Определение основных параметров экспандера с электрическим нагревом корпуса шнека Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Анализ результатов показал, что: производительность экспандера зависит не только от технологических (температура нагрева, частота вращения) и конструктивных параметров (диаметр матрицы, шаг и высота витка шнека), но и от реологических свойств обрабатываемого материала находящегося в шнековой камере; потребная мощность на валу электродвигателя экспандера необходима не только для перемещения обрабатываемого материала шнеком вдоль шнековой камеры, но и на преодоление сил внутреннего и внешнего трения материала, которые зависят от реологических свойств этого материала; получена зависимость с помощью, которой можно определить количество теплоты, распределенной по участкам шнековой камеры и рассчитать температурный режим процесса экспандирова-ния в соответствии с заданными технологическими параметрами.

Таким образом, в результате проведенных исследований получены аналитические зависимости для определения расхода энергии на экс-пандирование фуражного зерна, которые согласуются с опытными данными лабораторных испытаний экспериментального образца экспандера. Разница не превышает 5 % при изменении

влажности исходного сырья в пределах от 11 до 26 %. Полученные зависимости и результаты экспериментальных исследований использованы при разработке методики расчета и проектирования экспандеров для линий комбикормовых заводов и цехов.

Список литературы

1. Шаршунов, В. А. Проблемы переработки фуражного зерна при производстве комбикормов и пути их решения / В. А. Шаршунов [и др.] // Известия БИА. - №2. - 1999. - С. 6-9.

2. Шаршунов, В. А. Направления совершенствования технологии обработки зерна при производстве комбикормов / В. А. Шаршунов [и др.] // Материалы общего собрания Академии аграрных наук Республики Беларусь. - Минск, 1999. -С.51-60.

3. Шаршунов, В.А. Технологические основы расчета и экспериментальные исследования процесса экспандирования. / В. А. Шаршунов [и др.] // Агропанорама. - 2000. - № 4. С 7 - 12.

4. Прессы пищевых и кормовых производств. Под редакцией засл. деятеля науки и техники РСФСР, А. Я. Соколова. М., «Машиностроение», 1973 г. С. 288.

УДК 631.363.636

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭКСПАНДЕРА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ НАГРЕВОМ КОРПУСА ШНЕКА

Козлов С.И., к.т.н., доцент, Чубукова Т.М., Мельник Д.Ю., инженеры

У О «Белорусская ГСХА»

Методика расчёта параметров экспандера с внешним нагревом шнековой камеры основана на определении значений технологических и конструктивных параметров.

Ключевые слова: экспандер с внешним нагревом шнековой камеры, технологические и конструктивные параметры.

Методика расчёта параметров экспандера с электрическим нагревом корпуса шнека основана на результатах теоретических и экспериментальных исследований [1-5] и включающая определение значений следующих параметров: технологических - температуры нагрева шнековой камеры, скорости вращения шнека, времени обработки материала в установке и мощности нагревательных элементов устанавливаемых на экспандере; конструктивных - длины шнека, пред-матричной камеры, длины и диаметра матричного канала диаметра.

При расчёте вышеуказанных параметров в

Methods of calculation of parameters of expander with external heating of auger chamber are based on the determination of values of technological and constructive parameters.

Keywords: expander screw with external heating chamber, technological and design parameters.

качестве исходных данных использовались определённые экспериментальным путём физико-механические характеристики зернового материала, а также производительность установки по конечному продукту.

Исходными данными для определения технологических параметров обработки зернового материала на экспандере являются: вид, влажность, объемная масса, коэффициенты трения зернового материала, производительность установки по конечному продукту.

На основании этих параметров выбираются режимы обработки материала из таблицы 1.

Таблица 1 - Режимы и технологические параметры процесса

Вид зерна \¥ % сош, с"1 тк1°с р, кг/м3 f

Рожь 19-26 4,0-5,0 190-200 0,67 0,29-0,81

Соя 17-24 3,5-4,5 185-195 0,55 0,2-0,59

Производительность установки по зерновому материалу рассчитываем по формуле [1]

/

Оъ=0,06п(КЖ)

ь2+ь,

ъ-

V 2соза у

(1)

Время необходимое для нагрева обрабатываемого материала до заданной температуры и мощность нагревательных элементов определяется из соотношения [3]:

t _ т.е. (ТК1 -Тн1 )+ш2с2(Т^-Т^) Р

н.э

Скорость вращения шнека можно получить из соотношения [1,4,5]

(2)

(о,„ =

¿Щ - /2 +(Р-О)со*а\

2(В - й?) V (В - сГ)1%(а + агсХ&2) + 2 + (В - с1) с об а]'

(3)

Конструктивные параметры установки рассчитывали исходя из технологических параметров процесса экспандирования зерна [1, 3, 5].

Таким образом, зная скорость продвижения материала и необходимое его время обработки можно определить длину шнека [3].

(

Ь =<а 8,

ш ш 1

1—

д.

- /2 № + {В - О) соэ а]

"Л

2{В-с/) V (В-с1)1»(а + ага«12) + 2/2[б/Л, +(1)-с!)соэа]

^•обр-

и матричного отверстия

Длина предматричной камеры определяется из соотношения

т = Р(1пРптах-1пРпо)

^/зРк.м

Диаметр канала матричного отверстия определяется из соотношения

ь,м [1п('//р||0 + Чал) - 1п(у/р, + )]

"^К.М

(4)

(5)

(6)

(7)

Зависимость для определения необходимой мощности нагревательных элементов, устанавливаемых на корпус шнека

Р _ (Тк1 -Тн1 )+ш2с2 (Тд -Тн2)

(9)

Таким образом, факторами, оказывающими влияние на качественные показатели получаемого продукта и энергоёмкость процесса высокотемпературной обработки зернового материала являются технологические параметры процесса: угловая скорость вращения шнека, температура шнековой камеры, которые в свою очередь определяются конструктивными параметрами установки: длиной шнека, предматричной камеры, длиной и диаметром матричного канала, видом зернового материала и его физико-механическими свойствами [1-5].

Для обеспечения устойчивого протекания процесса обработки зерна на экспандере с регулируемой предматричной камерой и внешними нагревательными устройствами элементного типа с минимально возможными энергозатратами и гарантированным качеством получаемого продукта необходимо иметь возможность выбирать (рассчитывать) вышеуказанные факторы на оптимальном или наиболее рациональном уровнях в зависимости от производительности установки и вида зернового сырья [1, 3 ,4].

Список литературы

1. Теоретические и экспериментальные исследования процесса экспандирования: актуальные проблемы механизации сельскохозяйственного производства: материалы межуна-родн. научн.-пркт. конф. (г. Горки, 12 - 14 октября 2000 г.) / ред.кол.: А.Р. Цыганов (отв. ред.) [и др.]; Бел. гос. с.-х. акад. - 4.2. Горки: БГСХА, 2000.-С. 206-214.

2. Исследование процесса экспандирования фуражного зерна ржи: ресурсосбережение и экология в сельском хозяйстве: материалы VII Республиканской научн. конф. студентов магистрантов и аспирантов посвященной 165-летию академии. (г. Горки, 19-21 апреля 2005 г.) ред.кол.: А.Р. Цыганов (отв. ред.) [и др.]; Бел. гос. с.-х. акад. -4.1. Горки, 2005 -С. 166- 168.

3. Выбор рабочей длины шнека экспандера для обработки фуражного ресурсосбережение и экология в сельском хозяйстве: материалы VII Республиканской научн. конф. студентов магистрантов и аспирантов посвященной 165-летию академии, (г. Горки, 19 - 21 апреля 2005 г.) ред.кол.: А.Р. Цыганов (отв. ред.) [и др.]; Бел. гос. с.-х. акад. -4.1. Горки, 2005 - С. 153 - 156.

4. Технологические основы расчета и экспериментальные исследования процесса экспандирования / Шаршунов В.А. [и др.] // Агропанора-ма.-2000. -№4. С 7 - 12.

5. Обоснование направления совершенствования технологии обработки зерна на основе «экструзии - экспандирования» / Шаршунов В.А. [и др.] // Известия Академии аграрных наук Республики Беларусь. - 2000. - № 3. С 23 -28.