CC BY
24
По формулам (2) и (3) построили график йУ/йл = Д'0).
Для получения зависимости р = Д0) использовали диаграмму гранулирования рыбной муки (наши данные), полученную на экспериментальном поршневом прессе, оснащенном, контрольно-измеритель-ной аппаратурой, при геометрическом подобии формующих каналов экспериментального и действительного пресса. Диаграмму гранулирования рыбной муки р = /(р), где р — степень уплотнения материала представили в координатах р — 0, для этого сделали пересчет
где V — объем, вытесняемый зубьями, рассчитывается по формуле, полученной интегрированием выражения (2) в пределах gJ2 — х с учетом со = йх/(г0йт)
У = 77 ((Го - г1) (х - у) - -1 (X3 - )3)); (4)
Рис. 2. Диаграммы потребной мощности зубчатої гранулятора
ванием мощности отдельных рядов каналов (кр( вая 2, рис. 2). Мощность электродвигателя гран; лятора определяется как среднеквадратичное зн; чение (прямая 3) суммарной мощности единичны каналов, деленное на механический КПД гранул> тора.
Эксперимент показал хорошую сходимость раї четных и фактических данных, что указывает н справедливость, точность и пользу предлагаемог расчета.
— начальный объем материала в двух впадинах (вычисляется по формуле (4) при х = —Яа/2, 0 = 0).
Используя графики йУ/с1т = Д0) и формулу (1), построили зависимость мощности гранулирования от угла © для двух рядов формующих каналов (кривая 1, рис. 2).
Степень перекрытия колес зубчатого гранулято-ра больше единицы, поэтому в момент времени, когда зацепление парьг зубьев приходит в точку В (рис. 1) на расстояние от начала зацепления АВ, равное рь — основному шагу, вторая пара зубьев вступает в зацепление в точке А. С учетом степени перекрытия колес на рис. 2 представлены диаграммы мощности гранулирования нескольких пар рядов единичных каналов зубчатого пресса. Полная полезная мощность определяется суммиро-
ВЫВОДЫ
Расчет потребной мощности зубчатого гранул> тора следует производить с помощью графико (IV/(1 т = /(0) и р = /(©), используя соотношение (1;
Предложенный расчет потребной мощности зуС чатого гранулятора следует использовать на стг дии проектирования зубчатых прессов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Симмонс Н. О. Комбикормовое производство С рубежом.— М.: Хлебоиздат, 1960.— 191 с.
2. Юдин Е. М. Шестеренные насосы.— М.: Машина строение, 1964.— 236 с.
3. ГОСТ 16531—83. Передачи зубчатые цилиндрически Термины, определения и обозначения.
Кафедра пищевых
и холодильных машин Поступила 16.12.6
637.232.1
МОЛОЧНЫЕ СЕПАРАТОРЫ С УДЛИНЕННЫМ ЦИКЛОМ БЕЗОСТАНОВОЧНОЙ РАБОТЫ И КАССЕТНОЙ ВЫГРУЗКОЙ ТВЕРДОГО ОСАДКА
В. Д. СУРКОВ, В. Ф. БЕЛОУСОВ, Д. С. КАРИМОВ
Московский ордена Трудового Красного Знамени институт прикладной биотехнологии
На современном этапе развития сепараторо-строения разработке устройств для удаления твердого осадка без остановки сепаратора уделяется наибольшее внимание.
Для большинства сепараторов с уплотняющимся осадком нашли распространение так называемые «саморазгружающиеся» сепараторы с гидравлической системой раскрытия барабана на ходу. Такие сепараторы (молокоочистители) применяются для удаления белковых отложений и посторонних включений (загрязнений) в продукте.
Целесообразность применения «саморазгрузю для систем, содержащих жир, сомнительна из-: значительных его потерь. По этой же причш еще меньшая вероятность ее применения в сеп раторах для высокожирных сливок.
Система «саморазгрузки» оправдывает себя молокоочистителях средней производительное! (10—15 м3/ч) при эксплуатации в стационарнь условиях. Однако при этом требуется квалифиц] рованное обслуживание, а стоимость «самора гружающихся» сепараторов по сравнению с сеп;
торами с периодической выгрузкой твердого адка с остановкой машины непомерно возрас-ет. Эти трудности, а также усложнение конструк-и становятся трудно преодолимыми в сепарато-х более высокой производительности (свыше м3/ч).
В сепараторах малой производительности (сель-эхозяйственного назначения), а тем более в тараторах, работающих не в стационарных ряде специальных (герметизированных) усло-й, применение такого способа разгрузки барана вообще невозможно. В ряде случаев гидрав--1еская система раскрытия барабана может быть женена механической (пневматической) [1] или ;ктромагнитной [2], как это осуществлено в шраторах на беспередаточной основе. При этом тструкция существенно упрощается и изготов-ше удешевляется.
Зо всех системах «саморазгрузки» выгрузку 1дка необходимо производить по заданному рему обычно через каждые 15—20 мин. При >м сохраняется периодичность работы с крат-зременным воздействием на режим потока. С вышкой осадка неизбежны потери продукта даже случае применения частичного удаления осад-из барабана сепаратора.
конструкции «саморазгружающихся» сепараторов безразборны. Но применяется безразборная про-вка химическими растворами и, в частности, абыми растворами азотной кислоты путем_ их ркуляции через систему в течение длительного ;мени. Сложность внутреннего устройства ба-эана и большие поверхности, подвергаемые Яке, не могут гарантировать требуемую чис-■у, и поэтому их применение едва ли целесооб-зно, так как ополаскивание после мойки не жет обеспечить полного выделения моющих ;дств из барабана.
Больший эффект может иметь частичная раз-жа барабана по схеме: крышка — съемный
<ет тарелок — днище, с промежуточной очист-\ и полной разборкой после серии рабочих <лов. Естественно, что при этом необходима зборка сепарирующего устройства, и сепаратор тжен быть остановлен.
Тредлагаемая конструкция [3] представляет со-\ сепаратор периодического действия с удлинен-м циклом безостановочной работы. При этом здолжительность цикла может соответствовать шой рабочей смене (цикл у обычных сепарато-з-сливкоотделителей 1,5 ч, а молокоочистите-I — 3—4 ч), что повышает сменную произво-гельность сепаратора. По сравнению с «само-згружающимися» сепараторами изготовление и плуатация такой конструкции значительно уде-вляются.
конструкция обеспечивает стабильность процес-в течение всего цикла работы сепаратора, так с поперечное сечение потока продукта и его >рость в периферийной части барабана остают-постоянными. В серийных же сепараторах >рость потока в периферийной части увеличился, что изменяет нагрузку на межтарелочные эстранства барабана по высоте комплекта таре-с и, как следствие, влияет на эффект сепари-зания.
3 конструкции может осуществляться кассетная згрузка твердого осадка в течение 2—3 мин :ле остановки сепаратора (в обычных сепара-)ах периодического действия это весьма трудовая операция).
конструкция такого сепарирующего устройства фабана) показана на рис. 1.
Особенностью конструкции по сравнению с серийной является увеличение периферийного пространства с установкой в нем «дисков торможения», посредством которых создаются дополнительные сопротивления потоку жидкости (продукта),, а условия сепарирования остаются неизменными на протяжении всего цикла работы. Гидравлические сопротивления способствуют распределению потока между тарелками в оптимальном режиме. Это в равной мере относится и к сепараторам-сливко-отделителям, и к сепараторам-молокоочистителям. Частицы твердой фракции, попав в пространства, образованные кольцевыми перегородками 2, беспрепятственно оседают на стенках цилиндрической части барабана 1 до полного заполнения ими объема, образованного секциями. Зазор 3 (между комплектом тарелок и краями вставки) на протяжении всего цикла работы сепаратора остается постоянным, и потому качество сепарирования на протяжении всего цикла работы остается неизменным. Продолжительность цикла возрастает из-за увеличения общего объема периферийной части барабана (перегородки занимают незначительный объем шламового пространства).
Увеличение продолжительности рабочего цикла будет пропорционально увеличению объема шламового пространства. В обычных сепараторах периферийный объем заполнения осадком может составлять примерно 70—80% от общего. Тогда для измененной конструкции при коэффициенте заполнения 0,7 объем составит
Ух = VI (0,7 + 0,3), №
где £1, /2 время, затрачиваемое соответственно
на заполнение осадком базового и увеличенного объемов шламовых пространств, ч;
У\ и Ух объемы шламовых пространств соответственно базовый и увеличенный, м\
После подстановки геометрических данных будем иметь
V, = */*(/?;;-Я*) (0,7 ("-+0,3), (2)
где к — высота шламового пространства, м;
Иб, Лт — радиусы соответственно барабана внутренний и тарелок, м.
Увеличение при такой модернизации значительно меньше, чем у «саморазгружающихся» сепараторов, в которых необходимость его увеличения вызывается наличием уклона, обеспечивающего полный выброс осадка при раскрытии барабана.
Радиус модернизированного барабана может быть определен по формуле
Я* == [(0,7-£ + 0,3) (*!-/??)+Я*]-2\ (3)
Таблица I
Тип сепаратора Производи-тельность, м3/ч Радиусы барабанов, 10 3 м
базо- вого типо- при увеличении шламового пространства
вдвое втрое
Сливкоотделители
ОСТ-3 5 125 135,5 145
ОСИ 10 220 242 261
Высокожирных сливок
ОСД-500 0,6 169 185 200
СМ-2 0,7 190 211 230
Молокоочистители
ОМА-ЗМ 5 168 196 221
ОМБ-3 10 168 203 233
В табл. 1 приведены сравнительные данные сепараторов базовых и модернизированных.
Нами рассмотрены сепараторы промышленной
Рис. 2
производительности. Однако и для сепаратор малой производительности решение этого вопрс имеет немаловажное значение. Так как продоля тельность рабочего цикла таких сепараторов превышает 15—20 мин, то в условиях индиви; ального группового содержания скота они могут удовлетворить сельскохозяйственное прої водство и отдельные хозяйства.
В связи с этим были проведены испытан модернизированного сепаратора на базе «Плавь На рис. 2 показаны контурные схемы и сравь тельные размеры барабана сепаратора серийнс (слева) и модернизированного (справа). Увели1 ние диаметра составило 4,2-10-3 м, что обесг чивало установку его в базовой станине. Эксг риментальный барабан при этом работал не мально. Вертикальный вал оставался тем же, к и коллекторный двигатель, мощность которс оказалась достаточной для вращения модерниз рованного барабана. Продолжительность рабо' такого сепаратора возрастала до 1 ч. При исп таниях частота вращения барабана поддержи! лась постоянной и измерялась строботахометрс
В целях сохранения оптимальной толщины г риферийного потока модернизированный сепарат был снабжен вставкой, состоящей из шести коле Расстояние между краем тарелок и вставкой бы постоянным — 0,5-10“3 м.
Таблищ
Режим сепарирования Кольцевые перегородки Количество осадка, г,при установке колец, шт.
6 5 4 3 2 1
Молокоочистка сверху 12,1 16,4 17,5 17,8 ~53~ 16,9 15,7 \
снизу распределенные 12,1 14,2 14,7 16,3 15,8 — 1
равномерно 12,1 15,2 17,4 16,5 15,5 — 1
Сливкоотделение . сверху 14,5 13,9 14,6 15,0 15,9 13,6 1 1 1
снизу распределенные 14,5 12,1 1,2 14,2 14,7 15,5 ТГ 15,2 —
равномерно 14,5 13,9 14,8 13,6 — “
„ _ суспензии
Примечание. Опыт на —------------
епарирование проводилось на модельных сус-шях: водная дисперсионная среда и диспер-шая — порошок каолина, а завершалось опы-и на продукте (молоке). Сепаратор работал эчистительной схеме (подача продукта с пери-ии) и схеме сливкоотделения (подача продук-! межтарелочные пространства через отверстия гарелках). Контроль за подачей жидкости цествлялся ротаметром.
0 окончании цикла сепарирования образо-лийся на стенках барабана осадок высушивал-
1 взвешивался (температура сушки поддержи-
ась 102±2°С). Концентрация суспензии была
°/
/о-
табл. 2 приведены результаты испытаний при тедовательной установке колец от 6 до 0 как ежиме молокоочистки, так и сливкоотделения. мещение вставки производилось тремя спосо-и: сверху, снизу и с равномерным распредели колец, при котором расстояние между шими кольцами соответствовало высоте па-I тарелок.
величенный объем шламового пространства за увеличения радиуса барабана повышает гробежные силы в периферийной зоне и соот-твенно повышает фактор разделения. По этой ■шне количество осадка, накапливающегося в абане с увеличенным шламовым простран->м, повышает общую массу осадка примерно 30—35% по сравнению с той, которая осаж-гся в базовом барабане сепаратора. Таким азом, повышается и качество процесса раздели.
ак следует из табл. 2, наилучшие результаты учены в сепараторе, работающем в режиме окоочистки при наличии трех колец сверху етырех, распределенных равномерно, в режиме вкоотделения — двух колец сверху и трех, расселенных равномерно. При установке вставки )ху и снизу периферийной зоны зазор между ьцами был постоянным — З-Ю-3 м. Свободная вставки часть периферийной зоны (в данном :ае нижняя — от крайнего нижнего кольца до ща барабана) составляла при двух кольцах • 10~3 м и трех—13,2-10 м. Для колец, 1ределенных равномерно в количестве трех етырех штук, зазор был равен 6,2-10_3 м и 10 м соответственно. По-видимому, эти рас-шия между кольцевыми перегородками могут ь с небольшими коррективами приняты и для гих сепараторов подобной производительности, в принципе во всех случаях можно считать, введение вставки в барабан даст положитель-эффект. Такой вывод может быть сделан в эшении сепараторов-молокоочистителей и сепа-иров-сливкоотделителей. Несколько иной подход шараторам для получения высокожирных сли-
вок, где сепарируемая белковая часть не содержит загрязнений, так как они выделены на предыдущем этапе сепарирования.
В сепараторах для высокожирных сливок целесообразно получение минимального количества отложений твердого осадка в шламовом пространстве. Данные табл. 2 показывают, что в этом случае должно быть более трех колец при установке снизу. Желательно даже в таком сепараторе довести их до пяти. Но чрезмерное количество не должно допускаться,, так как при этом усложнится конструкция вставки, а также уменьшится объем шламового пространства барабана.
ВЫВОДЫ
1. Предлагаемая «вставка торможения», обеспечивающая оптимальную толщину периферийного-потока, позволяет создать дополнительное гидравлическое сопротивление потоку в шламовом пространстве, что способствует выравниванию нагрузок по высоте пакета тарелок и стабильности процесса отделения шлама в течение полного цикла работы сепаратора.
2. Наличие вставки предотвращает смещение зоны эффективного разделения и, следовательно, создаются условия для увеличения объема шламового пространства и удлинения рабочего цикла сепаратора.
3. Использование «вставки торможения» распространяется на все виды сепараторов с периодической выгрузкой осадка.
4. Съемная конструкция «вставки торможения» облегчает разгрузку барабана периодического действия от твердого осадка и сокращает время его выгрузки.
5. Не исключено применение «вставки торможения» для сепараторов с гидравлической выгрузкой осадка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сурков В. Д., Белоусов В. Ф. «Саморазгру-жающийся» сепаратор с механическим раскрытием барабана // Изв. вузов, Пищевая технология.— 1979.— № 1,— С. 82.
2. Сурков В. Д., Гуславский А. И., Белоусов В. Ф., Мунхоев Л. И. Бесприводные сепараторы с гибкой модульно-агрегатной системой переналаживания//Изв. вузов, Пищевая технология.— 1985,— ,№ 3,— С. 81.
3. Сурков В. Д., Белоусов В. Ф., Каримов Д. С. Авт. свид. № 1592050. Изобр., промышленные образцы, товарные знаки.— 1990.— № 34.
Кафедра технологии молока и молочных продуктов
Кафедра технологического оборудования и процессов отрасли Поступила 29.12.90
