state are distinguished by its intermediate
properties in the liquid phase. Thus, the mass transfer coefficient of the crushed
oil-containing fuse material in the extraction unit, due to the smaller particle
sizes, has an intermediate large value, which significantly accelerates the mass
transfer processes. This combination of properties makes the use of fuse as an
oil-containing material extremely effective in laboratory and industrial
processes.
Key words: extraction process, fuse, vegetable raw materials, extraction
apparatus, mathematical model.
РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ И ИССЛЕДОВАНИЕ
ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ МАСЛИЧНОЙ ФУЗЫ НА ОСНОВЕ
СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА.
Садуллаев Шуҳрат Нарзуллевич - Преподаватель Бухарского инженернотехнологического института, независимый научный сотрудник
механизации сельского хозяйства
E-mail:shuhratsadullayev122@gmail.com
Нажимов Дилшодбек - Бухарский инженерно-технологический
институт, магистр,
E-mail:dilshodbeknajimov1622@gmail.com
Хасанов Улуг Иброхимович - заведующий кафедрой «Техника –
технологии сельского хозяйства и животноводства» НИУ ТИИИМСХ
Бухарский институт природопользования, кандидат сельскохозяйственных
наук, (PhD)
E-mail:Ulugbek.hasanov.1989@mail.ru
Аннатация. Процесс извлечения предохранителей имеет фундаментальные
преимущества. Свойства предохранителя в измельченном состоянии
отличаются его промежуточными свойствами в жидкой фазе. Таким
образом, коэффициент массоотдачи измельченного маслосодержащего
плавкого материала в узле экстракции за счет меньших размеров частиц
имеет промежуточное большое значение, что существенно ускоряет
процессы массопереноса. Такое сочетание свойств делает использование
предохранителя в качестве маслосодержащего материала чрезвычайно
эффективным в лабораторных и промышленных процессах.
Ключевые слова: процесс экстракция, фуза, растительного сырья,
экстракционном аппарат, математический модель.
Процесс
экстракции
фузы
отличается
принципиальными
преимуществами. Свойства фузы измельченном состоянии отличается
промежуточными ее свойствами в жидкой фазе. Так, коэффициент
массопереноса измельченного маслосодержащего материала фузы в
экстракционной установке, за счет меньших размеров частиц имеет
промежуточное большое значение, что существенно ускоряет процессы
массообмена. Такое сочетание свойств делает чрезвычайно эффективным
использование фузы в качестве маслосодержащего материала в
лабораторных и промышленных процессах [3]. Процесс экстракции
растительного вещества можно разделить на 3 стадии [3]. «внутренняя
диффузия», включающая все явления переноса веществ внутри частиц
сырья (проникновения растворителя в поры частиц растительного сырья;
растворения
целевого
компонента
(компонентов);
переноса
экстрагируемого вещества внутри частицы растительного сырья к
поверхности раздела фаз; 2) перенос вещества в пределах непосредственно
диффузионного пограничного слоя; 3) перенос экстрагируемого вещества,
движущимся экстрагентом от поверхности раздела фаз и распределения
его по всей массе экстрагента (конвективная диффузия). Выделяются
следующие основные числовые характеристики вышеприведенных трех
стадий экстракций: коэффициент внутренней диффузии и размеры частиц;
коэффициент свободной молекулярной диффузии и толщина пограничного
слоя; коэффициент конвективной диффузии. Эти характеристики
обобщают влияния ряда факторов на эффективность процесса, в результате
определяются слиянием различных явлений, имеющих различную
природу, в экстракционном процессе. В их числе можно внести
температуру процесса, размеры молекул и частиц веществ, входящих в
диффузию, скорость движения жидкостей, вязкость среды.
Технологические процессы - сложные физико-химические системы,
имеющую
двоякую
детерминантно-стохастическую
природу
и
изменяющиеся в пространстве и времени показатели. Материальные и
энергетические потоки, участвующие в процессе, являясь многофазными и
много компонентными, в каждой точке фазы и у границы фаз при
проведении процесса происходит перенос импульса, энергии и массы. В
общем, целый процесс происходит в аппарате, имеющий известные
геометрические характеристики. Хотя, эти характеристики, в свою
очередь, влияют на характер протекания процесса. Основным свойством
технологических процессов является то, что составляющие события
комплекс имеет детерминантно-стохастическую природу, эта природа
проявляется в массообменных и тепломассообменных процессах и при
восстановлении стохастических свойств гидродинамической среды в
химических превращениях. Компоненты этих фаз характеризуется
случайным взаимовлиянием составляющих этих компонентов или
граничными условиями геометрических характеристик аппарата
(производительная ориентация межфазовой границы передвигающихся
сред). Подобно этому различные системы характеризуются сложным
взаимовлиянием фаз и составляющими компонентов, в результате этого
невозможно изучить эти системы с позиции законов сохранения или
переноса классического детерминированного вещества.
Для решения проблемы нами определены входные и выходные
параметры, как системы в экстракционной установке, так и исследуемого
процесса экстракции маслосодержащего материала. Схема 1-го уровня
иерархии процесса экстракции маслосодержащего материала - фузы в
экстракционной установке приведено на рис. 2.
Рис 2. Схематичное представление входных и выходных параметров 1-го
уровня иерархии процесса экстракции маслосодержащего материала фузы в экстракционной установке.
Основные входные параметры этого уровня: Gжм- расход сырья
экстракционная фуза (от жмыха); Мжм- масличность сырья
(экстракционной фузы от жмыха); Gрас- расход растворителя; арасконцентрация растворителя; Трас-температура растворителя. Выходные
показатели следующие: Gшр- расход шрота; Мшр- масличность шрота; а(τ)изменение концентрации мисцеллы по времени в уровнях аппарата; Gмцрасход мисцеллы.
Определение взаимосвязи параметров, требует углубиться в
исследование системы экстракции маслосодержащего материала, тогда,
переходим в многоступенчатый анализ системы, который заключается
в следующем:
1. Исследуемый объект экстракции маслосодержащего материала
(аппарат, или линия) принимается за первичную большую
технологическую систему (первый иерархический уровень). В ней
протекает
совокупный
процесс.
Изучая
систему
экстракции
маслосодержащего материала в экстракционной установке, и
происходящий в ней изучаемый процесс, определяются входные и
выходные параметры, как для системы, так и для изучаемого процесса.
Определение взаимосвязи выходных от входных параметров позволяет
провести более точный анализ и принимать более правильное решение.
Однако, принятие решения на ограниченно выбранном уровне
исследований без продвижения вглубь порой являются недостаточным.
Рассмотрим случай движения в глубину системы, тогда, шаг за шагом
можно углубиться в выбранный объект. 2. Основная система аппарат
экстракции маслосодержащего материала расчленяется на элементы.
Каждый ее элемент назовем системой второго иерархического
уровня. В каждом элементе - системе второго иерархического уровня
рассматривается конкретный процесс, и определяются параметры системы.
Нами было осуществлено развитие определения значимости каждой
подсистемы на общем фоне, на основе статических и динамических
коэффициентов перемещении информации [9]
3. Система второго иерархического уровня также расчленяется на
составляющие элементы. Каждый элемент системы второго уровня
называется системой третьего иерархического уровня. В каждом элементе
системы третьего иерархического уровня протекают конкретные свои
процессы, определяющие параметры системы данного иерархического
уровня.
4. В дальнейшем, разделение на подсистемы продолжается до
возможного глубинного уровня.
Первый этап (определяются элементы) – подсистемы экстракции
маслосодержащего
материала
в
экстракционном
аппарате.
Рассматриваемая система (элемент) аппарат экстракции маслосодержащего
материала расчленяется на составляющие элементы, уточняются процесс и
его параметры для каждого выбранного элемента и т.д. Углубление в
систему - расчленение элемента (системы) на последующие системы не
ограничено. Оно осуществляется по степени необходимости и
возможности исследования для принятия оптимального решения.
Второй этап (Определение взаимосвязи параметров).Здесь по виду
объекта и содержания поставленной задачи каждый исследователь может
воспользоваться большим арсеналом способов той отрасли, в которой
ведется исследование. Определение количественного соотношения
параметров требует применения математических выражений, что приводит
к обращению к математическим или компьютерным моделям.
Третий этап (Выбор оптимального решения). Здесь уточняются и
конкретизируются требования на основе системного анализа. Выбираются
критерии оптимизации, как для первичной системы, так и для подсистем
каждой иерархической ступени. Выбирается способ поиска оптимального
решения. Определяется оптимальное решение.
Первый этап – начало - системный анализ универсален для всех
наук. Второй и третий этапы могут выполняться в зависимости от
поставленной задачи для каждой отрасли. Системный анализ открывает
дорогу многим способам поиска оптимальных систем, имеющимся в
различных науках.
Имеется обратное влияние системного подхода, системного анализа
и многоступенчатого анализа к системному мышлению. Полученные
результаты на основе системного подхода, системного анализа и
многоступенчатого анализа.
Влияют на системное мышление, увеличивая опыт исследователя;
тем самым, делая последующее решение более эффективным.
Последовательность анализов моделирования и поиск оптимальных
решений может происходить в следующем порядке. Первоначальная
составляющая может быть системным подходом, это заключается в
предварительном изучении объекта, уточнении системы и определения
элементом системы. Следующим, более полный этапом анализа и поиска
оптимальных решений считаем системный анализ. Здесь имеется в виду
доскональное изучение объекта исследования, представляя его, как в виде
системы, так и в виде процессов происходящих в системе. Определение
входных, выходных и внутренних параметров, как системы, так и процесса
позволяет определить и осуществить предварительный анализ. В
последующем определяется взаимосвязь параметров. В большинстве
случаев определение взаимосвязи выходных от входных параметров
является более полным анализом объекта исследования. После этого
можно перейти к определению оптимальных решений.
Для анализа каждой системы нами использована алгоритмическая формула
системного анализа. Ее можно выразить в виде:
СА = 2+1 ((система +процесс) → параметры) * n * n
Здесь, 2 означает совместное рассмотрение системы и исследуемого
процесса протекающего в ней, 1 означает все необходимые параметры
системы и процесса вместе взятые; параметры, в последующем,
разделяются на входные и выходные. В случае многоступенчатого
системного анализа имеют дело с определенным количеством подсистем
«n», в иерархических «n» ступенях. При изучении системы и процессов
определены их параметры, Для определения взаимовлияния параметров из
выбранной системы шаг за шагом осуществлено углубление в систему.
Для этого нами использован многоступенчатый анализ системы.
В процессе экстракции маслосодержащих растительных веществ –
фузы рассмотрении возникающих явлений в результате движения
экстрагируемых частиц, процесс разделяется на 4 иерархических уровней:
1) Явления в уровне слои частиц;
2) Явления с частицой;
3) Множественные явления, связанные с движением соединения
единичной дисперсной фазы, твердый материал;
4) Физико-химические процессы происходящие в ансамбле смеси,
двигающиеся
в
монолитной
фазе
(уровень
аппарата),
макрогидродинамический явления в масштабе аппарата.
Решение различных задач на основе системного анализа, системный
анализ технологических процессов и развитие способов математического
моделирования приведет к основательному изучению взаимосвязи между
элементами подпроцессов, находящиеся в конкректном иерархическом
уровне. Например, целесообразно исследование процесса экстракции
маслосодержащего материала в экстракционной установке фузы на основе
общей математической модели, разработанной на основе разбиения
процесса на элементарные подпроцессы и изучения их, и последующего
объединения результатов исследований в общую систему. Для этого
потребуется сформулирование основных характеристик протекания
процесса в условиях статического и динамического режима работы
аппарата.
0.49
xm0
y _mbsselli
xm0
k1
1
k2
Gz
k
v1
2
v
Gy
v0
S
3
s
S
xz
M0
m0
5
M0
L
xS
l
4
l
0.15
xz0
x_qatlam
xz0
6
Рис. 3. Схематичное представление входных и выходных параметров 1-го
уровня иерархии аппарата экстракции маслосодержащего материала в
экстракционной установке экстракции маслосодержащего материала переработки маслосодержащей фузы.
На основе математических описаний отдельных процессов
разрабатывается её компьютерная модель. При этом основные входные
параметры данного уровня: Gжм- расход сырья (жмыха); Мжм- масличность
сырья (жмыха); Gрас- расход растворителя; арас- концентрация масло в
растворителе; Трас-температура растворителя. Выходные показатели
следующие: Gшр- расход шрота; Мшр- масличность шрота; а(τ)-изменение
концентрации мисцеллы по времени в уровнях аппарата; Gмц- расход
мисцеллы.
exstraktor
рис.4. 3-го уровня иерархии процесса экстракции маслосодержащего
материала в экстракционной установке.
В заключении можно сказать, что взаимодействие между фазами
возникает в нарушении равновесного состояние между фазами «твердое
тело-жидкость»,
в
каждом
уровне
аппарата
наблюдается
гидродинамическое состояние близкое к идеальному смешиванию, где
можно принимать равномерное распределение частиц по рабочей камере
аппарата. За счет меньшего диаметра частиц повышается скорость и
снижается время процесса экстракции.
Математическая модель для этого уровня описывает изменения
концентрации масла в мисцелле и масличности шрота по времени в
процессе экстракции в рабочем объеме аппарата при цикличном
противоточном потоке.
№
1
2
3
ССЫЛКА
REFERENCE
2. Артиков А.М. Многошаговый
1. ArtikovA., Multi-step method of
метод формализации компьютерных
computer model formalization with
моделей с применением нечетких
fuzzy sets application. WCIS-2004,
множеств. WCIS-2004, всемирная
world conference on intelligent systems
конференция по интеллектуальным
for industrial automation,
системам
промышленной
2. Tas hkent-2004, TSTU.
автоматизации, Ташкент-2004, ТГТУ.
Мухамеджанов М.В. Корневая
система и урожайност хлопчатника.
Ташкент. Узбекистан. 1978. 328 с.
Mukhamedzhanov M.V. Root system
and productivity of cotton. Tashkent.
Uzbekistan. 1978. 328 p.
Промежуточный
доклад
А.Н.Муртазоева по проекту молодых
ученых на тему «Исходя из
параметров
усовершенствованного
яммягчителя
для
плугов
при
основной обработке почвы». 2018.
A.N.Murtazoev “Substantiation of
improved dep softener parameters for
plows in basic tillage” interim report
on the project of young scientists on
the topic. 2018.
4
5
6
7
Тохтакозиев А., Мансуров М.,
Расулжонов А., Каримова Д. Научные
основы обеспечения стабильности
рабочей
глубины
почвообрабатывающих машин. –
Ташкент: ТУРОН-ИКБОЛ, 2020. –
168 с.
Tukhtako'ziev A., Mansurov M.,
Rasuljonov A., Karimova D.
Scientific basis for ensuring the
stability of the working depth of
tillage machines // Tashkent:
TURON-IQBOL, 2020. – 168 p
ГОСТ
10677-2001
//Устройство
навесной
заднее
селськохозяйственных
тракторов
класс
0,6-8.
–Минск:
Изд-во
стандартов, 2002. – 11 с.
Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и
расчет
почвообрабатывающих
машин. – Москва: Машиностроение,
1977. – 328 с.
SS 10677-2001 // Rear attachment
device for agricultural tractors class
0.6-8. -Minsk: Publishing House of
Standards, 2002. - 11 p.
Имандосов
А.Т.
Обоснование
параметров и схемы расстановки
корпусов двухъярусного плуга для
работы на повышенных скоростях
движения в зоне хлопководства :
Автореф. дисс… канд. техн. наук. –
Янгиюл, 1991. – 17 с.
Imandosov A.T. Substantiation of the
parameters and layout of the hulls of
a two-tier plow for working at high
speeds in the cotton growing zone:
Abstract of the thesis. diss ... cand.
tech. Sciences. - Yangiyul, 1991. - 17
p.
Sineokov G.N., Panov I.M. Theory
and calculation of tillage machines. Moscow: Mashinostroenie, 1977. 328 p.
3. Антонов А.В. Системный анализ. — Antonov A.V. System analysis. - M .:
М.: Высшая школа, 2004. — 454 с.
Higher School, 2004. - 454 p.
8
4. Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы
компьютерного моделирования химико9технологиченских процессов. М.ИКЦ
«Академкнига», 2006-416 с.
Gartman T.N., Klushin D.V.
Fundamentals of computer modeling
of chemical-technological processes.
M.IKTs "Akademkniga", 2006-416
p.
Тихонов
Н.И.,
Патрина
Е.Н.
Факторы, влияющие на качество
маслосемян
сельскохозяйственных
10
культур,
и
требования,
предъявляемые
к
качеству
растительных
масел.
Методы
Tikhonov N.I., Patrina E.N. Factors
affecting the quality of oilseeds of
agricultural crops and requirements
for the quality of vegetable oils.
Methods for determining the quality
of oilseeds and vegetable oils Volgograd: Volgograd State Agrarian
определения качества маслосемян и University, 2015. - 124 p.
растительных масел - Волгоград:
Волгоградский ГАУ, 2015. - 124 с.
П. А. Тополянский, С. А. Ермаков, Н.
А. Соснин, А. П. Тополянский
Сравнительный
анализ
свойств
покрытий
для
11 износостойких
повышения стойкости сверл. Журнал
«Металлообработка» №4 (76)/2013.
PA Topolyansky, SA Ermakov, NA
Sosnin,
AP
Topolyansky
Comparative
analysis
of
the
properties of wear-resistant coatings
to improve the durability of drills.
Journal "Metalworking" No. 4 (76) /
2013.
C.В. Федоров. Изнашивание
твердосплавных пластин с
комплексной поверхностной
12 обработкой при фрезеровании
никелевого сплава//Статья,-2017- №
11.1817.2017/ПЧ.
C.V. Fedorov. Wear of carbide
inserts with complex surface
treatment when milling a nickel alloy
// Article, -2017 - No. 11.1817.2017 /
PCH.
https://www.sandvik.coromant.com/ruru
/knowledge/materials/cutting_tool_mate
13 rials/wear_on_cutting_edges/pages/defa
ult.aspx
https://www.sandvik.coromant.com/r
uru/knowledge/materials/cutting_tool
_materials/wear_on_cutting_edges/p
ages/default.aspx
Тохтакозиев А., Мансуров М.,
Расулжонов А., Каримова Д. Научные
основы обеспечения стабильности
глубины
14 рабочей
почвообрабатывающих машин. –
Ташкент: ТУРОН-ИКБОЛ, 2020. –
168 с.
Tukhtako'ziev A., Mansurov M.,
Rasuljonov A., Karimova D.
Scientific basis for ensuring the
stability of the working depth of
tillage machines // Tashkent:
TURON-IQBOL, 2020. – 168 p
ГОСТ
10677-2001
//Устройство
навесной
заднее
тракторов
15 селськохозяйственных
класс
0,6-8.
–Минск:
Изд-во
стандартов, 2002. – 11 с.
Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и
расчет
почвообрабатывающих
16 машин. – Москва: Машиностроение,
1977. – 328 с.
SS 10677-2001 // Rear attachment
device for agricultural tractors class
0.6-8. -Minsk: Publishing House of
Standards, 2002. - 11 p.
Sineokov G.N., Panov I.M. Theory
and calculation of tillage machines. Moscow: Mashinostroenie, 1977. 328 p.
Имандосов
А.Т.
Обоснование
параметров и схемы расстановки
корпусов двухъярусного плуга для
работы на повышенных скоростях
17 движения в зоне хлопководства :
Автореф. дисс… канд. техн. наук. –
Янгиюл, 1991. – 17 с.
Imandosov A.T. Substantiation of the
parameters and layout of the hulls of
a two-tier plow for working at high
speeds in the cotton growing zone:
Abstract of the thesis. diss ... cand.
tech. Sciences. - Yangiyul, 1991. - 17
p.
5. Антонов А.В. Системный анализ. — Antonov A.V. System analysis. - M .:
М.: Высшая школа, 2004. — 454 с.
Higher School, 2004. - 454 p.
18
6. Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы
компьютерного моделирования химикотехнологиченских процессов. М.ИКЦ
19
«Академкнига», 2006-416 с.
Gartman T.N., Klushin D.V.
Fundamentals of computer modeling
of chemical-technological processes.
M.IKTs "Akademkniga", 2006-416
p.
Тихонов
Н.И.,
Патрина
Е.Н.
Факторы, влияющие на качество
маслосемян
сельскохозяйственных
культур,
и
требования,
предъявляемые
к
качеству
20
растительных
масел.
Методы
определения качества маслосемян и
растительных масел - Волгоград:
Волгоградский ГАУ, 2015. - 124 с.
18. Tikhonov N.I., Patrina E.N.
Factors affecting the quality of
oilseeds of agricultural crops and
requirements for the quality of
vegetable
oils.
Methods
for
determining the quality of oilseeds
and vegetable oils - Volgograd:
Volgograd State Agrarian University,
2015. - 124 p.