CC BY
44
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ИНТЕНСИФИКАТО-РА ДЛЯ ОЧИСТКИ МОЛОКОПРОВОДОВ
В. Ю. Матвеев, старший преподаватель кафедры «Технический сервис» ГБОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»
Аннотация. В настоящее время существуют различные методы интенсификации очистки молокопроводов доильных установок. Мы подробно изучили пневмомеханический интенсификатор с активными рабочими органами. Ряд полученных результатов представлен в данной статье.
Ключевые слова: доильная установка, интенсификатор, вакуумметрическое давление, частота вращения.
Качество заготовленного на фермах молока определяет его технологические свойства, как сырья для дальнейшей переработки, при этом важнейшими показателями являются: количество соматических клеток, кислотность и бактериальная обсемененность. Последние напрямую зависят от санитарного состояния доильных установок и оборудования для охлаждения молока. Одним из перспективных методов интенсификации очистки молокопроводов доильных установок является разработка устройства с вращающимися рабочими органами.
Эффективность работы предлагаемого устройства зависит от соотношения скоростей линейного (Ул) и вращательного движения (ю), которые, в свою очередь, зависят от величины разряжения, скорости прохождения воздуха через устройство и других факторов.
С помощью видеокамеры было зафиксировано прохождение устройства через контрольный участок трубы, который был разбит на участки длинной 5 см. Опыты проводили в 3-х кратной повторности. Полученные данные были обработаны с использованием программы Adobe After Effect 7.0. На рис. 1 показано прохождение устройства очистки через контрольные метки, обработанные в данной программе. Для молокопроводов диаметром 49 мм были получены следующие результаты (табл. 1).
Рис. 1. Прохождение устройства очистки через метки в экспериментальном молокопроводе
По полученным результатам был построен график зависимости скорости линейного и частоты вращательного движения от вакуумметрического давления (рис. 2).
Проанализировав полученные результаты, для проведения дальнейших исследований нами было поставлено условие, что после впуска устройства очистки устанавливали кран подачи воздуха таким образом, чтобы величина разряжения составляла 20 кПа. При таком разряжении будет соблюдено основное условие ю > VI.
Таблица 1. - Результаты исследования зависимости скоростей при линейном и вращательном движении устройства очистки от скорости воздушного потока
Скорость воздушного потока, м/с Вакуумметрическое давление, кПа Скорость линейного движения устройства очистки, м/с Частота вращения устройства очист--1 ки, мин
0 75 0 0
0,4 70 1,09 0
1,3 65 0,94 0
2,2 60 0,81 0
3,1 55 0,70 0
4,0 50 0,61 0
5,3 45 0,54 40
6,7 40 0,48 83
7,0 35 0,43 119
8,4 30 0,40 154
9,7 25 0,37 175
11,1 20 0,35 198
12,4 15 0,33 204
14,7 10 0,27 207
16,1 5 0,21 210
Вакуумметрическое давление, кПа
1 ,2
0,8
06
0,4
0,2
О
Рис. 2. Зависимость скорости линейного и частоты вращательного движения от вакуумметрического давления:
1 - частота вращения, мин-1; 2 - линейная скорость, м/с
При исследовании влияния диаметра отверстий для прохода воздуха были изготовленные десять образцов устройств с разным диаметром отверстий. Фото чистящих элементов некоторых образцов показаны на рис. 3. Полученные результаты представлены в табл. 2.
Рис. 3. Чистящие элементы с различным диаметром
воздухопроводных каналов
Таблица 2. - Зависимость частоты вращения движений чистящего элемента от диаметра воздушных отверстий
№ опыта Диаметр отверстий воздухоотводящих каналов, мм Частоты вращения чистящего устрой--1 ства, мин
1 7 107
2 8 123
3 9 131
4 10 156
5 11 172
6 12 191
7 13 195
8 14 203
9 15 211
10 16 214
отверстий воздухоотводящих каналов
Проанализировав полученные результаты, мы пришли к выводу, что при увеличении диаметра отверстий, частота вращения так же увеличивается. Диаметр отверстий в устройстве для очистки молокопровода при использовании материала типа «поролон» должен составлять 12...13 мм, так как с уменьшением диаметра резко снижается количество вращательных движений ухудшающих чистящий эффект. А при диаметре 14 мм и выше снижается плотность контакта материала с трубой, из-за этого чистящий эффект также снижается. При использовании материала типа «резина» диаметр может составлять от 12 до 16 мм без снижения чистящего эффекта. При использовании материала типа «щетина» ее густота не должна быть слишком редкой, так как это может привести к снижению чистящего эффекта.
На основании предыдущих исследований было проверено три основных материала, которые в настоящее
время используются для очистки молочных линий: поролон, резина, щетина. Диаметры отверстий в первых двух материалах составляли 13 мм, количество отверстий 4 шт, расположенных равномерно по окружности через 45°.
После того как в трехходовой кран подавали испытуемые устройства, вакуумметрическое давление регулировали от 30 до 10 кПа соответственно, а количество вращательных движений фиксировала камера.
Таблица 3. - Частота вращения устройства в зависимости
от материала
№ п/п р Р вак кПа Частота вращения, мин-1
поролон резина щетина
1 30 157 133 169
2 25 183 171 186
3 20 195 191 207
4 15 201 194 213
5 10 207 202 216
Анализируя полученные экспериментальные данные, можно сделать вывод, что частота вращения при вакууме в 20 кПа от материала практически не зависит и изменяется в незначительных пределах.
Вторая часть лабораторных исследований состояла из нахождения оптимального количества лопастей и угла атаки приводного устройства.
Проверки влияния угла атаки и количества лопастей осуществлялось в Нижегородском государственном инженерно-экономическом институте.
очистки:
1 - щетина; 2 - поролон; 3 - резина
Контур профиля (рис. 6) должен очерчиваться плавными кривыми. С целью уменьшения потерь энергии потока входную кромку необходимо выполнить утолщенной и закругленной, а выходная кромка должна быть по возможности тонкой (толщина определяется условиями прочности).
Рис. 6. Схема потока в осевом вентиляторе:
1 - кожух; 2 - всасывающий патрубок; 3 - аппарат, направляющий воздух; 4 - непрофилированные лопасти
На характер работы лопастного колеса существенное влияние оказывает «угол атаки», измеряемый между касательной к средней линии лопасти на входе и направлением набегающего потока (рис. 7). Угол атаки должен быть положительным, так как поток набегает с рабочей стороны лопасти.
ІЇапрвИмние бращения
Рис. 7. Поток при различных углах атаки
При больших положительных углах атаки происходит отрыв потока преимущественно с тыльной стороны лопасти, что приводит к значительным потерям энергии потока. Оптимальное значение углов атаки зависит от изгиба профилей и находится в диапазоне 0... + 4°.
На графике (рис. 8) приведены результаты исследований различных лопастей приводного устройства. На графике иллюстрируются лопасти для 2-х, 3-х, 4-х, 6-ти, 8ми и 10-ти лопастных устройств очистки молокопроводов.
Из графика видно, что оптимальным является 3-х лопастное устройство.
Таким образом, исследовав пневмомеханический интенсификатор для очистки молокопроводов доильных установок, пришли к следующим выводам:
лопастей приводного элемента:
1 - 2 лопасти; 2 - 3 лопасти; 3 - 4 лопасти; 4 - 6 лопастей;
5 - 8 лопастей; 6 - 10 лопастей
1. Исследование кинематических режимов работы чистящего устройства с активным рабочим органом показывает, что частота вращения приводного элемента линейно возрастает от 0 до 210 об/мин, при изменении вакуума от 5 до 75 кПа, при этом линейная скорость изменяется в пределах от 1,09 до 0,21 м/с.
2. Аэродинамические исследования различных типов вентиляторов показали преимущество трехлопастного вентилятора с углом атаки до +4° при варьировании разряжения от 5 до 55 кПа.
3. Оптимальное число воздушных каналов равно 4, а их диаметр равен 12.. .13 мм.
4. Исследования показали, что частота вращения практически не зависит от материала, из которого изготовлен пыж.
Литература
1. Жмырко, А. М. Обоснование параметров и режимов работы системы мойки молокопровода доильных установок для доения коров в стойлах: - дисс... канд. тех. наук. - Зерноград, 2005. - 159 с.
2. Мамедова, Р. А. Интенсификация циркуляционной промывки доильных установок: - дисс. канд. тех. наук. - Москва, 2008. - 163 с.
RESULTS OF RESEARCH PNEUMOMECHANICAL INTENSIFICATOR FOR CLEARING MILK WIRES
V. Y. Matveev, the senior teacher of the chair “Technical service ”, the Nizhniy Novgorod State engineering-economic Institute.
Annotation. Now there are various methods of an intensification of clearing milk wires milking machines. We have in detail studied pneumomechanical intensificator with active working bodies. A number of the received results are presented in given article.
Keywords: a milking machine, intensificator, vacuum metric pressure, frequency of rotation.
