Гидродинамическое воздействие на заторную массу и параметры пивного сусла Текст научной статьи по специальности «Физика»

ТЕХНОЛОГИЯ

Гидродинамическое воздействие на заторную массу и параметры пивного сусла

1Е.В. Ильина

Московский государственный университет технологий и управления

Одним из путей интенсификации процесса приготовления пивного сусла, улучшения его физико-химических, реологических и технологических свойств может быть гидродинамическая обстановка заторной массы, которая должна заключаться в изменении характера движения заторной массы.

Существуют различные виды движения жидкости, такие, как ламинарный и турбулентный. Переход ламинарного движения в турбулентное может быть установлен с помощью безразмерной зависимости между скоростью движения жидкости, диаметром трубы, плотностью жидкости и ее вязкостью, т.е. через критерий Рейнольдса:

Wdp/|l = Ие.

(1)

Турбулентное движение становится вполне устойчивым только при Ие > 10 000. При числах Рейнольдса 2320 > Ие < 10000 движение характеризуется неустойчивым состоянием, при котором ламинарный и турбулентный виды движения могут проявляться совместно, и такой вид движения жидкости называют переходным.

Диаметр Средняя скорость движения заторной массы Ж-106, м/с Число Рейнольдса, Кв-106

трубопровода, ¿•102, м Объемный расход У-108, м3/с Объемный расход У-108, м3/с

0,833 1,35 1,66 0,833 1,35 1,66

0,04 66 107 132 140 709 228 119 545 952

0,06 20 47 59 63 958 150 303 188 678

0,08 16 27 33 68 222 115 126 140 709

0,1 10 16 21 5862,8 8527,8 11 192,7

< 2320

К ,„ >\

рость ее движения и число Рейнольдса при различных диаметрах трубопровода и объемных расходах. Данные приведены в таблице.

Среднюю скорость движения заторной массы по трубопроводу гидросистемы Wср (м/с) определяли по формуле

W = 4V/кd2,

ср

(2)

В научных исследованиях рассматривалось влияние изменения движения заторной массы в гидросистеме по трубопроводам с различными диаметрами и с разным объемным расходом на изменение технологических параметров пивного сусла, под которым понимается изменение экстрактивности и продолжительности фильтрования.

Экспериментальные исследования гидродинамического воздействия на заторную массу проводили с партией солода с показателями экстрактивнос-ти Е1 = 78,6 %; Е2 = 82,0 % и влажностью 4,1 %.

В контрольном стакане происходило механическое перемешивание при частоте вращения мешалки 100 мин-1, а в экспериментальном стакане осуществляли циркуляцию заторной массы по трубопроводу с различными диаметрами (4, 6, 8, 10 мм) и с разным объемным расходом (V = 0,833 108 м3/с; V = = 1,35 108 м3/с; V = 1,66 1 08 м3/с).

' ' тах '

Механическому перемешиванию в экспериментальном стакане заторную массу не подвергали.

Для определения характера движения заторной массы определим ско-

Распределение скоростей при ламинарном движении вязкой жидкости в трубопроводе

где V — секундный объемный расход, м3/с; d — диаметр трубопровода, м.

Число Рейнольдса определяли по формуле (1).

Из полученных данных можно сделать вывод, что с увеличением диаметра трубопровода уменьшается скорость движения заторной массы, однако видно, как влияет объемный расход, т. е. с увеличением объемного расхода резко возрастает скорость движения заторной массы.

Такое изменение наблюдали и с числом Рейнольдса, т.е. с увеличением диаметра трубопровода число Рейнольд-са уменьшается, а с увеличением объемного расхода — возрастает.

Число Рейнольдса для всех случаев Ие < 2320, следовательно, движение заторной массы по трубопроводу в экспериментальной установке характеризуется как ламинарное.

Известно, что при ламинарном движении вязкой жидкости, когда отдельные частицы движутся параллельно друг другу по прямому трубопроводу, скорость оказывается наибольшей по оси трубопровода (W0) и уменьшается к краям сначала медленно, а затем быстрее, пока не станет равной нулю у самой стенки.

Распределение скоростей по диаметру трубопровода происходит по закону параболы: средняя скорость движения W будет равна половине максимальной (см. рисунок). Также при ламинарном движении возникает вихреобразование — элементарные частицы жидкости, двигаясь поступательно, деформируются и вращаются, хотя их результирующая скорость направлена параллельно оси потока.

ЛИТЕРАТУРА

1.Калошин Ю.А., Ильина Е.В. Некоторые результаты экспериментальных исследований гидродинамического воздействия на заторную массу в процессе производства пивного сус-ла//Хранение и переработка сельхозсырья. 1996. № 2.

2. Киселев В.И. Насосы, компрессоры, вентиляторы. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1961.

3. Ильина Е.В. Новые перспективы приготовления пивного сусла//Пиво и напитки. 2005. №4. ¿щТ

ПИВО и НАЛИТКИГ 6 •

6•2005

W

:р

26