CC BY
34
)ые отверстия ядра. Таким образом, термопары .ащищаются от воздействия ИК-лучей не только Ьторопластовыми трубочками, но и теплоизолиро-;анным подом. В связи с чем теплоприток по про-■одам незначителен, и статическая погрешность >динакова для всех измеряемых точек.
До начала измерений датчики градуировались
о известной методике и учитывалась погрешность атчика при обработке результатов измерений. Температуру рабочей камеры измеряли для изу-ения механизма тепломассопереноса между поверх-остью материала и рабочей средой при сушке. При аличии разности температур (температура ядер ыше, чем температура рабочей камеры) массо-теплоотдача интенсифицируется от поверхности атериала в сторону рабочей камеры.
Начальную и конечную влажность ядер опреде-яли гравиметрическим методом [5]. Начальная тажность 18,0%; конечная влажность ядер 9,2%; ?мпература камеры 60° С; плотность лучистого этока 4,6 кВт/м\
175
Из рис. 2 видно, что температура слоя, расположенного в глубине 1,5 мм, в течение всего процесса превышает температуру ниже расположенных слоев. Это обстоятельство приводит к выводу, что большая часть лучистой энергии поглощается ядрами урюка в слое глубиной 1,5—2 мм. Перепад температур до 15° С на длине 1,5 мм достигается за счет экспоненциального пропускания И К-лучей. За 6 мин сушки съем влаги составил 48,8% к исходной влажности (18%) ядра, но при этом ядра нагреваются более 100° С, поэтому непрерывный режим облучения не является оптимальным. При этом возникает вопрос о целесообразности использования прерывистого облучения, которое позволяет избежать перегрева материала, что очень важно для сохранения его качества, а также снизить расход электроэнергии. Дальнейшие исследования поля температур в ядре при сушке ИК-нагревом дадут возможность определить оптимальные режимы ///(-облучения ядер плодовых косточек.
ЛИТЕРАТУРА
1. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров.— 1, кн. 1 / Под общ. ред А. Г. Сергеева,—Л.: ВНИИЖ, 1975,—725 с.
2. Щербаков В. Г. Химия и биохимия переработки масличных семян.— М.: Пищ. прол,тЬ, 1977.— 165 с.
3. А р т и к о в А. А., Сафаров Л Ф., М а м а т-кулов А. X. Терморадиационная обработка мятки семян хлопчатника//Тез. докл. Всесоюзной научн. конф. «Разработка и совершенствование технологических процессов, машин, оборудования для производства, хранения и транспортирования продуктов питания».—
. М., 1987.
4. Г и н з б у р г А. С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов.— М.: Пищ. пром-сть, 1973.— 528 с.
5. Гинзбург А. С., Савина И. М. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов.— М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1982.— 280 с.
Кафедра процессов, аппаратов и автоматизации пищевых производств Проблемная научно-исследовательская
лаборатория Поступила 13.11.89
665.1.033.001.24
ЦВУХЖИДКОСТНАЯ МОДЕЛЬ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАСЛИЧНОГО МАТЕРИАЛА В ШНЕКОВОМ МАСЛООТЖИМНОМ ПРЕССЕ
А. 10. АВЕРБАХ. В. Н. ГЕРАЩЕНКО, Ю. П. КУДРИН. Ю. А. ТОЛЧИНСКИП Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина
'ечение масличного материала в канале шнеко-
0 маслоотжимного пресса имеет ряд особенное-, таких как проскальзывания на границах канала зависимость вязкости материала от давления, ичающих его от течения вязкой ньютоновской цкости. Эти особенности вытекают из того, что личный материал представляет собой двухфаз-) систему: твердая фаза — деформируемые части-материала и жидкая — масло. В результате те-ия такого материала в канале шнека развива-
1 давление — происходит выжимание масла из и фильтрация его через поровые каналы и щели
эрпусе вовне [1 ].
[ля определения движущей силы процесса — ления обычно используют прием инверсии, при
котором шнек считается неподвижным, а корпус вращается [2]. Рассматривается задача о продольном течении в канале прямоугольного поперечного сечения с движущейся верхней стенкой [2]. Применительно к прессу это означает, что благодаря большому углу подъема пера витка пресса и наличию заершенности корпуса материал можно считать прилипающим к верхней стенке [3]. На остальных стенках, которые образованы поверхностями шнека, материал проскальзывает (см. рисунок). Чтобы определить величину проскальзывания, использовали представления двухжидкостной модели. Материал движется в ней по тонкому слою смазки, которой является масло, где его скорость изменяется в зависимости от величины скорости на границе слоя
Хш течения, вызванного движением стенки, след; взять отношение Уг/ио для йР5/йг=0, а вызванж только градиентом давления — отношение величи Vг, при условии ш=0, к величине максималы скорости градиентного течения без скольжения. В зультате формулы для коэффициентов скольжег имеют следующий вид:
I
ду сіг Р) (г),
н а,
(1)
где о? скорость течения в канале;
Р*, РI давления в твердой и жидкой фазах
соответственно; а, /г — ширина и глубина канала; иг — скорость на границе слоя смазки; б — толщина слоя смазки;
—вязкость масла (смазки); а — коэффициент поверхностного натяжения масла;
/ — длина целого участка слоя смазки; г— координата вдоль канала.
В первом уравнении системы (1) угловые скобки означают усреднение по поверхности стенки с координатой у = к. Длину I имеет участок смазки между двумя соседними сухими контактами. Последние всегда имеют место ввиду того, что у частиц шероховатая поверхность. Слой смазки из промежутка между двумя элементами шероховатости выдавливается полностью ввиду высокой концентрации напряжений (см. рисунок).
Чтобы определить величину иг, воспользуемся квадратичным приближением для скорости течения в канале и2 такого вида:
иг =6Ра (л]
тух (а—х) , /г—у х (а—х)
]
х У (к—у) I « — л: у ІЇ-'-'і)1с, . ■ .
-4- І і1 ■ - V \ Я/ у .-----------■> , ■ ■ І д/' .• { I :Х\ -4-
* а а V ■«
х (а—х)у(к—у) /г2 <ІР5 а21г2 4ц5 йг
где
<Р[>, =(1/0 1 с1гР,(г).
•7
і 'а (х)
I
Схематические изображения: а — канала шнекового маслоотжимного пресса и масличного материала; б — контакта между частицами
до скорости стенки. В канале шнека всегда существует такой слой благодаря наличию масла внутри и снаружи частиц материала. Условия равновесия элемента объема масличного материала в прямоугольном канале выражают равенство сил давления и трения:
гі <Р/>і , , а |х5 ЭД/6+^(1/.
'' к ц, (1+2*) <Р,
Хр =2-
а И-5 1 +Рр(х)/24
1
/г М1+2х) <Р;^>1 , |0ст /^(*)/6+/7</(1 —х 1+2 к (1+2х)<Р,>,
Расход течения q вдоль координаты г в пряг угольном канале без проскальзывания и отжи должен быть перенормирован с помощью коэфс; циентов Хр. Получим:
■і, _да&гі2Г-(і
■ПЭД] -~№)
12 ц*
нр
+ 6к> (2-Ра И)] аг‘
Из формулы (5) следует, что при условиях: Хш = Хр~0 выражение для <7 переходит в известное е ражение для течения с прилипанием [2].
Для получения формулы вязкости следует р сматривать масличный материал как двухфазн гетерогенную среду. Отдельные частицы движу друг относительно друга .частично по пленк масла, а частично при сухом контакте. Характер! тикой сухого контакта является коэффициент т ния материала о материал [з. Для масличного ( териала его величина может быть больше едини ввиду шероховатости поверхности частиц и (ш поверхностного взаимодействия белка. Характер тикой жидкого контакта является вязкость мае и толщина межчастичной пленки. Условие ] венства силы трения в контактах совокупное частиц в единичном объеме силе трения в фикт ном гомогенном материале, который заменяет ге рогенный, с вязкостью 1^5 приводит к следующе выражению для |х5:
— вязкость масличного материала; да — скорость движения верхней стенки; /•■<((*), Рр(х) — формфакторы вязкого течения в прямоугольном канале [2].
В результате усреднения по х на поверхности с координатой у=Н получается следующая формула для скорости скольжения Vг'.
(йРв/йг)к—(|Хл/6/г) [6^(*)да —кРр(х)йР,/йг/4^] Ьг = цК 1 +2*)/6 <Р, >/ +(6|х.,//г) [ Ра(х)/6 +^( 1 /х)]
б =(р5/£),/:і.
7г = 2 (диі/дхк+диь/дхі)2, і, к =х, у, г,
В5
где б — толщина пленки масла;
(2) Е — модуль сжимаемости масличного маг
риала;
Ф — доля жидкого контакта.
Формулы (4) и (6) в совокупности доставля необходимую информацию для решения задачи о чении масличного материала в шнековом масло
жимном прессе. Из этих формул следует, что, ес преобладает жидкий контакт, то коэффициеи проскальзывания Хш, Хр определяются величні «жидкой» части вязкости и зависят от комплек Ф (й/к) (Рх/Е)1/3. Если же преобладающим яв. ется сухой контакт, то тогда коэффициенты проска, -(3) зывания Хт, Хр определяются величиной «сухс части вязкости и_зависят от комплекса (1 — Ф)<Рі>і, (а ж а).
Для получения коэффициентов проскальзывания
ВЫВОДЫ
1. Течение масличного материала в канале шне->вого маслоотжимного пресса может быть описано іухжидкостной моделью. В соответствии с этой эделью масло, которое содержится в порах между істицами и между частицами и поверхностями шне->в и корпуса, играет роль смазки.
2. Течение в канале с движущейся стенкой и гра-ієнтом давления характеризуется двумя коэффи-іентами проскальзывания, с помощью которых эжно определить скорость течения масличного зтериала на стенках канала.
3. Вязкость масличного материала зависит от дав-:ния масла в порах между частицами и давления в
177
твердой фазе и обусловлена эффектом смазки слоев
масла между частицами и сухого трения между ними.
ЛИТЕРАТУРА
1. Технология производства растительных масел/В. М. Ко-пейковский. С. И. Данильчук, Г. И. Гарбузова и др.; под ред. В. М. Копейковского.— М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1982,— 416 с.
2. Б е р н х а р д т Э. Переработка термопластичных материалов.— М.: Химия, 1965.— 747 с.
3. М а с л и к о в В. А. Технологическое оборудование производства растительных масел.— М.: Пищ. пром-сть, 1974,— 440 с.
Кафедра общей химической технологии,
процессов и аппаратов Поступила 20.06.88
66.021.32.001.5
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ НА МАССОПЕРЕДАЧУ ГАЗ—ЖИДКОСТЬ
П. П. ЕРМАКОВ, Г. П. ТИЩЕНКО
Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт
Для интенсификации процесса массопередачи пищевой технологии применяют различные мето-31 воздействия, в том числе акустические колеба-1Я. В настоящее время отсутствует теория, объяс-тощая достаточно полно механизм влияния высо-эчастотных колебаний на массоперенос. Поэтому ^сказываются разноречивые мнения о влиянии на эоцесс массопередачи амплитуды и частоты акус-[ческих колебаний [1, 2].
На развитие представления о механизме переноса гщества через границу раздела фаз существенное шяние оказали исследования многих видных уче-.IX [3, 4]. Наибольшее распространение получила эдель обновления поверхности контакта фаз, ос-эвы которой заложены в работах Стабникова и игби.
Рассмотрим процесс массопередачи на основе эедставлений о существовании в объеме жидкости шородных вихрей, равномерности диссипации гергии и положения Хигби об обновлении поверх-эсти контакта фаз. В основу данной диссипатив-зй модели принято допущение о том, что коэффи-яент перемежаемости равен единице, а на гра-гце раздела фаз отсутствуют поверхностно-актив-ж вещества. Для определения диссипации энергии в жидкости, обусловленной вязкостью (X, выделим 1ементарную кубическую ячейку объемом (IV с тиной ребер йх, с1у, <1г. Известно, что при градире скорости йШ/йх диссипация энергии вихрей объеме будет:
сіг (<1ШУ
'е<1рт=Л-ш)
(1)
;е £=\1(1'№/(1х — касательное напряжение трения, Па;
йР =йу-йг — площадь боковой грани ячейки, м2;
^ =йг/<1'М' — время сдвига противоположной грани куба на расстояние, равное ёг.
Существующие в потоке турбулентные вихри разгром йе обусловливают пульсации скорости в по->ке Ди?, поэтому градиент скорости возможно задать следующим образом:
йх
АУР
(2)
где а„ — коэффициент.
Подставим (2) в (1) и получим значение диссипации энергии в турбулентном потоке
(АУРУ
(3)
Из уравнения (3) определили:
АИР 1 Ге ...
йв V '
В соответствии с предложенной моделью опре-
делим время т контакта вихреи:
ТД \У’
где ах — коэффициент.
Подставим (4) в (5) и получим:
(5)
(6)
Исходя из полученной зависимости, определим путем подстановки в известную формулу Хигби значения т коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:
(7)
(8)
где а
коэффициент.
Во многих исследованиях принимают а я» 0,4. Точный расчет процесса массопередачи осложняется существованием на поверхности жидкости ПАВ и различных включений. Кроме того, турбулентные вихри гасятся за счет действия сил поверхностного натяжения ст. Поэтому на поверхности жидкости образуются две меняющиеся во времени и по раз-
3 Заказ 0266
