Наукові основи ресурсозберігаючого розподілу овочефруктової суспензії на перфорованій поверхні

де t  проміжок часу від моменту, коли отвір був повністю відкритим

tчз – характерний час закупорювання

с – частина об’єму суспензії, що йде на утворення пробки,

tчз = vпр / (с  qo), (7)

де vпр – середній об’єм пробки, яка цілком закупорює отвір.

Очищення отвору описано вірогідною та детерміністичною моделями. Вірогідна модель припускає, що в результаті проходження била над отвором било з імовірністю ро цілком очищує отвір, або з імовірністю (1  ро) залишає його стан без зміни. Детерміністична модель виходить із припущення, що в результаті проходження била над отвором коефіцієнт відкриття змінюється таким чином, що коефіцієнт

io = (1 – +) / (1 –  –)  (8)

є стала величина. У (8) позначено +,  –  коефіцієнти відкриття до і після проходження била над отвором.

Середні за довгий час витрати напівфабрикату на виході з отвору, що очищується з імовірністю ро, становлять

qн/ф = qo po  t (1  c )  (1 – exp ( to /tчз) / (1 – (1 – ро)  exp ( to / tчз)), (9)

де   частка об’єму пробки, яка при очищенні отвору повертається в простір над перфорованою поверхнею.

Якщо прийняти ро = 1 – іо, то з (9) можна отримати середні витрати для детерміністичної моделі очищення отворів.

Аналіз рівняння (9) дозволяє виділити дві основні аналітичні моделі відокремлення напівфабрикату.

Модель витікання розбавленої суспензії подає середні за довгий час витрати обробленого напівфабрикату у вигляді

qвит = сер  qo, (10)

де сер – середній коефіцієнт відкриття отвору.

У випадку, коли to /tчз  0, з (9) одержуємо

сер = (1 – с  ) / (1+ to / (po  tчз)). (11)

Основною характеристикою в цьому випадку є коефіцієнт витрат

 = сер  о, (12)

де о – коефіцієнт витрат при витіканні дисперсійного середовища через повний переріз отвору.

Модель витікання розбавленої суспензії придатна, якщо виконується умова

to / (po  tчз)  0, 5.

Модель протирання описує розподіл концентрованої суспензії, якщо

to / (po  tчз)  2, 5.

У цьому випадку основний вплив на витрати напівфабрикату справляють процеси закупорювання та очищення отворів билами (рис. 4). Витрати розраховуються по формулі

qпрот = so   / to, (13)

де    товщина шару напівфабрикату, що відокремлюється після проходження над отвором била,

 = ро lпр (1 – с ) / с, (14)

де   доля об’єму пробки, яка повертається при очищенні отвору.

Вихід обробленого напівфабрикату на ділянці перфорованої поверхні dS відповідно до цієї моделі можна подати як

dВ = (    / to) dS, (15)

де   живий переріз перфорованої поверхні.

З (14, 15) витікає, що витрати напівфабрикату пропорційні вірогідності очищення отворів перфорації та швидкості очищення поверхні і зменшуються зі збільшенням умісту в суспензії часток, що закупорюють отвори.

Аналіз пересування сферичної частки (фруктової кісточки) билом інерційної протиральної машини дозволяє виділити види руху частки. Зміна руху відбувається в залежності від кута нахилу била до поверхні барабана (рис. 5).

Перекочування частки відбувається, якщо

fб < fкр (16)

ковзання по поверхні барабана має місце, якщо

f < fкр < fб, (17)

де f, fб – коефіцієнт тертя частки по перфорованій поверхні й билу

fкр – критичний коефіцієнт тертя,

fкр = Sin  / (1 + Cos ). (18)

Якщо fкр < min (f, fб), то кісточка затискується між билом і перфорованою поверхнею і руйнується.

Збереження кісточки від руйнації внаслідок зіткнення з робочими органами машини можливе за умови, коли

vy  vгр =  , (19)

де vy – складова швидкості кісточки, нормальна до поверхні робочого органа

vгр – гранична відносна швидкість кісточки

Е – кінетична енергія руйнації кісточки

kE  коефіцієнт, що враховує втрати кінетичної енергії кісточки.

У третьому розділі розглянуто обертальний і аксіальний рух продукту на окремих стадіях процесу розподілу суспензії в інерційній протиральній машині.

Відокремлення напівфабрикату відбувається під дією тиску, що створюється продуктом, який обертається в нерухомому барабані машини

р =   2  R  h (1 – h / 2R)  p, (20)

де p – коефіцієнт, що враховує відхилення фактичного епюра швидкості від епюра швидкості твердого тіла, яке обертається зі швидкістю .

Обертальний рух продукту в залежності від режиму роботи бил може бути плівковим або секційним.

При плівковому обертальному русі течію рідкого продукту в нерухомому барабані можна охарактеризувати товщиною шару плівки Нпл і частотою обертання продукту *, яка завжди менша від частоти обертання бил б. В роботі виведені й наведені відповідні залежності.

У випадку секційного обертального руху зазор між крайкою бил і перфорованою поверхнею ущільнюється частками баластових тканин. Продукт обертається зі швидкістю бил і інтенсивність інерційних сил значно