На основі механізму та кінетичних закономірностей утворення гранул із сипких матеріалів розроблена математична модель процесу, який відбувається в грануляторах з кільцевою матрицею. Проведені дослідження показали, що процес грануляції сипких матеріалів є стохастичним, оскільки результуючий гранулометричний склад є полідисперсним, і це пояснюється нерівномірним процесом гранулювання, що залежить від фізико-механічних властивостей зв'язуючого матеріалу, безпосередньо від частинок сипкого матеріалу, а також від таких явищ, як коагуляція та руйнування, знос та деформація. Під час вивчення механізму утворення гранул з сипкого матеріалу було встановлено, що накладення шарів на поверхні циліндричної гранули відбувається по спіральній кривій. У всіх випадках впливу геометрії та динаміки обертового руху кільцевої матриці форма гранули наближається до циліндра, за винятком сильно деформованих гранул. Була розроблена математична модель, яка загалом відображає динаміку асиметричного зростання гранули внаслідок її ущільнення та деформації. Отримані рівняння описують процес формування гранул з сипких матеріалів в грануляторах з кільцевою матрицею.

грануляція, механізм утворення гранул, фізико-механічні властивості, кінетичні закономірності, математична модель

Повний текст:

PDF

1. Korchemnyi, M., Fedoreiko, V., & Shcherban, V. (2001). Enerhozberezhennia v ahropromyslovomu kompleksi [Energy conservation in the agro-industrial complex]. Ternopil [in Ukranian].

2. Bratishko, V.V. (2017). Mekhaniko-tekhnolohichni osnovy pryhotuvannia povnoratsionnykh kombikormiv hvyntovymy hranuliatoramy [Mechanical and technological basics of preparation of complete ration compound feed with screw granulators] . Extended abstract of doctor's thesis. Glevakha [in Ukranian].

3. Bratishko, V. V. (2014). Uzghodzhennia konstruktsiinykh parametriv matryts hvyntovykh hranuliatoriv kormiv za tyskom ta propusknoiu zdatnistiu [Coordination of the design parameters of the matrices of screw feed granulators by pressure and throughput]. Tekhnika v silskohospodarskomu vyrobnytstvi, haluzeve mashynobuduvannia, avtomatyzatsiia  Machinery in agricultural production, industrial engineering, automation, Issue 27, 187–191 [in Ukranian].

4. Boltyanska, N. (2018). Ways to Improve Structures Gear Pelleting Presses. TEKA. An International Quarterly Journal on Motorization, Vehicle Operation, Energy Efficiency and Mechanical Engineering, 18(2), 23–29 [in English].

5. Boltianska, N.I. (2019). Shliakhy vdoskonalennia konstruktsii shesterennykh pres-hranuliatoriv [Ways of improving the designs of gear press granulators]. Mekhanizatsiia ta elektryfikatsiia silskoho hospodarstva  Mechanization and electrification of agriculture, 10(109), 104–110 [in Ukranian].

6. Boltianska, N.I., & Komar, A.S. (2019). Obgruntuvannia shliakhiv vdoskonalennia protsesu hranuliuvannia u pres-hranuliatorakh z kiltsevoiu matrytseiu [Justification of ways to improve the granulation process in press granulators with a ring matrix]. Mekhanizatsiia silskohospodarskoho vyrobnytstva  Mechanization of agricultural production, 199, 176–186 [in Ukranian].

7. Payne, J., Rattink, W., Smith, T., & Winowiski, T. (2001). Pelleting Handbook. Sarpsborg, Borregaard Lignotech [in English].

8. Boltianska, N. I. (2019). Vzaiemodiia presuiuchoho rolyka i materialu v preshranuliatori [Boltyanska N. I. Interaction of the pressing roller and material in the press granulator]. Pratsi TDATU  Proceedings of TDATU, 4(19), 260–269 [in Ukranian].

9. Komar, A. S. (2020). Metodyka eksperymentalnykh doslidzhen ustanovky dlia vyhotovlennia pelet z perepelynoho poslidu [Methodology of experimental studies of the installation for the production of pellets from quail droppings]. Naukovyi visnyk TDATU  Scientific Bulletin of TDATU, 2(10) [in Ukranian].

10. Trymbach, S. P., & Stepanenko, S. P. (2022). Doslidzhennia tekhnolohichnoho protsesu hranuliuvannia kormiv [Study of the technological process of fodder granulation]. U Zbirnyk tez dopovidei VIII Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii «Kramarovski chytannia» z nahody 115-yi richnytsi vid dnia narodzhennia Kramarova Volodymyra Savovycha (1906-1987) (s. 261–266). Vydavnychyi tsentr NUBiP Ukrainy [in Ukranian].

11. Trymbach, S. P., & Stepanenko, S. P. (2023). Doslidzhennia protsesu mekhanichnoi vzaiemodii presuiuchoho mekhanizmu hranuliatora z materialom [Studies of the technological process of fodder granulation]. U Problemy ta perspektyvy rozvytku silskohospodarskoho mashynobuduvannia (s. 173–177). PDAU [in Ukranian].

12. Sevostyanov, M., & Osokin, A. (2022). Methodological Principles and Algorithm for Forming Technogenic Fibrous Materials with Low Bulk Density in a Flat-Matrix Extruder.

13. Komar, A. S., & Boltianska, N. I. (2020). Hranuliuvannia orhanichnykh vidkhodiv roslynnoho pokhodzhennia na prykladi ocheretu [Granulation of organic waste of plant origin on the example of reed]. Naukovyi visnyk TDATU  Scientific Bulletin of TDATU. 2020, 1(10) [in Ukranian].

14. Boltianska, N. I., & Manita, I. Y. (2021). Justification of the energy saving mechanism in the agricultural sector. Engineering of nature management, 1(19), 7–12.

15. Chłopek, M., Dzik, T., & Hryniewicz, M. (2014). Determining the grip angle in a granulator with a flat matrix. Eksploatacja i Niezawodnosc, 16, 337–340 [in English].

16. Hejft, R. (2019). Selected problems in construction of granulators for plant materials. Part 2. – granulating and briquetting matrix. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 64, 30–35 [in English].

17. Shkarpetkin, E., & Osokin, A. (2019). Features of fibrous materials agglomeration in flat-matrix granulators. U Conference Series: Materials Science and Engineering [in English].

18. Trymbach, S. P., & Stepanenko, S. P. (2023). Teoretychni doslidzhennia shvydkosti peremishchennia chastynok sypkoho materialu v protsesi hranuliuvannia [Theoretical studies of the speed of movement of particles of loose material in the granulation process]. Pratsi TDATU  Proceedings of TDATU, 2(23), 54–66 [in Ukranian].

19. Milko, M. O., Rohach, Yu. P., & Komar, A. S. (2018). Obgruntuvannia konstruktyvno-tekhnolohichnykh parametriv hranuliatora z nerukhomoiu matrytseiu [Justification of the structural and technological parameters of the granulator with a fixed matrix]. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu silskoho hospodarstva im. P. Vasylenka  Bulletin of Kharkiv National Technical University of Agriculture named after P. Vasylenko, 192, 202–209 [in Ukranian].

20. Döring, S. (2013). Power from Pellets: Technology and Applications. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

1. Корчемний М., Федорейко В., Щербань В. Енергозбереження в агропромисловому комплексі. Тернопіль, 2001. 975 с.

2. Братішко В. В. Механіко-технологічні основи приготування повнораціонних комбікормів гвинтовими грануляторами : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.05.11. Глеваха, 2017. 43 с.

3. Братішко В. В. Узгодження конструкційних параметрів матриць гвинтових грануляторів кормів за тиском та пропускною здатністю. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. 2014. № 27. С. 187–191.

4. Boltyanska N. Ways to Improve Structures Gear Pelleting Presses. TEKA. An International Quarterly Journal on Motorization, Vehicle Operation, Energy Efficiency and Mechanical Engineering. 2018. Vol. 18, no. 2. P. 23–29.

5. Болтянська Н. І. Шляхи вдосконалення конструкцій шестеренних прес-грануляторів. Механізація та електрифікація сільського господарства. 2019. № 10(109). С. 104–110.

6. Болтянська Н. І., Комар А. С. Обґрунтування шляхів вдосконалення процесу гранулювання у прес-грануляторах з кільцевою матрицею. Механізація сільськогосподарського виробництва. 2019. № 199. С. 176–186.

7. Pelleting Handbook. Sarpsborg, Borregaard Lignotech / J. Payne et al. 2001. 73 p.

8. Болтянська Н. І. Взаємодія пресуючого ролика і матеріалу в пресгрануляторі. Праці ТДАТУ. 2019. Т. 4, № 19. С. 260–269.

9. Комар А. С. Методика експериментальних досліджень установки для виготовлення пелет з перепелиного посліду. Науковий вісник ТДАТУ. 2020. Т. 2, № 10.

10. Тримбач С. П., Степаненко С. П. Дослідження технологічного процесу гранулювання кормів. Збірник тез доповідей VIІІ Міжнародної науково-технічної конференції «Крамаровські читання» з нагоди 115-ї річниці від дня народження Крамарова Володимира Савовича (1906-1987), м. Київ. 2022. С. 261–266.

11. Тримбач С. П., Степаненко С. П. Дослідження процесу механічної взаємодії пресуючого механізму гранулятора з матеріалом. Проблеми та перспективи розвитку сільськогосподарського машинобудування : матеріали V Всеукр. наук.-практ. Інтернет-конф., м. Полтава. 2023. С. 173–177.

12. Sevostyanov M., Osokin A. Methodological Principles and Algorithm for Forming Technogenic Fibrous Materials with Low Bulk Density in a Flat-Matrix Extruder. 2022.

13. Комар А. С., Болтянська Н. І. Гранулювання органічних відходів рослинного походження на прикладі очерету. Науковий вісник ТДАТУ. 2020. Т. 1, № 10.

14. Boltianska N. I., Manita I. Y. Justification of the energy saving mechanism in the agricultural sector. Engineering of nature management. 2021. No. 1(19). P. 7–12.

15. Chłopek M., Dzik T., Hryniewicz M. Determining the grip angle in a granulator with a flat matrix. Eksploatacja i Niezawodnosc. 2014. No. 16. P. 337–340.

16. Hejft R. Selected problems in construction of granulators for plant materials. Part 2. – granulating and briquetting matrix. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. 2019. Vol. 64. P. 30–35.

17. Shkarpetkin E., Osokin A. Features of fibrous materials agglomeration in flat-matrix granulators. Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019.

18. Тримбач С. П., Степаненко С. П. Теоретичні дослідження швидкості переміщення частинок сипкого матеріалу в процесі гранулювання. Праці ТДАТУ. 2023. Т. 2, № 23. С. 54–66

19. Мілько М. О., Рогач Ю. П., Комар А. С. Обґрунтування конструктивно-технологічних параметрів гранулятора з нерухомою матрицею. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П. Василенка. 2018. № 192. С. 202–209.

20. Döring S. Power from Pellets: Technology and Applications. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2013. 226 p.

Copyright (c) 2023 С.П. Степаненко, С.П. Тримбач