CC BY
36
664.726.7.002.5
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ШЕЛУШЕНИЯ ЗЕРНА И ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР В ВЕРТИКАЛЬНЫХ МАШИНАХ
С АБРАЗИВНЫМИ КРУГАМИ
В.В. ШЕРСТОБИТОВ, В.Я. ГАМОЛИЧ,
И.В. НАСТАГУНИІІ, Б.А. ГОГОЛЬ
Одесский биотехнологический институт
Механизм процесса шелушения в любой машине построен на создании сдвиговых напряжений между зернами и на границе их с рабочими органами. В вертикальных машинах кольцевой слой стесненно падающего зерна подвергается сдвиговым напряжениям в рабочей зоне между цилиндрической ситовой обечайкой и цилиндрической поверхностью вращающегося абразивного круга. Модель напряженного состояния зерна в рабочей зоне машины описывает система уравнений в цилиндрических координатах:
й°гг
дг
до
до
ZZ
ФФ
Гф
д z до
+ Fr=pWr
+ -
z<p
' Гір
ді-
да
rz
dr
дг
2.
dz
(і)
-+ + F z-pW z ,
r
где r, ip , z a
цилиндрические координаты; rn arip' °rz> aip<p’ °zz> azip — напряжения; Fr, Fip, Fz — объемные силы;
Wr, Wy, Wz—ускорения;
p — плотность зернового слоя. Обозначим: <ро — угол внутреннего трения; у> — локальный угол сдвига.
Тогда ог>р = о sin ip о sin^ ;
у?
I
- sin ipQ cosip); + sin<f0 cosy),
(2)
где а — напряжение шарового тензора. Массовые силы и ускорения имеют вид: 2
Fr=f
V
•р
F<p= 0;
F,=
pg;
v,
dVr
dr
dVr
w ф= 0; Wz=vr-----+1/,
dz
sVz
dz
где Уп Уф, Уг _ компоненты скорости зерен.
Учитывая последние равенства и (2), упростим систему (1):
до о У^1р д Vг
(1-6) — - 2в - + р—— = р Уг—
дг г Г дг
до о
---+ 2 -=0;
дг г
(3)
до гг
dr
dozz or
+ ~+Pg-' dz Г
dVz
Vr----------+ У 2
dr
a Vi
dr
)■
где в = s\n<pQCOSy>.
Второе уравнение в (3) дает решение А
а=Т. г
С учетом (2) получим:
А , А
огг= ~к( 1-6);
oipip- ^(1 + в);
А
о Гір— п® ■ Г
Поскольку толщина абразивного круга мала по сравнению с высотой машины, то можно принять р - const, Vz = const и упростить уравнение неразрывности потока в условиях симметрии
(V <р= 0);
3 1/г Vr
-+ ■
д г Г
О,
откуда найдем
V,.*.
Рассматривая линии скольжения на плоскостях сдвига, получим:
ВЬ
Уг = УАё(ж/ 4- *0/2) = —,
г
здесь & - Цг.(л •• 4 -,и?п / 2.).
Постоянные А и В найдем из баланса работы внешних сил и кинетической энергии зернового слоя в кольце
/?- а < г< Л 0<р< 2л
0< г< л,
где Я — радиус ситовой обечайки;
а — зазор между обечайкой и поверхностью абразивного круга;
/г — толщина абразивного круга.
Для этого кольцевого слоя получим:
2я(/?- а)копр(И~ а) I/^(/?- а ) ~ 2л Л Но г<р(И) У<р(К) =
и> * р{ Уг+ У#) п ,
= — J----------о-----2 хгкйг,
2л Й-а 2
что после интегрирования и упрощений дает уравнение относительно А и В
п г р<» 2 , К , АВ
2я/ш(1 -в)А = — В {\-кЛп—----------+2л/1^(1 -е\)—ч ,
2 К- а ^
где
/1
(4)
ip ]
коэффициент внешнего трения зерна по обечайке;
01 = 51п9о осоэ^ 1; корень уравнения
51п(^1 + #>1) = —; ^1 = /1).
Вычислим давление огг(Ю как результирующую инерционных сил зерен:
а гг
(Я)
її т/2
Г * Ф л
j------------р Г А 2 аг
о2 /,2 а В р к
Я2 (Я - а) откуда параметр А выразится через В:
а 62 р
(/? - а) (1 - ео Из (4) и (5) вычислим
где X
В = а Я2
/а - в) .
X + ц Г] ІП
1 + к
Я
Я - а
й-а
/1 ^ 4 ж /1 к а
Формулы (5), (6) позволяют определить поле напряжений
А (1 - в) А (1 + 0) А в
о гг = ----рг----; а<БР= ——“> ~2~
В кВ
и поле скоростей \/г = —;
Знание напряжений позволяет составить критерий эффективности процесса шелушения в виде безразмерного комплекса, связанного с интенсивностью сдвиговых напряжений.
Такой критерий можно выразить отношением
/ = -
/?- 3/2
/?
(7)
где /| и /2 — первый и второй инварианты напряжений.
г, _ 9 А (Я+ сУо) .
11 - - 2 Р о ’
(й - 05,о) “
/2 =
(Й - 05,о)
<3
РёЬ +
Л(1
• 2 БШ у?)
(/? - 0,5 аУ
Я !й2 - (Я - а)2 ]р
(5)
(6)
зернового потока;
(2Л - а)4
С =
9 (3 Я2 - ЪЯ а + а2)
— осевая скорость
—■ константа;
-0,008 (» + 0 26 -2а
<2 — фиксированная производительность машины.
Критерий (7) всегда меньше единицы, но чем больше его значение, тем выше интенсивность обработки поверхности зерна. Введение в него критерия технологической эффективности д — (1 — Вощ), где Вош = 0,66 - 1,62 е выход отходов шелушения (оболочка, мучка, дроб-ленка), приводит к комплексному критерию эффективности процесса шелушения /о г- ?/,
позволяющему выбрать оптимальные значения конструктивно-кинематических параметров машины. Так,, например, решение задачи оптимизации в интервале значений а> = 87,9-125,6 рад/с, а = 0,01—0,030 м для машины с абразивными кругами диаметром 0,45 м и высотой к - 0,4 м и <3 = 1800 кг/ч позволило получить в интервале максимальных значений /о - 0,62-0.72 оптимальные значения а> = 87,9—100,48 рад/с и а - 0,010—0,012 м. При этом выход отходов шелушения составил Вош = 0,11-0,194, т.е. при содержании оболочек, например, в бобах сои 8-12% потери эндосперма составляют от 1,0 до 11,9%.
Отдел технологии биопрепаратов
Поступила 08.02.94
нуі
крЗ
сал
СЫ{
сти
воз
вол
/7,
4
ИЛ]
н
ме;
ны
раС
дур
та>
ТОЇ
скс
ду
6б4.8/.9:658.5.011
ОБОСНОВАНИЕ ГИБКОГО КОНСЕРВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ОСНОВНОГО АССОРТИМЕНТА ПРОДУКЦИИ
Е.П. КОШЕВОЙ, А.С. ЛЕВИНСОН, В.Д. ФЕРМАНЬЯН,
С.Е. КОШЕВАЯ
Кубанский государственный технологический университет
Разработка эффективных процессов производства продуктов питания из различного скоропортящегося сырья возможна при систематизации технических, технологических и организационных процессов, происходящих при хранении и переработке сырья,' рассматриваемых во взаимосвязи и взаимовлиянии. Создаваемые технологические схемы предусматривают комплексную переработку сырья, основанную на новых физико-химических принципах, способствующих ее эффективной реализации.
Интеграция производства включает разработку: ресурсо- и энергосберегающей технологии и оборудования для" хранения сырья перед переработкой; методологии синтеза групповых технологий переработки сырья, агрегатно-мольного метода построения технолегидрс"«л линий и систем авто-матизирсг-ййного управления на всех уровнях производства с применением современных микропроцессорных средств. Адаптация интегрированного
производства к быстроменяющимся внешним и внутренним факторам должна быть обеспечена гибкостью технологии, организации и управления производственной системой.
Гибкость особенно актуальна для небольших по масштабам производителей сельскохозяйственной продукции, в частности, для крупных крестьянских и фермерских хозяйств. В последних экономически целесообразно не только производить продукцию сельского хозяйства, но и перерабатывать её в полуфабрикат для дальнейшего консервирования на крупных заводах или выпускать по законченному циклу готовые консервы.
Для фермерских хозяйств характерны следующие особенности: ограниченность объектов производства; удаленность от крупных перерабатывающих предприятий — основных потребителей сельскохозяйственного сырья; ограниченность источников энергии и складских помещений; полное отсутствие простых и надежных в эксплуатации технических средств малой мощности для выработки консервов.
Кроме того, хозяйства практически не имеют ограничений на ассортимент готовых изделий Г: .«сгут выпускать малыми пяпткчми делккатес-
го
СТ{
ДУІ
леї
НЬЕ
РУ
ми
МО]
раз
ТИ|
бо1
СП(
мгі
рої
маі
сче
прі
гиі
ИС]
саі
орі
ВОІ
