CC BY
22
УДК 664.03, 664.08
Влияние геометрических и кинематических параметров на объемную производительность червячного
нагнетателя.
Д.т.н. проф.: Арет. В. А., аспирант Васильев Д. А.
В статье приведены примеры расчета расхода различных конструкций нагнетателей для выявления влияния геометрических параметров шнека и скорости его вращения на расходные характеристики при переменном угле наклона винтовой линии.
Ключевые слова: оборудование, пищевая промышленность, экструдер.
В статье приведены примеры расчета расхода различных конструкций нагнетателей для выявления влияния геометрических параметров шнека и скорости его вращения на расходные характеристики при переменном угле наклона винтовой линии. Основной задачей исследования является выявление закономерностей влияния различных параметров червячного нагнетателя на изменение его расходных характеристик и наглядное представление этих зависимостей.
Расчеты проводились в программе Microsoft Excel 2002, затем по полученным значениям расхода в программе CurveExpert были найдены зависимости расхода от угла наклона винтовой линии при заданных параметрах. Данные полученные в ходе расчетов представлены в виде таблицы. После чего в математическом пакете Mathcad были построены 3-х мерные графики зависимости влияния различных геометрических и кинематических характеристик червячного нагнетателя на его расходные характеристики.
В статье рассмотрены случаи с переменным внешним диаметром шнекового нагнетателя, переменной глубиной червяного канала и случай, в котором переменной является скорость вращения червяка. Для каждого случая был проведен расчет расхода при различных углах наклона винтовой линии.
NN пп. Угловая скорость ю, с-1 Диаметр червяка D, см Глубина канала червяка H, см Формула для расхода
1 1 7.5 1.4 y=-232+22.35x-0.428x2 Среднеквадратическое отклонение = 4.831
2 1 6.5 1.4 у=-177.2+17.4х-0.313 5х2 Среднеквадратическое отклонение = 7.972
3 1 5.5 1.4 у=-78.96+10.09х-0.1812х2 Среднеквадратическое отклонение = 3.021
4 1 4.5 1.4 у=-31.94+5.933х-0.1029х2 Среднеквадратическое отклонение = 0.9665
5 1 3.5 1.4 у=-12.21+3.488х-0.056х2 Среднеквадратическое отклонение = 0.2081
6 1.5 6.5 1.4 у=-265.8+26. 103х-0.4702х2 Среднеквадратическое отклонение = 11.96
7 2.5 6.5 1.4 у=-443+43.504х-0.7387х2 Среднеквадратическое отклонение = 19.93
8 3.5 6.5 1.4 у=-620. 17+60.906х-1.097х2 Среднеквадратическое отклонение = 27.903
9 4.5 6.5 1.4 у=-797.4+78.307х-1.411х2 Среднеквадратическое отклонение = 35.88
10 1 6.5 1.2 у=-152.8+14.56х-0.2787х2 Среднеквадратическое отклонение = 3.203
11 1 6.5 1.6 у=-138.1+16.7х-0.3х2 Среднеквадратическое отклонение = 5.463
12 1 6.5 2 у=-97.65+17.76х-0.309х2 Среднеквадратическое отклонение = 3.002
Угол, град
Рис.1 График зависимости расхода от угла наклона и внешнего диаметра червяка
При построении данного графика скорость вращения червяка была принята равной 1 с-1, а глубина червячного канала 1,4 см.
Раек од, см^/с
Угол, град
Рис.2. График зависимости расхода от угла наклона и глубины червячного канала
При построении данного графика внешний диаметр червяка был принят равным 5 см , а скорость вращения червяка 1 с-1.
Угол, град
Рис.3. График зависимости расхода от угла наклона и скорости
При построении данного графика внешний диаметр червяка был принят равным 5 см , а глубина червячного канала 1,5 см.
Графики на рисунках и эмпирические формулы показывают возможности оптимизации параметров шнекового нагнетателя в рамках использованной теории, однако требуется экспериментальное уточнение полученных зависимостей, поскольку при выводе основной теоретической формулы сделаны существенные допущения. В частности, теория базируется на использовании зависимостей, вытекающих из представлений о механизме внешнего трения транспортируемой упруго-пластичной «пробки» по поверхностям червяка и цилиндра нагнетателя. При этом игнорируется гидродинамическая теория червячных нагнетателей, учитывающая внутреннее трение - вязкое течение в нагнетаемом материале.
