Расчет центробежной рушки с учетом особенностей скачкообразного движения семянки вдоль рабочей поверхности лопатки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

7. Влияние содержания высших спиртов в тройных систе -мах на точность предсказания равновесия пар-жидкость методом групповых вкладов / В.Г. Буряков, В.Н. Головченко, А.Ю. Оболенский и др.; Киев. технол. ин-т пищевой пром-сти. Киев, 1984. - Деп. в УкрНИИНТИ 14.01.1985 г., № 92Ук-85 Деп.

8. Головченко В.Н., Буряков В.Г. Предсказание равновесия жидкость-пар многокомпонентных смесей методом UNIFAC // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1988. - № 5. - С. 86-88.

9. Ачмиз Б .М. Совершенствование процесса брагоректи-фикации с учетом массопередачи в многокомпонентных смесях: Дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар: КубГТУ, 2000. - 158 с.

10. Короткова Т.Г., Касаковская В.В. Определение параметров группового взаимодействия неидеальных спиртовых смесей в системе жидкость-пар метода UNIFAC // Тр. КубГТУ. Т. 5. Сер. Процессы и оборудование пищевых производств. Вып. 1. - Красно -дар: КубГТУ, 1999. - С. 83-100.

11. Konstantinov Eu.N., Korotkova T.G., Achmiz B.M. Effect of multicomponent mass-transfer on the rectification calculation with allowance to heat balance // The First European Congress Chemical Engineering. Florence (Italy), May 4-7, 1997. Event 601 of EFCE.

12. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2 кн. - М.: Мир, 1989.

13. Константинов Е.Н., Короткова Т.Г., Устюжанино-ва Т.А. Двухзонная модель UNIQUAC для моделирования процессов разделения эфиро-альдегидной фракции // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2004. - № 5-6. - С. 88-92.

14. Устюжанинова Т.А., Короткова Т.Г., Константи -нов Е.Н. Моделирование равновесия спиртовых смесей с использо -ванием двухзонной модели UNIQUAC // Изв. вузов. Пищевая техно -логия. - 2004. - № 5-6. - С. 126-127.

15. Короткова Т.Г. Математическое моделирование экстрагирования касторового масла из гранул клещевины: Дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар: КПИ, 1993. - 157 с.

16. Константинов Е.Н., Короткова Т.Г. Квазихимиче-

ский метод описания адсорбционного равновесия для расслаиваю -щихся жидких смесей (основные соотношения) // Теоретические ос -новы химической технологии. - 1994. - 28. - № 3. - С. 243-250.

17. Константинов Е.Н., Короткова Т.Г. Квазихимиче-

ский метод описания адсорбционного равновесия для расслаиваю -щихся жидких смесей (расчетные уравнения и их практическое при -менение) // Теоретические основы химической технологии. - 1994. -28. - № 4. - С. 429-432.

18. Константинов В.Е. Математическое моделирование

экстрагирования из маслосодержащего сырья и равновесия в систе -ме капиллярно-пористое тело-жидкость: Дис. ... канд. техн. наук. -Краснодар, 2002. - 115 с.

19. Цебренко К.Н. Математическое моделирование процесса циклической экстракции масла: Дис. ... канд. техн. наук. - Красно -дар, 2003. - 137 с.

20. Рыжков Д.В. Совершенствование и моделирование процесса экстрагирования сахарозы при предварительной обработке свекловичной стружки структурообразующим веществом: Дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар, 2003. - 183 с.

21. Лобанов А.А. Математическое моделирование и совершенствование процесса экстракции масла из фосфолипидного концентрата: Дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар, 2003. - 178 с.

Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств

Поступила 19.01.05 г.

664.72.002.2

РАСЧЕТ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ РУШКИ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ СКА ЧКООБРАЗНОГО ДВИЖЕНИЯ СЕМЯНКИ ВДОЛЬ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЛОПАТКИ

В.В. ДЕРЕВЕНКО, С.Д. ЗАПОРОЖЧЕНКО,

Е.Н. КОНСТАНТИНОВ

Кубанский государственный технологический университет ООО НПП «РастСпецМасла»

Один из эффективных способов обрушивания масличных семян методом однократного удара реализован в центробежных рушках (ЦБР). В основе известной теории работы ЦБР лежат уравнения движения семянки, скользящей по лопаткам вращающегося ротора [1-6]. Эта теория с различной степенью полноты учитывает центробежную силу и силы Кориолиса, тяжести, трения о лопатку и диск, а также аэродинамическую силу сопротивления среды, обусловленную относительной скоростью частицы и воздуха. Во всех случаях считают, что сила трения, вызывающая износ плоских лопаток, непрерывно увеличивается по длине лопатки.

Однако экспериментальные данные по износу лопаток [7] противоречат общепринятой теории. Семянки совершают скачкообразное движение вдоль рабочей поверхности направляющей лопатки вращающегося роторного устройства в ЦБР типа МРЦ-5 и А1-МЦП. В точках удара лопатки по семянке возникают зоны износа [7].

Для описания движения семянки вдоль лопатки при таком характере перемещения рассмотрим схему треугольников скоростей семянки при первом ударе ее передней кромкой радиальной направляющей лопатки и при последующих ударах о ее рабочую поверхность (рис.1).

После первого удара лопаткой с начальным радиусом Я0 семянка отскакивает с результирующей скоростью движения ус, которую можно разложить на две составляющие: v0 - радиальную, равную скорости семянки, поступающей на лопатку роторного устройства; чТ - тангенциальную. Масса ротора во много раз больше массы семянки. Поэтому, учитывая, что семянка не является вполне упругим телом, можно записать

уг = ^0®(1+ к—д ) (1)

где ^ - начальный радиус лопатки, м; ю - угловая скорость враще -ния роторного устройства, с'1; к_д - коэффициент удара семянки подсолнечника о стальную поверхность.

После удара за время х1 семянка пролетает путь ^ = £ — Я0, откуда

£'=^(/; )2+(12 )2, (2)

Рис. 1

(3)

где /1 У 0 Х1, 12 УТХ1

За время полета семянки до следующего удара ро тор повернется на угол ф1:

ф1 = ЮХ1.

Из треугольника мАВ (рис. 1) определим

1я(юіі) = —2—,

Я0 + 11

с учетом (3) получим

V т.

ІЯ(ЮІ1 )=

(4)

(5)

Я0 + У0 т 1

(6)

Ус =

д/(у0)2 + (у)2 •

(7)

Из треугольника мАВ найдено расстояние от центра ротора О до точки В - места второго удара о рабочую поверхность лопатки.

Я 0 + 11 соб(ф)

(8)

откуда

р+ ф1 + я - у=я,

Р=У- фі.

(9)

(10) (11)

Тогда радиальная составляющая скорости (относительная) у0 после второго удара

У0 =УС С05(Р).

(12)

Тангенциальную составляющую, согласно теории удара [2], после второго удара можно записать в виде

ут = І ю+ к_д (І ю— ус 8Іп(Р)).

(13)

Расчет времени свободного полета и соответствующих скоростей при последующих ударах семянки о поверхность направляющей лопатки ведется аналогичным образом. В уравнениях (12) и (13) при определении тангенциальной составляющей не учтено следующее. Во-первых, возможность косого удара семянки, которая имеет сложную форму. Во-вторых, газодинамическое воздействие потока воздуха, а также динамический коэффициент трения семянки о поверхность лопатки, осложненный ударным воздействием. Поэтому при идентификации модели введен эмпирический коэффициент К, учитывающий эти эффекты.

Тогда выражение (13) запишется в виде

у'т = І ю+ к_д (Ь ю— Ку'с єіпф')).

(14)

Для нахождения времени полета х1 трансцендентное уравнение (6) решали численным методом на ЭВМ. Подставив найденное значение х1 в формулы (3),

(4), определили соответственно значения /1, /2 и ф1.

Результирующая скорость движения семянки после первого удара

Для определения численного значения коэффициента К обследовали комплект из 16 направляющих П-образных лопаток, входящих в одно роторное устройство ЦБР типа МРЦ-5, которое эксплуатировалось в производственных условиях. Длина направляющей лопатки 0,125 м, расстояние от центра роторного устройства до передней кромки лопатки (точка первого удара) 0,065 м. На рис. 2 представлено фото рабочей поверхности лопатки с характерными зонами износа (показана одна половина разрезанной вдоль П-образ-ной лопатки). На рабочей поверхности лопатки четко просматривается 6 зон износа, обозначенных цифрами 1-6 по ходу движения семянки. Средние центры зон износа соответствуют точкам удара.

Семянка после второго удара приобретает результирующую скорость \/с. Для ее расчета и расстояния от центра ротора до точки С, места третьего удара, нашли угол р между скоростями ус и у0

В результате идентификации математической модели по экспериментальным данным (таблица) найдено численное значение коэффициента К, равное 0,85.

Таблица

Номер обсле- Среднее расстояние между центрами лунок износа и роторного устройства, 1-102 м

дуемой лопатки 1 2 3 4 5 6

1 6,6 10 12,3 14,5 16 18,3

2 6,9 10,1 12,5 14,9 16,5 18,5

3 6,7 10 12,3 14,5 16,8 18,5

4 6,5 9,8 12,7 14,3 16,5 18,5

5 6,8 10,1 13,1 15 16,5 18,5

6 6,5 9,8 13 14,9 16,9 18,5

7 6,9 9,9 12,3 14,5 16 18,3

8 6,6 9,9 12,5 15 16,5 17,8

9 6,8 9,9 12,5 14,8 16,1 18,3

10 6,5 9,8 12,4 14,7 16,5 18

11 6,7 10 12,4 14,9 16,2 18

12 6,5 9,8 12,5 14,3 16,4 18,5

13 6,6 10,1 12,5 15,1 16,5 17,5

14 6,7 10 12,3 14,4 16,5 18,2

15 6,5 9,8 12,6 15 16,4 18

16 Среднее 6,7 9,8 12,7 14,8 16,5 18,5

значе- ние 6,7 9,9 12,5 14,7 16,4 182

Сравнение фактических расстояний между точками удара и их расчетных значений при К = 0,85 (рис. 3) свидетельствует о согласии теории и эксперимента (среднеквадратичное отклонение составляет 4,8%).

Полученные зависимости с достаточной точностью можно использовать при инженерных расчетах ЦБР для определения результирующей скорости семянки, вылетающей из роторного устройства.

Номера центральных точек лунок износа

—Ж— Экспериментальные данные —к=0.42 у=1.252 м/с Рис. 3

ЛИТЕРАТУРА

1. Масликов В .А. Технологическое оборудование произ -водства растительных масел. - М.: Пищевая пром-сть, 1974. - 440 с.

2. Белобородов В.В., Мацук Ю.П., Кириевский Б.Н., Кузнецов А.Т. Подготовительные процессы переработки масличных семян. - М.: Пищевая пром-сть, 1974. - 336 с.

3. Василинец И.М., Кузнецов А.Т. Аналитическое определение некоторых параметр ов работы рушки // Тр. ВНИИЖ. - 1970. - Вып. 27. - С. 50-55.

4. Кошевой Е.П. Технологическое оборудование предприятий производства растительных масел. - СПб.: ГИОРД, 2001. -368 с.

5. Теория работы центробежной рушки / В.А. Масликов, К.И. Исавцев, Л.В. Иосифова и др. // Изв. вузов. Пищевая техноло -гия. - 1982. - № 2. - С. 108-110.

6. Коваленко В.Н., Шкалето В.И. Особенности движения семян подсолнечника в центробежной рушке // Масложировая пром-сть. - 1984. - № 3. - С. 11-13.

7. Деревенко В .В., Выродов И.П., Запорожченко С.Д. Динамика движения семянок по рабочим лопаткам центробежной рушки и особенности их износа // Изв. вузов. Пищевая технология. -2004. - № 5-6. - С. 94-97.

Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств

Поступила 19.01.05 г.

663.25.001.8

КАФЕДРЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИНОДЕЛИЯ 80 ЛЕТ

Э.М. СОБОЛЕВ, В.Т. ХРИСТЮК, В.Е. СТРУКОВА

Кубанский государственный технологический университет

Старейшая в России кафедра технологии виноделия (с 2004 г. - кафедра технологии и организации виноделия и пивоварения им. А. А Мержаниана) была организована в 1925 г. доктором биологических наук, профессором М.Ф. Щербаковым. За 80-летнюю историю кафедры ее заведующими были выдающиеся уче-ные-энологи: лауреат Сталинской премии, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.М. Фро-лов-Багреев, лауреаты Ленинской премии, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г.Г. Агабаль-янц и доктор технических наук, профессор А.А. Мер-жаниан, профессор В.М. Лоза, теоретические исследо-

вания которых на много лет определили направления развития винодельческой промышленности. В настоящее время нет ни одного раздела технологии вина, в котором ученые кафедры не оставили бы заметный след.

Под руководством профессора А.М. Фролова-Баг-реева сложилось основное научное направление - разработка и совершенствование технологии игристых вин, которое стало базой для научной школы и в настоящее время остается на кафедре преобладающим.

Первым результатом работы школы стала организация производства шампанских вин периодическим способом, которая была высоко оценена правительством и послужила основанием для присуждения авторам Сталинской премии 1942 г. Лауреаты Ленинской