Інтервали значень і рівні варіювання досліджуваних чинників

№ п/п	Назва факторів, значення і розмірність	Умовні значення факторів	Рівні варіації і їх числові значення
			-1	0	+1
1	Вологість органічної маси W, %	X1	50,0	60,0	70,0
2	Об’єм поршневої камери V, м3	X2	0,002	0,003	0,004
3	Тривалість циклу подачі органічної маси t, с	X3	5	10	15

Методика розрахунку напірних трубопроводів та насосного обладнання для подачі органічної маси приведена у Додатку 3.

Таблиця 2.3.

Матриця планування експериментальних досліджень

(план Бокса-Бенкіна)

№ п/п	η,	X1 (W, %)	X2 (V, м3)	X3 (t, с)
1	1,99	+1	+1	0
2	3,53	+1	-1	0
3	4,01	-1	+1	0
4	7,2	-1	-1	0
5	2,63	+1	0	+1
6	0,86	+1	0	-1
7	6,07	-1	0	+1
8	2,67	-1	0	-1
9	2,76	0	+1	+1
10	0,92	0	+1	-1
11	5,62	0	-1	+1
12	1,84	0	-1	-1
13	2,54	0	0	0
14	3,01	+1	+1	+1
15	3,61	-1	-1	-1

Рис.2.1. Функціональна схема поршневого пристрою для подачі органічної

маси

1 – гвинт; 2 – поршень; 3 – поршнева камера; 4 – трубопровід;

5 – розподілювач органічної маси.

Рис.2.2. Експериментальна установка поршневого насоса для завантаження органічної маси у ферментер

РОЗДІЛ ІІІ. Результати досліджень основних конструктивних параметрів поршневого насоса для подачі органічної маси

3.1. Експериментальні дослідження подачі органічної маси різної вологості

у ферментер

За результатами досліджень, які проводили на експериментальній установці (рис.2.1), отримано математичну модель – рівняння регресії у вигляді полінома другого порядку, яке має вигляд:

(3.1.1)

Аналіз залежностей (рис. 3.3, 3.4, 3.5) показує, що зі збільшенням максимального об’єму поршневої камери V і часу подачі органічної маси у ферментер t, питома енергомісткість η змінюється за параболічною функцією, яка має оптимум – мінімальне значення функції відгуку знаходиться в діапазоні зміни об’єму поршневої камери від 0,0025м³ до 0,0035м³ та дорівнює 1,1; 3,2; 4,2 (кВт·год)/т для відповідних значень часу подачі органічної маси 5, 10, 15с, що пояснюється зростанням витрат енергії на процес подачі органічної маси, яка спричинена наявністю додаткового опору під час її переміщення по трубопроводу.

Встановлено, що збільшення питомої енергомісткості подачі органічної маси в ферментер залежить від зменшення об’єму поршневої камери та збільшення часу подачі органічної маси за незмінних показників продуктивності.

Зокрема у разі зменшення об’єму поршневої камери до 0,002м³ та збільшення її до 0,004м³ , питома енергомісткість збільшиться відповідно з

1,1 (кВт·год)/т до 2,3 (кВт·год)/т. Це пояснюється тим, що в першому випадку зменшується продуктивність насосу, а в другому хоч і збільшується його продуктивність, але при цьому опір подачі органічної маси дещо зростає, при цьому затрати енергії залишаються незмінними.

Мінімальне значення питомої енергомісткості за час подачі органічної маси протягом 15с дорівнює 2,5; 3,5; 5,8 (кВт·год)/т, що відповідає об’єму поршневої камери 0,002; 0,003; 0,004м³.

Функціональна схема такого насоса може знайти широке застосування в установках для твердофазної ферментації органічної маси в аеробно- анаеробних умовах.

Рис. 3.1. Залежність питомої енергомісткості від максимального об’єму

поршневої камери та часу подачі органічної маси

Рис. 3.2. Залежність питомої енергомісткості від об’єму поршневої

камери при вологості органічної маси W=60%

Ряд 1 – Х₃ = 5 с, ряд 2 – Х₃ = 10 с, ряд 3 – Х₃ = 15 с.

Рис. 3.3. Залежність питомої енергомісткості від часу подачі органічної

маси при вологості W=60%

Ряд 1 – Х₂ = 0,002 м³, ряд 2 – Х₂ = 0,003 м³, ряд 3 – Х₂ = 0,004 м³.