CC BY
22
роцессы ,973. —
1 о г и -
ульсная нов / / '8-100. і В. А.
ЭН6НТОВ «. П|)ОМ-
— об с. Ьования 975. —
55.041
0В
ІТИЧНО
'й вен-юлни-
ІЄННОЄ
т кри-
Ґ
жить, меше-іющем І нуля шаль-іатуре ’С'Из
этого следует, что современные хлебопекарные печи эксплуатируются в наименее экономичном режиме, поскольку температура рабочей смеси в них составляет 500—600°С. Незначительное уменьшение расхода топлива при дальнейшем снижении температуры смеси, вызванное, как установлено, переходом к преимущественно конвективному способу обогрева, неприемлемо. В этом случае резко возрастает коэффициент рециркуляции, а также расход газов в канале и, пропорционально его третьей степени, затраты механической энергии на их перемещение. Например, при температуре смеси 400°С коэффициент рециркуляции равен 19, тогда как при 600°С, при прочих равных условиях, — 2,9.
Важным элементом нагревательной системы современной печи является плоский греющий канал. Соотношение конвективной и лучистой составляющих теплового потока через рабочую стенку канала зависит от его высоты, изменение которой в ту или иную сторону ведет к соответствующему увеличению одной и уменьшению другой составляющей. Это не позволяет сделать однозначный вывод о влиянии высоты канала ка расход топлива, не прибегнув к расчету. Полученная зависимость (кривая 2) свидетельствует, что с уменьшением высоты плоского канала конвективная теплоотдача активизируется в большей степени, чем снижается лучистая; следовательно, чем меньше высота, тем канал будет экономичнее. Однако уменьшение высоты канала вызывает рост аэродинамического сопротивления, а также может привести к неравномерному обогреву пекарной камеры по ширине. В большинстве конструкций отечественных и ряде зарубежных печей высота канала составляет 5 см, что, по-видимому, является оправданным решением по теплотехническим показателям и технологичности конструкции.
Значительные резервы повышения экономичности печей заключены в химическом составе продуктов сгорания (кривая 3). Известно, что излуча-тельная способность последних зависит от содержания в них воды. Благодаря наличию зоны гиг-ротермической обработки тестовых заготовок, куда для поддержания высокой влажности среды подается большое количество технологического пара, представляется возможным использовать часть отработанного пара, обычно выбрасываемого в атмосферу, для увеличения к.п.д. хлебопекарной печи. Нами предложен один из вариантов реализации такой системы [2]. Часть отработанного технологического пара и паров упека отбирается из пекарной камеры за зоной увлажнения и направляется в теплообменник, где подогревается уходящими из печи дымовыми газами, после чего подается в топочное устройство.
выводы
Установлено, что уменьшение температуры газов в камере смешения при соответствующем росте коэффициента рециркуляции ухудшает экономичность печи.
Предложено повысить к.п.д. печи за счет отбора отработавшего технологического пара и использования его в качестве теплоносителя, для чего можно оснастить печи дополнительным теплообменником.
ЛИТЕРАТУРА
1. Д у д к о С.Д. Теплотехнические аспекты повышения экономичности современных хлебопекарных печей / Проблемы влияния тепловой обработки на пищевую ценность продуктов питания. — Харьков, 1990. — С. 2б8.
2. А.с. 1611310 СССР. Хлебопекарная печь / С.Д. Дудко, В.И. Теличкун, А.В. Ковалев и др. — Опубл. в Б.И. —
. 1990. —№45.
Кафедра машин и аппаратов хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств Поступила 13.01,93
66.067.5.001.24
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЦЕНТРИФУГ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
С.В. ДАНИЛИН
Краснодарский политехнический институт
Для оценки производительности центрифуг непрерывного действия по суспензии (сахарному утфелю) предложено исходить из основных конструктивных параметров: нормальной площади фильтрующей перегородки ФП ротора и средней напряженности центробежного поля ротора НЦПР
[1]. Другие авторы используют для этого абсолютную (номинальную) площадь ФП ротора и максимальный фактор разделения [2]. Этот вопрос требует уточнения.
Пусть в лопастной ротор центрифуги, вращающийся с угловой ‘скоростью (О , поступает суспензия плотностьюрс (см. рисунок). При этом на лопастях образуется слой продукта (суспензии, осадка) толщиной /г, измеряемой перпендикулярно ФП.
Фильтрация жидкости происходит в направлении действия вектора Е НЦПР, равного численно о2г, поэтому фактическая толщина продукта /г", участвующая в процессе и измеряемая в направлении действия Е, будет:
COS а
(1)
где а — угол подъема профиля ФП лопасти.
К выводу уравнения производительности фильтрующей инерционной центрифуги: а — лопастной ротор; 6 — коническии; в — цилиндрический
Качество осадка (влажность, чистота, доброкачественность, цветность сахара) при прочих равных условиях будет определяться соотношением времени центрифугирования t и толщины продукта/i .
При равномерном движении вдоль лопасти скорость продукта
у ’ ,7 Г. (2)
где / — длина профиля ФП лопасти.
Массовая производительность центрифуги по суспензии есть массовый расход суспензии, равный произведению ее плотности на объемный расход. Поэтому массовую производительность по суспензии можно выразить следующими зависимостями:
Q = pevb hc г = pc^b z h§ cos а, (3)
где b — ширина ФП лопасти (сита);
hc — толщина слоя суспензии по нормали к ФЯ; г — число лопастей в роторе;
С
Нс — толщина слоя суспензии в радиальном направлении, т.е. вдоль вектора НЦПР.
Заметим, что произведение 1Ьгсоб а есть проекция площади ФП на эквипотенциальную цилиндрическую поверхность, перпендикулярную Е, иначе — нормальная площадь ФП ротора Ап:
Ап. = 1Ьгсоб а , (4)
а величина I со$ а есть нормальная длина профиля ФП лопасти 1п.
1П = I соэ <1 . (5)
Таким обрззом,
Е
ф . °£.^Л._-Л.г рс Ап[ (Е,и ) = щп (Е,т ) Ап, (6)
где \/( = /(£, ю) — обратная функция зависи-
мости времени центрифугирования от НЦПР и влажности осадка
' Е
Цп = рс А с1\Е,т ) — удельная производительность центрифуги по суспензии, приходящаяся на единицу нормальной площади ФП, при прочих равных условиях также зависящая от НЦПР и влажности осадка.
Поскольку величина Е по длине лопасти переменна, то с учетом того, что фильтрация происходит в ламинарном режиме, а с меняется по длине лопасти почти линейно, можно ввести понятие средней (среднеинтегральной) НЦПР, которая определяется зависимостью:
, 2 Е - 1 / £Л = / г<И ,
1 (О (О
. или в приближенных расчетах:
(7)
Е «• Еср = <» ?ср —
? 2 (П + Г2)
Г ...---------------------
(8)
где
ЕСр — среднеарифметическая напряженность;
Гер — средний радиус ФП:
(Г1+Г2)
Гер -------
где
гь гг — соответственно начальный и конечный полярные радиусы профиля ФЯ.
Таким образом,
Q = <}n(Ecp, w) Ап- (9)
Формула (9) применима и к коническим роторам, для которых
Ап = Л (П+ Г2) I COS а , (10)
где О И Г2 — соответственно меньший и больший радиусы ротора;
I — длина образующей конуса.
Если угол « изменяется по длине I (безразлично, в лопастном или коническом роторе), вместо
адиаль-
> векто-
> проек-
шл и нд-Ею Е,
гл*
[ (4)
«а про-
(5)
(6)
зависи-
гирова-
осадка
аитель-[ензни, у нор-прочих ясящая ка.
и пере-юисхо-I длине онятие рая оп-
(7)
I .
(8) ряжен-
И КО-1рофи-
рото-
(Ю)
боль-
1ЭЗЛИЧ-
вместо
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 5-6, 1993 75
величины cos а следует вычислять эквивалентный (усредненный) косинус угла а или косинус эквивалентного угла аэ , т.е.
COS аэ =■ COS а = у / COS a dl . (11)
(0
Тогда
Ап = A COS аэ = A COS а . (12)
Формула (9) показывает, что производительность инерционной центрифуги прямо пропорциональна удельной производительности, зависящей для данной суспензии от НЦПР и влажности осадка, и нормальной площади ФП ротора, т.е. ротор инерционной центрифуги с конструктивны-v ми параметрами Ап и Еср и толщиной продукта .^эквивалентен цилиндрическому ротору, имеющему такую же абсолютную площадь и такую же НЦПР, в котором продукт толщиной А, равной hE, имеет время пребывания t от загрузки до выгрузки.
В пользу того, что в формуле (9) необходимо учитывать именно нормальную площадь ротора, а не абсолютную, свидетельствуют также опытные данные, которые показывают, что удельная производительность, подсчитанная по нормальной площади ротора, при переходе на другой профиль лопастей при той же влажности осадка варьирует меньше, чем удельная производительность, подсчитанная по абсолютной площади ротора.
Зависимость qn от ЕСр для w = const, как показывают опыты [2, 3], в диапазоне
qn а 0,5 кг/(м2-с) можно апроксимировать линейной зависимостью:
qn = ao+ai Еср (13)
или выражая г\ в формуле (8) через гг и радиальный коэффициент kr = ''1/^2:
£2
qn = ao+ai — (1 + М , (14)
где £2 = а>2Г2 .
Значения величин а о и a i зависят от физических свойств суспензии и требуемой влажности осадка. Например, для сахарного утфеля последней кристаллизации с параметрами: средний размер кристаллов 0,3-10’ м, вязкость жидкой фазы 2,1 Па с (с учетом подогрева утфеля), массовая концентрация 0,4 — для некоторых значений w из опыта получили:
w, % Oq, кг/(м2-с) а^.10-5 кг с/м
8 -0.15 4,58
12 -0.10 6.67
16 - 0,10 8,33
20 - 0.06 9,83
Стандартной чистоте желтого сахара 95,5%, получаемого из утфеля последней кристаллизации, соответствует влажность 12%. Следовательно, для этой влажности имеем:
<7п = - 0,10 + 6,67-10-5 ЕСр , кг/(м2- с).
Используя значение qn, можно дать более точную оценку производительности некоторых центрифуг непрерывного действия при центрифугировании утфелей последней кристаллизации (см. таблицу).
Таблица
Модель центрифуги. фирма Диа- метр рото- ра. м ^ср ■ м/с2 Лп\ м2 Qn • кР(м2с) Q, кг/с (т/ч)
ФВИл-1061К-2 1.06 13100 2.11 0,76 1,60 (5,75)
ФПИ- 1321К-01 (Сумское МПО) 1.32 17430 1,37 1,05 1.05 (5,17)
В5 (Боско, Италия) 1,37 19100 1.48 1,16 1.72 (6.18)
ФВИ-1061К-03 (техпроект) 1.06 19190 3.82 1.17 4.46 (16.08)
Таблица показывает, что лопастная центрифуга модели ФВИл-1061К-2, изготовленная в 1976 г , находилась на уровне современных установок, а модели ФВИ-1061К-03 по техпроекту превосходит самую мощную по производительности коническую центрифугу В5 фирмы Боско в 2,5 раза.
ВЫВОДЫ
1. Получена расчетная формула для оценки производительности центрифуг непрерывного действия по их основным конструктивным параметрам.
2. Центрифуги с лопастным роторот благодаря большой площади ФП ротора по производительности превосходят центрифуги с коническим ротором.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сахарная промышленность. —1984. — № 6. — С. 30—33.
2. Известия вузов. Пищевая технология.—1981. — № 5. — С. 54—56.
3. Химическое и нефтяное машиностроение. — 1990. — № 10. — С. 8—10.
Кафедра гидравлики и гидравлических машин
Поступила 281)6.93
