Наукові основи ресурсозберігаючого розподілу овочефруктової суспензії на перфорованій поверхні

де В1, В2 – вихід напівфабрикату на стадіях відокремлення дисперсійного середовища й тканин, що запасають

В2,   вихід тканин, що запасають поживні речовини, в машині з нескінченно довгим перфорованим барабаном

l вих – товщина шару напівфабрикату, що відокремлюється при проходженні над отвором била, у випадку, коли над перфорованою поверхнею знаходиться вихідна суспензія.

Аналіз показує, що машина може працювати в одному з таких режимів: пусковому, накопичення баластових тканин і вивантаження відходів.

Аналіз сил, які діють на відходи, дозволяє сформулювати умову, при якій відходи утримуються у барабані машини

Fв / P  fв – tg , (36)

де Fв  сила тиску на бічну грань об’єму відходів із боку суспензії, яка перебуває на стадії відокремлення тканин, що запасають

Р – сила, що діє на масу відходів із боку била

fв – коефіцієнт тертя відходів по поверхні била.

Умову (34) можна подати у вигляді

Lвідх.  Lутр = 2 Н / 3 (fв  tg), (37)

де Lутр – гранична довжина зони ковзання відходів, при якій вони утримуються у барабані машини.

Якщо умови (35, 37) не виконуються, то маса продукту, що перебуває на стадії ковзання відходів, переміщується під дією прикладених до неї сил у бік патрубка для вивантаження відходів. Швидкість осьового переміщення відходів становить

vy = б  R  tg, (38)

де   кут підйому гвинтової лінії, по якій переміщуються відходи

 = Аrc Sin (sin + (Fб / P) Cos  f’б  Cos), (39)

де f’б  коефіцієнт тертя ковзання по поверхні била.

У розділі 5 описано експериментальні установки, методику проведення експерименту та результати комплексного експериментального дослідження.

В результаті дослідження виявлено, що тиск, який створюється за рахунок обертального руху продукту в нерухомому барабані інерційної машини, визначається рівнянням (20). При цьому у діапазоні Re = (2…50)  104 і h / R = (0, 2…0, 6) коефіцієнт p не перевищує 1, 1 і з точністю  0, 005 описується рівнянням

p = 1, 227 – 0, 038  lg Re. (40)

Експериментально підтверджена правомірність використання теоретичних залежностей (21... 25), які описують вільну поверхню продукту в барабані машини. Коефіцієнт гідравлічного опору рідини при цьому становить сf = (0, 0082... 0, 0092) і наближається до величин, відомих в гідравліці відкритих потоків. Коефіцієнт внутрішнього тертя відходів під час розподілу суспензії зерняткових культур в інерційній машині залежить від виду сировини й режимів роботи машини. За результатами дослідження цей коефіцієнт знаходиться в межах (0, 4... 0, 7). Коефіцієнт тертя відходів по перфорованій поверхні залежить від виду сировини, колової швидкості і за результатами дослідження змінюється від 0, 25 до 0, 60.

Розподіл овочефруктових культур на перфорованій поверхні досліджено на прикладі томатної, яблуневої та абрикосової суспензії. При цьому діаметри отворів перфорації становили (0, 415 0, 8 2, 9) мм, колова швидкість бил – (5, 7 11, 3 15, 7) м/с. За рахунок зміни ширини зазору між робочою крайкою бил і ситовим полотном змінювали режими роботи бил: з ущільненням зазору між билом і ситовим полотном та без ущільнення зазору.

Усі досліджені режими можна розділити на дві групи: режими, при яких розподіл закінчується повним закупорюванням перфорованої поверхні (табл. 2) та режими, при яких спостерігається відокремлення обробленого напівфабрикату (табл. 3). Щоб забезпечити відокремлення напівфабрикату, необхідно використовувати режими роботи бил з ущільненням зазору між билом і перфорованою поверхнею, вибирати колову швидкість бил, яка перевершує границю, що призводить до закупорювання отворів.

 

Таблиця 2. Режими, при яких спостерігається повне закупорювання отворів

Сировина що

переробляється Діаметр отвору, мм Режим роботи бил Колова швидкість бил, м / с

Томатна суспензія 0, 415 Без ущільнення зазору  5, 7

Яблунева

суспензія 0, 415 Без ущільнення зазору  11, 3

З ущільненням зазору  5, 7

2, 9 Без ущільнення зазору Усі досліджені режими

Абрикосове пюре-напівфабрикат 0, 415 Без ущільнення зазору  11, 3

2, 9 1, 2 Без ущільнення зазору Усі досліджені режими

 

Таблиця 3.

Режими, при яких спостерігається відокремлення напівфабрикату 

Сировина, що

переробляється Діаметр отвору, мм Режим роботи бил Колова швидкість бил, м / с

Томатна суспензія 0, 415 Без ущільнення зазору  5, 7

З ущільненням зазору Усі досліджені режими

Яблунева суспензія 0, 415 Без ущільнення зазору  11, 3

З ущільненням зазору  5, 7

Абрикосове пюре-напівфабрикат 0, 415 Без ущільнення зазору  11, 3

 

Експериментально підтверджено існування таких механізмів закупорювання отворів перфорації при витіканні суспензії:

Утворення пробки на бічній поверхні отвору. Явище спостерігається, коли розміри часток у (4... 10) разів менші за розміри отвору. Пробка періодично змивається струмом суспензії, що витікає, при цьому коефіцієнт витрат зростає зі збільшенням товщини шару продукту в машині й описується залежністю (9). Коефіцієнт відкриття отвору знаходиться в межах (0, 5... 0, 9).

Утворення