CC BY
38
щей рп при V = const воспользуемся формулой аддитивности
• pH ( 1- W, )
р =^----------•
1- w
Кратность вычисляли на основе экспериментальных исследований при трех повторностях по формуле
b = •рад, где vc ^ - объем монолита вещества.
^-.в
Математическая аппроксимация зависимости кратности от текущей влажности w в процессе сушки при отсутствии усадки и известной начальной влажности Wj представлена ниже. Обозначив кратность, как функцию b (w), получим: начальная пористость баклажанов П = 0,13; пересчитаем ее на кратность
Р. = 1#- = 1,149. Текущая плотность р (с) = рн€ч н€ч,
где рнач, снач - соответственно начальная плотность и содержание сухих веществ: рнач = 970 кг/м3, снач =
р (с )с
= 0,06 кг/кг. Текущая кратность Р(—) = р. — при
рн€чСн€ч
отсутствии усадки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ильясов С.Г, Красников В.В. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1978. - 359 с.
2. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. - М.: ГИТТЛ, Гостехиздат, 1954. - 408 с.
Кафедра технологических машин и оборудования
Поступила 22.11.04 г.
621.824.002.5
УСЛОВИЯ ЗАХВАТА ТВЕРДОЙ ЧАСТИЦЫ ДВУМЯ ВАЛКАМИ
В.П. БОРОДЯНСКИИ
Кубанский государственный технологический университет
В пищевой промышленности широко распространены технологические машины с валковыми рабочими органами - вальцовые станки, валковые измельчители и др. При проектировании таких устройств используются зависимости, по которым можно определить, каких размеров твердую частицу (шарик радиусом г1) могут захватить два одинаковых валка с учетом их размеров и угла трения [1]. Существует мнение [2], что твердое тело может быть захвачено двумя валками при угле захвата а больше угла трения ф, если внешней силой помогать заталкивать в межвалковое пространство это тело. При рассмотрении условий захвата двумя
одинаковыми валками нами уделено внимание этому вопросу.
Кроме того, не вполне четко, по нашему мнению, рассмотрены условия захвата частицы валками разного диаметра [3]. Это позволяет представить явление захвата в другой интерпретации, которая методологически согласуется с теорией взаимодействия материала с рабочими органами технологических машин. Эта теория, в которой рассматривается элементарная физическая модель взаимодействия, будет представлена в последующих публикациях.
Рассмотрим условия захвата частицы в межвалко-вое пространство и определим максимальный ее размер при одинаковых размерах валков.
Частица 3 радиусом г3 (рис. 1) вводится в межвалковое пространство, образуемое валками 1 и 2, с которыми она будет контактировать в точках А1 и А 2. Так как валки одного размера, то А1А 2 параллельна межосе-вой линии О1О2 валков. Если тело 3 находится в равновесии, то и равнодействующие Р13 и Р23 равны, противоположно направлены и будут проходить по линии А^А2. Следовательно сумма их составляющих
(1)
При угле у = а, между Р1 п3 и Р13 (соответственно Р2П3 и Р23), равном углу трения у = а = ф, векторный много -
^ рп \ 23 \х|;=а=(р К pn \ \23
\PV k \ \V AW k
Л1.
V Рп
угольник будет замкнутым (рис. 2, а). При угле у < ф он будет тем более замкнут, так как Р,2, как и Р2Т3, будет меньше, чем при угле ф, это создает запас сил трения, необходимых для втягивания частицы в конусный канал. Таким образом, условием захвата частицы является
a < j .
(2)
Если же у > ф, то векторный многоугольник оказывается незамкнутым (рис. 2, б). Чтобы его замкнуть, т. е. выполнить требования равновесия, необходимо добавить минимальную силу Р (рис. 2, в). В этом случае уравнение примет вид
Р" $P3 $P" $ P3$Рз = 0.
(3)
5
cos a, =
O,B О, А,
Г, $'
Г, $ Г3
(4)
Угол а1 равный у для условий захвата должен быть меньше угла трения ф. Поэтому в (4) заменим а1 углом трения ф и определим максимальный радиус частицы г3, которая может быть захвачена поверхностями валков:
Г, $■
5
Гз =-
cos j
— Г,.
(5)
Чтобы представить (5) в относительных параметрах, разделим левую и правую части на г1 и обозначим относительный размер частицы К3:
Г,$ Ы1
к, = Гз=-Г
КГ $ ■
Kd
cos j
cos j
—1
(6)
где к = -2-; K5 = -.
Таким образом, чем больше радиус валков, зазор 5 и угол трения ф, тем больших размеров частица может быть ими захвачена.
При 5 > 0 зависимость (6) имеет вид
K з =-
1
-1.
cos j
(6 ')
Максимальная толщина полосы 4 (рис. 1), которая может быть захвачена:
hH = A 1Ar= 2 r3cos j.
(7)
После использования (5) зависимость (7) примет
вид
hH = г, $ — —г, cos j
Теперь частица 3 находится в равновесии, но не затягивается в сужающийся канал, а скользит по поверхностям валков; чем больше угол a (угол у), тем большую силу Р необходимо приложить к частице при одинаковых нормальных составляющих.
Во всех случаях, когда у > j, увеличение силы Р3 не приводит к захвату частиц , так как с увеличением Р3 будут возрастать нормальные составляющие Р"3 и P2n3 и соответственно Р3, Р23. Силовой многоугольник при a > j не будет изменяться, только масштаб сил будет иной, поскольку углы a = у и j остаются постоянными.
Для случая, когда ri = r2, легко определить максимальные размеры частицы (условие у < j).
Рассмотрим треугольник О1О3В (рис. 1):
или
hH = Г,
,$ — - cos j 2
(8)
Условия захвата при разных диаметрах валков в принципе аналогичны условиям при одинаковых валках, т. е. у < j, а b = 2у = a1 + a2 (рис. 3).
Для определения максимального радиуса частицы r3 рассмотрим треугольник А1О3А2.
AC
----= cos у, но так как условием захвата является
y < j, то
Г, <-
AC cos j
(9)
2
2
Г
г
2
Для определения величины АС необходимо рассмотреть отрезок Н1Н2
Н1Н2 = ricos у + 2 AC + r2 cos у,
(10)
MO 2 H2 O2 - H1O1
O1O2
O1O2
или
r1 $ r2 $ 5
2 cos у
(Г - r2)cos у
2 cos у
к = • к = 5 • к = r3
Kr = > K5 = > K3 = >
r 1 r 1 r 1
где - относительный размер валков; Г5 - относительный зазор; Г - относительный радиус захватываемой частицы.
но НН2 = ОМ, так как ОМпараллельна НН2 и НгОг =
нм.
ОМ наклонена относительно линии центров ОО2 на угол 1.
Тогда
(11)
(12)
sin 1 = r2sinу -risinу .
r1 $ r2 $ 5
Тогда (10) можно представить
Н1Н2 = О1М = r1cos у + 2 r3cos у +
+ r2 cos у = (ri + r2 + 5) cos 1. (13)
После подстановки значения cos 1 из (12), решая относительно r3, получаем
(r2 - r1 )sin у
(r1 $ r2 $ 5) cosarc sin- 2 1
K3 = -3- <(1$ Kr $K5), r
. (Kr - 1)sin j cos €rcsi^^—r---- ----
1$ Kr $ K5
2cos j (1- Kr )cos j 2cos j '
(15)
При Kr = 1 и 5 = 0 зависимость (15) преобразуется в 1
(6 ')K3 <-
-1.
(14)
При значениях у < ф получаем максимальный размер г3 частицы-шара, который может быть захвачен в межвалковое пространство при заданных параметрах
т\, г2, 5, ф.
Зависимость (7) целесообразно представить в относительных параметрах, т. е. все размеры отнести к размеру меньшего валка г. Обозначим
cos j
Влияние относительного размера двух валков Kr на величину относительного размера шара К3, который может быть захвачен поверхностями валков, показано на рис. 4 (зазор 5 = 0).
Разность диаметров валков оказывает влияние на размеры захватываемой частицы, особенно при относительно малых значениях Kr 0 - 4 и больших коэффициентов трения j 30 - 35°. При малых значениях f= tg j изменение К3 при увеличении Кг незначительно. Это видно и по кривым на рис. 5, где при увеличении j от 10° до 35° для валков Kr = 10 величина К3 возрастает в 16 раз.
По зависимости (15) можно определить величину r2
К3 для всех отношений — = Kr, но когда r2 ® ¥, т. е. r1
валок 2 преобразуется в плоскость, то для этого частного случая можно использовать более простую зависимость. Исходя из построений (рис. 6), определяем минимальный радиус захватываемой частицы r3.
к,ол
0.3-
0.2-
К'-Ю / \ /у Ч Ж f
у
r\Kr=i ¿VtLtr.v G Li
10
20
30 35 <р
r3 =
Рис. 6
(г 1 + г3) 008 2 у = т\ + 5 - г3,
или
Г3 =-
(1 — ооэ 2 у) + 5
1+ ооэ 2 у
Максимальный размер г3 будет при у = ф г1 (1 — ооэ2 ф)+ 5
гз <■
1+ ооэ 2 ф
В относительных параметрах
( 1 — ооэ 2 ф) + К5
К <
1+ ооэ2 ф
(16)
(17)
(18)
(19)
Максимальная толщина пластины кн, которая может быть захвачена валком и плоскостью:
Ьн = 2 г3 ооэ ф.
ВЫВОДЫ
(20)
Так как а1 = 2 у (равнобедренный треугольник А1ВО1 подобен треугольнику АО'Аг), то отрезок ОМ можно представить как разность О1В2 - В2М1 или
1. Для захвата частицы валками необходимо, чтобы прямые касательные к валкам в точках контакта частицы образовали угол захвата Р не больше, чем два угла трения ф, Р < 2 ф.
2. При разных размерах валков прямая, соединяю -шая точки контакта, проходит под углом 1 к линии центров валков, что определяют плечи к\ и к2 равнодействующих Р13 и Р23. Отношение этих плеч - отно-
^1 Г1
шение радиусов валков — = —.
Л2 г2
3. Если угол Р > 2 ф, то для удержания частицы в контакте с валками необходима дополнительная сила Р3, которая тем значительнее, чем больше угол р.
4. Любая дополнительная сила Р 3 не может помочь захватить твердую частицу в межвалковое пространство, если Р > 2 ф.
ЛИТЕРАТУРА
1. Соколов А.Я. Технологическое оборудование предпри -ятий по хранению и переработке зерна. - М.: Колос, 1967. - 481 с.
2. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки. - М.: Металлургия, 1980. - 320 с.
3. Ковалевский В.И. Обоснование конструктивных параметров валкового механизма по условию втягивания продукта в межвалковый зазор // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2003. - № 4. - С. 98-101.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 22.11.04 г.
ПАТЕНТЫ
Патент на изобретение №2 2249959, ЯИ МПК 7 А 21 Б 8/02, 2/36. Способ приготовления хлебобулочного изделия / А. А. Петрик, Н.Н. Корнен, З.Т. Тазова и др. Заявка № 2003129923; Заявл. 10.10.2003; Опубл. 20.04.2005.
Способ включает приготовление теста путем смешивания всего количества муки, воды, соленого раствора и дрожжей, введение в тесто улучшителя окислительного действия, брожение теста, его разделку, расстойку и выпечку тестовых заготовок. В качестве улучшителя используют порошок из семян чечевицы, полученный путем их измельчения в две стадии: дробление и тонкое измельчение во вращающейся по спирали пленке толщиной 0,1-0,5 мм при температуре 30-40°С. Количество порошка из семян чечевицы составляет 3-10% к массе муки. Способ предусматривает также дополнительное введение в тесто сахара - до 7% к массе муки. В результате улучшается качество
хлебобулочного изделия, повышается его физиологическая и пищевая ценность, увеличиваются сроки сохранения свежести.
Патент на изобретение № 2243989, ЯИ МПК 7 С 11 В 1/00. Способ подготовки масличных семян к хранению и переработке / С.К. Мустафаев, О.В. Попов, Е.П. Корнена и др. Заявка № 2003138167; Заявл. 31.12.2003; Опубл. 10.01.2005.
Способ включает разделение семян на две фракции и раздельную сушку каждой из них. Фракции разделяют по влажности нелипидной части семян: первая -14,5-20,5%, вторая - 20,5-26,5%. Первую фракцию сушат при температуре не более 55°С, после чего охлаждают до 2-10°С и направляют на долгосрочное хранение. Вторую - при температуре 65-75°С, охлаждают до 10-20°С и направляют на кратковременное хранение и переработку.
