ИЗУЧЕНИЕ ГИГРОСКОПИЧНОСТИ И СУШКА ХЛОПКОВОГО СЫРЦА

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты исследования сушки и гигроскопичности хлопка-сырца и его минеральных частей при температурах 70÷105°С. Экспериментальные исследования гигроскопичности хлопка-сырца проводились при продолжительности процесса 1÷25 минут.

Проведенные нами предварительные экспериментальные исследования по определению гигроскопичности и процесса сушки хлопка-сырца свидетельствуют о том, что объем влажности снижается с увеличением размеров исследуемых твердых частиц за счет их плотности. Сушка хлопка-сырца выше чем 105℃ в течении 10 мин приводит к пожелтению волокна и ухудшению его качества. Было принято решение определить оптимальные режимы работы и конструктивные параметры процесса сушки хлопкового сырья и сушилок, предназначенных для сушки хлопкового сырья.

ABSTRACT

 The article presents the results of a study of drying and hygroscopicity of raw cotton and its mineral parts at temperatures of 70÷105С. Experimental studies of the hygroscopicity of raw cotton were carried out with a process duration of 1÷25 minutes.

Our preliminary experimental studies to determine the hygroscopicity and drying process of raw cotton indicate that the volume of moisture decreases with an increase in the size of the solid particles under study due to their density. Drying raw cotton above 105℃ for 10 minutes leads to yellowing of the fiber and deterioration in its quality. It was decided to determine the optimal operating modes and design parameters of the process of drying cotton raw materials and dryers intended for drying cotton raw materials.

Ключевые слова: сушка, хлопка-сырца, влажность, минеральные частицы, размер частиц, гигроскопичность.

Keywords: drying, cotton raw-materials, humidity, mineral particles, size of particles, hygroscopicity.

Пыль характеризуется совокупностью свойств, определяющих ее поведение в воздухе, ее преобразование в организме и воздействие на организм. Из различных свойств промышленной пыли наибольшее значение имеют: химический состав, растворимость, электрический заряд и радиоактивность. В зависимости от своего состава пыль может оказывать на организм фибогенное, раздражающее, токсическое или аллергенное действие. Первостепенное значение для развития пылевых заболеваний легких имеет минералогический состав пыли, особенно содержание в ней диоксида кремния. Фиброгенные свойства кремния зависят от строения кристаллической решетки: наиболее агрессивны те, которые получаются в результате нагрева, конденсации и перекристаллизации диоксида кремния - тридимит, кристобалит. Кристаллический кремнезем имеет меньшую, но достаточно высокую фиброгенность. Аморфный диоксид кремния с разрушенной кристаллической решеткой менее фиброгенен. Технология сушки влажных материалов, в частности, термическая обработка хлопка-сырца, требует создания эффективных ресурсо-  и энергосберегающих, экологически чистых устройств. Для этого необходимо разработать новые электротеплогенераторы, обладающие рядом преимуществ перед известными. Они должны иметь возможность регулировать температуру сушильного агента с помощью набора устройств, работающих на экологически чистом теплоносителе. Решение этой проблемы является актуальной задачей [1,2].

Как известно [3,4], при хранении хлопка-сырца с влажностью более 13-14% и температурой окружающей среды выше 12-14° его температура повышается до 60-70° и выше. В семенах происходят биологические процессы. Это может привести к полной потере текстильных качеств волокна, порче семян как семенного материала и потере их масличности при переработке на маслобойнях. При очистке и сепарации волокон хлопка-сырца с повышенной влажностью производительность оборудования снижается (из-за остановок сепараторов, шнековых конвейеров, очистителей и джин-решеток). С увеличением влажности эластичность волокна снижается, а сцепление с примесями увеличивается, в результате чего оно легко деформируется при механических воздействиях. Это приводит к образованию мягких дефектов в волокне и снижению очищающего эффекта при разделении волокон и очистке волокон от сора и отходов. В результате волокно, полученное из такого хлопка, имеет неудовлетворительный товарный вид.

На основании вышеизложенного нами была проведена серия экспериментов по гигроскопичности различных размеров (<0,05 мкм 0,5 мкм) твердых частиц минеральной пыли хлопка-сырца и их сушке при различных температурах, т.е. 70÷120 °С. Для каждого опыта масса минеральных частиц принималась равной 1 г. Результаты исследований представлены на рис-1.

Качество процесса сушки и работу сушилки оценивают по таким показателям, как влагосбор, производительность по влаге и сырому хлопку-сырцу, равномерность сушки, очищающий эффект, расход тепла на килограмм испаряемой влаги.

Отбор по влажности показывает, что количество испаряемой в сушилке влаги в процентах от массы абсолютно сухого хлопка-сырца определялось по формуле [5-9]:

,                                                       (1)

где т₁ – масса хлопка-сырца поступившего в сушилку; т₂ – масса высушенного хлопка-сырца; m_cух – масса абсолютно сухого хлопка-сырца.

,                                         (2)

где w₁, w₂ – начальная и конечная влажность хлопка-сырца, %.

Количество испаренной влаги в хлопковой сушилке

m = m₁ – m₂.                                                         (3)

Производительность сушилки по влажному хлопку-сырцу

.                                              (4)

На рисунке 1 видно, что при увеличении времени пропитки от 1 до 25 минут масса пропитанных водой частиц размером <0,05 мкм составляет 0,2802 г. и ее масса остается неизменной. При дальнейшем изменении размера частиц минеральной пыли до 0,05 мкм ее масса изменяется до 0,0955 г за 1 мин; при увеличении времени пропитки до 5 мин их масса изменяется до 0,4777 г. При дальнейшем увеличении времени пропитки до 10 мин масса минеральной пыли изменяется до 0,6689 г. Следует отметить, что масса пропитанной минеральной пылью хлопка-сырца остается неизменной. При изменении массы твердых частиц на 0,1 мкм масса пропитанной воды составляет 0,036 г. за 1 мин; при дальнейшем увеличении времени процесса пропитки его масса изменяется на 0,9004 г.; при увеличении массы на 0,5 мкм ее масса также увеличивается в пределах 0,013÷0,3263 г.. Это объясняется тем, что объем пропитанной воды уменьшается с увеличением размера исследуемых твердых частиц из-за их объемной плотности.

Рисунок 1. Гигроскопичность минеральной части хлопка-сырца

В ходе экспериментальных исследований по сушке хлопка-сырца нами был проведен ряд экспериментов. Из партии хлопка-сырца отбирали пять проб (по 10 г каждая) и помещали в стеклянные бутылки, вес которых определялся заранее. Бутылки с образцами взвешивали на электронных весах FA1004G и сушили в сушильном шкафу СНОЛ-3,5, температуру в котором поддерживали постоянной на уровне 105°С с помощью термостата. Каждый образец высушивался до постоянного веса (до тех пор, пока два последующих взвешивания не дали одинаковый результат). Для этого бутылки с интервалом в 1 час вынимали из сушильной печи и после охлаждения в эксикаторе в присутствии хлорида кальция взвешивали на весах.

Для проведения экспериментов для каждого опыта брали по 10 г. образца хлопка-сырца, продолжительность процесса сушки хлопка-сырца осуществляли от 5 минут до 25 минут, а температуру процесса сушки также изменяли в пределах 70÷105°С. Результаты исследований по определению исходной влажности представлены в таблицах 1-3.

Таблица 1

Определение влажности хлопка-сырца при 70°С

Из табл.1 видно, что при продолжительности процесса сушки в течении 5 мин и при температуре 70°С наблюдали изменение начальной массы хлопка-сырца от 10,0 г до 9,8772 г, а влажность исследуемого пробы составляет 1,228 %. А дальнейшее увеличение процесса сушки до 25 мин масса хлопка-сырца изменялось от 10,0 г до 9,6828 г. Экспериментальные исследования также проводилась при температуре 90°С.

Таблица 2

Определение влажности хлопка-сырца при 90°С

Из табл.2 видно, что с увеличением температуры процесса на 90°С при продолжительности 10 мин масса исследуемой пробы изменяется от 10,0 г до 9,6562 г, при этом влажность хлопка-сырца составляет 3,438 %.

Таблица 3

Определение влажности хлопка-сырца при 105°С

Из табл.3 видно, масса исследуемой пробы изменяется от 10,0 г до 9,5664 г при температуре 105°С и при продолжительности процесса 5 мин, влажность пробы составляет 4,336, а при продолжительности 10 мин масса хлопка-сырца изменяется от 10 г до 9,5300 г, при этом влажность пробы составляет 4,7 %. При дальнейшем увеличении процесса сушки на 15 мин также наблюдается изменение массы исследуемого хлопка-сырца от 10,0 г до 9,5089 г. Во время опытов постепенно увеличивали продолжительность процесса сушки исследуемой пробы до 25 мин, при этом, масса хлопка-сырца изменялось до 9,4221 г, влажность пробы также изменилось, и этот показатель составил 5,779 %.

Таким образом, проведенные нами предварительные экспериментальные исследования по определению гигроскопичности и процесса сушки хлопка-сырца свидетельствуют о том, что объем пропитываемого воды снижается с увеличением размеров исследуемых твердых частиц за счет их насыпной плотности. Сушка хлопка-сырца выше чем 105°С в течении 10 мин приводит к пожелтении волокна и ухудшению их качества. Это решение процесса сушки хлопка-сырца и определения оптимальных режимно-конструктивных параметров сушильных аппаратов, предназначенных для сушки хлопка сырца.

Список литературы:

1. A. Salimov. Mahsulotlar sifatini aniqlash va sertffikatlash. -Т.: «Fan va texnologiva», 2019, 216 bet.
2. N.R. Yusupbekov, H.S. Nurmuhamedov, S.G. Zokirov. Kimyoviy texnologiya asosiy jarayon va qurilmalari. - Т.: «Fan va texnologiya», 2015,848 bet.
3. A.Parpiyev va boshqalar “Paxta xomashyosini quritish”. - T.:Cho„lpon, 2009.
4. I.H.Hamzayev, E.S.Umarov. “Materiallar qarshiligi”. O‘quv qo‘llanma / “Classic”-2021 yil 360 bet.
5. А.Салимов, АЛугачёв. “Технология первичной обработки хлопка” -Т., 2017.
6. Умаров Э. С. Рамани ўқлар бўйича кўчишларни, унинг мустахкамлигига таъсири ҳақида //Журнал Технических исследований. – 2020. – Т. 3. –№.1.
7. Umarov E. On the effect of axial displacements on the strength of frames //Technical Sciences. – 2020. – Т. 1. – С. 24-28.
8. Umarov E. S. Non-linear bending bar //Scientific progress. – 2021. – Т. 2. – №. 7. – С. 578-585.
9. Умаров Э.С. Нам пахтани намлигини қуритишда барабанли қуритгачдан фойдаланиш //Scientific-technical journal. – 2022. T.26. - № 5. – C. 206-210.
10. Хамзаев И. Х., Умаров Э. С. Задача теплопроводности для кусочно однородной пластины с теплообменом через основание //Barqarorlik va yetakchi tadqiqotlar onlayn ilmiy jurnali. – 2022. – С. 245-249.