Научная статья на тему 'Центробежное фильтрование растительных масел на вертикальной конической центрифуге'

Центробежное фильтрование растительных масел на вертикальной конической центрифуге Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
915
90
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА / ФИЛЬТРОВАНИЕ / ЦЕНТРИФУГА / УСЕЧЕННЫЙ КОНУС / КАЧЕСТВО / ПАРАМЕТРЫ / МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / ЭКСПЕРИМЕНТ / АНАЛИЗ / АДЕКВАТНОСТЬ / VEGETABLE OILS / FILTRATION / CENTRIFUGE / TRUNCATED CONE / QUALITY / CHARACTERISTIC / MATHEMATICAL MODEL / EXPERIMENT / ANALYSIS / VALIDITY

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Харченко Галина Михайловна

Приводятся результаты экспериментальных исследований. Доказана сходимость теоретической и экспериментально полученной разности плотностей очищенного масла и дисперсионной фазы. Полученную математическую модель рекомендуется использовать при проектировании вертикальных фильтрующих конических центрифуг для очистки растительных масел.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The results of the conducted experiment are presented. Convergence of theoretical and experimentally obtained differences of the refined oil and dispersed phase is proved. The obtained mathematical model is recommended to apply in the designing of vertical filtering conical centrifuges for vegetable oils refinement.

Текст научной работы на тему «Центробежное фильтрование растительных масел на вертикальной конической центрифуге»

УДК 633.34.664.0:636.084 Г.М. Харченко

ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ФИЛЬТРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ НА ВЕРТИКАЛЬНОЙ КОНИЧЕСКОЙ ЦЕНТРИФУГЕ

Ключевые слова: растительные масла, фильтрование, центрифуга, усеченный конус, качество, параметры, математическая модель, эксперимент, анализ, адекватность.

Введение

Приобретает большую актуальность проблема совершенствования оборудования для очистки растительных масел и разработки малогабаритного оборудования для условий сельскохозяйственных предприятий на основе обобщения имеющихся исследований и продолжения исследовательских и конструкторских работ. Поэтому научная проблема состоит в развитии основ общей теории, обосновании и разработке системных требований к техническим средствам очистки растительных масел для предприятий агропромышленного комплекса.

Объект исследования - технологический процесс очистки растительных масел в вертикальных фильтрующих конических центрифугах.

Результаты исследования

Вертикальная фильтрующая коническая центрифуга, ротор которой показан на рисунке 1, предназначена для очистки растительных масел. Масло поступает в центрифугу через заливной цилиндр 11, затем через перфорацию втулки 4 попадает в межобечаечную полость 10.

Под действием сил гидростатического напора и проекции переносной силы инерции, вызванных вращением ротора, закрепленного на приводном валу 1, неочищенное масло движется в пространстве между обечайками 5 и 15 вдоль образующей конуса по каналам, образованным порами фильтрующего материала (цеолита) 10. При этом наиболее легкие фракции масла располагаются вдоль стенки внутренней обечайки 15, а наиболее тяжелые — вдоль стенки внешней обечайки 5. При достижении верхней части ротора наиболее легкая и качественная фракция очищенного масла выводится через регулировочные отверстия 8 в крыш-

ке (рис. 1) [1]. После очистки масла, когда поры цеолита полностью заполнятся примесями и производительность центрифуги значительно снизится, открывается крышка ротора, включается привод центрифуги и под действием центробежных сил цеолит выводится.

Рис. 1. Конструктивная схема ротора экспериментальной центрифуги:

1 — вал привода; 2 — основание ротора;

3 — диск для крепления наружной обечайки ротора; 4 — перфорированная втулка; 5 - наружная коническая обечайка;

6 — кольцо крепления наружной обечайки;

7 — болты крепления крышки роторов;

8 — отверстия в крышке ротора; 9 — крышка ротора; 10 — фильтрующий материал (цеолит); 11 — заливной цилиндр;

12 — гайка крепления ротора; 13 — болт крепления обечаек ротора; 14 — диск для крепления внутренней обечайки ротора; 15 — внутренняя обечайка ротора

Получена математическая модель [2].

Др = рв — р, = 46,52РотВ р, V1 v [^тах О —

— (Гтах Гтіп)]3 / [ш Сц кц1І (1)

где Др — разность плотностей очищенного в центрифуге масла р3 и дисперсионной фазы р, ;

Еотв — площадь отверстий на выходе из центрифуги, м2;

р, — плотность дисперсионной фазы масла, кг/м3;

у1 — коэффициент расхода;

V — кинематическая вязкость фильтруемого масла, м2/с;

Rmax, Rmin — максимальный и мини-

мальный радиусы наружной обечайки ротора центрифуги, м;

гтах, гтт — максимальный и минимальный радиусы внутренней обечайки ротора, м;

ш — частота вращения ротора центрифуги, с-1;

Сц — показатель, характеризующий влияние параметров фильтровальной перегородки (цеолита) на производительность конической центрифуги, м2;

кц1 — показатель, характеризующий

ц 3

влияние конструктивных параметров, м .

Преобразовав уравнение (1), получим площадь поверхности осаждения ротора центрифуги, м2:

Р = Гтп {[(гтіп + Н ІдОУтпЇЇ5 + [(гтіп +

+ НідО + г2)(Гтіп+Й2)]5}2 /

/[(ГтпГтах)5 ІдО], (2)

где Н - высота конуса ротора, м;

&о — угол между осевой линией и образующей ротора центрифуги;

12 — радиальное расстояние между обечайками ротора центрифуги, м; тогда Др = 46,52Ротв р, V1 V / [ш Сц Р]. (3) Показатель, характеризующий влияние параметров фильтровальной перегородки (цеолита) на производительность конической центрифуги

Сц= в 2а % 3 /(+ ), (4)

где в - эквивалентный диаметр частиц цеолита, м;

а - коэффициент порозности;

% - коэффициент пористости.

Экспериментальные исследования проведены на вертикальной фильтрующей конической центрифуге с параметрами [3, 4]: минимальный радиус внутренней обечайки конуса ротора гтіп = 0,04 м, радиальное расстояние между внутренней и наружной обечайками ротора 12 = 0,028 м, высота конуса ротора Н = 0,135 м, тангенс угла наклона между образующей ротора с вертикальной осью центрифуги ід 35° = 0,7.

Экспериментальные (Дрэксп, кг/м3) и теоретические разности плотностей (Дртеор, кг/м3) приведены в таблице.

Теоретическая разность плотностей (Дртеор, кг/м3) рассчитана по формуле (3), полученной на основании теоретических исследований, при конструктивнокинематических параметрах экспериментальной центрифуги в соответствии с планом многофакторного эксперимента. Действующими факторами приняты частота вращения ротора центрифуги, площадь отверстия на выходе из центрифуги, эквивалентный диаметр частиц цеолита.

Экспериментально полученная плотность дисперсионной фазы рf = 907,9 кг/м3.

С использованием программы ЕхсеІ по данным таблицы построен график (рис. 1) сходимости теоретических и экспериментальных данных разности плотностей очищенного подсолнечного масла и дисперсионной фазы и получено уравнение регрессии

Д ртеор = 0,726Д рэкс + 2,48 (5)

Таблица

Теоретическая (Лртеор) и экспериментальная (Арэксп) разности плотностей очищенного подсолнечного масла и дисперсионной фазы

№ опыта Теоретическая разность плотностей очищенного масла и дисперсионной фазы (Дртеор), кг/м3 Экспериментальная разность плотностей очищенного масла и дисперсионной фазы (Дрэксп), кг/м3

8 2,68 2,7

3 3,08 3,1

7 5,86 6

4 6,26 6,3

2 6,36 6,4

12 6,95 7

11 7,05 7,02

1 8,24 8,3

5 9,5 9,6

9 9,23 9,3

10 10,13 10,2

6 11,42 11,5

Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 5 (55), 2009

63

ю

І?

ін

О

О

*

н

о

ч

С

н

о

о

*

ІЗ

а

3

о

н

а

о

Н

Экспериментальная разность плотностей, кг/м.куб.

Рис. 2. График сходимости теоретических и экспериментальных данных разности плотностей очищенного подсолнечного масла и дисперсионной фазы

Теснота связи между теоретическими и экспериментальными значениями разности плотностей характеризуется коэффициентами корреляции R = 0,975 и детерминации R2 = 0,95 и указывает на хорошую связь.

Так как расчетный критерий Фишера Рр = 6,33 больше табличного Рт = 2,4, теоретические положения адекватно отражают процессы очистки растительных масел в конических центрифугах.

Выводы

Полученные данные позволяют использовать теоретическую зависимость разности плотностей очищенного масла и дисперсионной фазы при прогнозировании качественных показателей очистки растительных масел на проектируемых центрифугах, для расчета и обоснования конструктивно-кинематических параметров центрифуг на заданную производительность.

Библиографический список

1. Центрифуга для очистки жидкости:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

пат. 2313401 РФ: МПК В 04 В 3/00, В 04 В 11/00 / Земсков В.И., Харченко Г.М.; заявитель и патентообладатель Земсков В.И. № 2006120778/12; заявл.

13.06.2006; опубл. 27.12.07, Бюл. № 36.5 с.

2. Земсков В.И. Моделирование технологических линий производства соевого масла / В.И. Земсков, Г.М. Харченко // Техника в сельском хозяйстве. - 2007. -№ 6. - С. 14-17.

3. Харченко Г.М. Механикотехнологические основы фильтрации растительных масел в конических центрифугах (основы теории и расчета): монография / Г.М. Харченко. - Барнаул: Изд-во АГАУ; Азбука, 2008. - 158 с.

4. Земсков В.И. Методика расчета рациональных параметров конических фильтрующих центрифуг для очистки растительных масел / В.И. Земсков, Г.М. Харченко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. -№ 3. - С. 11-13.

+ + +

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.