Файл: Масликов, В. А. Технологическое оборудование производства растительных масел учеб. пособие.pdf

п

(V—32)

60

Формула для определения производительности в массовых единицах (в кг/ч) принимает вид

где р — объемная масса мезги, кг/м3.

Последняя формула может быть переписана в виде

Q = 47, 1D~3 Ln (1 — i];) р.

Как отмечалось выше, при движении по зеерному барабану мезга частично проворачивается. Кроме того, при сборке зеерного барабана и шнекового вала между ними остается зазор 2—3 мм. Так как нитка на витке не имеет полного шага, то на торце витка образуется некоторый центральный угол (около 50°), ничем не перекрываемый.

Щель и открытый центральный угол обусловливают переход прессуемой мезги через нитку витка; при этом мезга как бы возвращается к питающему витку. То, что мезга переходит через нитку витка, подтверждают следующие обстоятельства, выявлен­ ные на работающих прессах.

1. В р е м я п р о х о ж д е н и я м е з г и по з е е р у . Оно не совпадает с расчетным временем; действительное время прохож­ дения мезги всегда больше рассчитанного.

является результатом перехода мезги через нитку. Если предпо­ ложить, что этот износ является не следствием возврата мезги,, а результатом увеличения окружной скорости витка (за счет увеличения его диаметра), то износ нитки должен происходить по прямой, согласно прямолинейной зависимости окружной ско­ рости от диаметра. Таким образом, усиленный износ вершины нитки может быть вызван только переходом мезги через нее. Эта трактовка подтверждается также теоретическими соображе­ ниями.

В самом деле, если рассматривать виток, нитка которого де­ лит объем, занимаемый мезгой, на две части, то увидим, что справа от нитки давление, действующее на мезгу, больше дав­ ления слева, т. е. pi>P\-

Так как прессуемая мезга является материалом пластичным,, то при сжатии она стремится «выползти» из данного объема. При этом она устремляется в щель между ниткой и внутренней

2 1 »

v

и з м е н е н и и п о л о ж е н и я р е г у л и р о в о ч н о г о у с т р о й ­ ства. Известно, что при изменении положения регулировочного устройства производительность пресса также меняется. На пер­ вый взгляд это необъяснимое и даже противоречивое явление. Однако вызвано оно тем, что при изменении положения регули­ ровочного устройства изменяется противодавление, под действи­ ем которого мезга переходит через нитку витка. Если противо­ давление увеличивается, то возрастает давление на мезгу р2; по­ этому мезга в большем количестве будет переходить через нит­ ку. Следовательно, питающий виток заберет меньше мезги и про­ изводительность пресса снизится.

пресса производительность его снижается. Это объясняется тем, что при износе витка зазор между ниткой витка и внутренней поверхностью зеера увеличивается; поэтому увеличивается и ко­ личество мезги, переходящей через нитку.

Все выше отмеченные явления уменьшают производитель­ ность пресса, потому они должны быть учтены в уравнении для производительности. Для учета этих явлений введем в уравне­ ние так называемый коэффициент возврата Кв- Этот коэффици­ ент показывает, какая часть мезги от общего потока переходит через нитку витка. Следовательно, уравнение для производитель­ ности шнекового пресса можно записать в таком виде:

Коэффициент возврата отображает реологические свойства прессуемой мезги и условия, в которых происходит прессование. Поэтому коэффициент возврата не может оставаться постоян­ ной величиной; он будет изменяться с изменением качества пос­ тупающей мезги и режима работы пресса. Таким образом, фор­ мула для производительности шнекового пресса может быть записана в таком виде:

где А — некоторая величина, отображающая производительность пресса в зависимости от его конструктивных размеров и объемной массы материала.

Так как мезга в первом приближении может рассматривать­ ся как весьма вязкая жидкость, то можно проанализировать течение ее внутри зеера с точки зрения гидродинамики.

Как следует из формулы для производительности шнекового пресса, при его работе внутри зеера возникают два потока: один — вынужденный поток, вызываемый вращением шнекового

2 2 0

вала и направленный вдоль винтового канала (Qi); второй— противоток, вызываемый градиентом давления, появляющимся в результате противодавления выходящей из пресса ракушки.

Второй поток может быть разделен на несколько потоков: противоток вдоль винтового канала, вызванный градиен­ том давления (Q2) ; противоток в зазор между вершиной нитки

ивнутренней поверхностью

Так как скорости вынужденного потока Vi и противотока v2 направлены вдоль винтового канала, то будем искать решение для суммарного одномерного потока Q1,2 .

Для нахождения поля скоростей этого потока воспользуемся уравнениями Навье—Стокса и применим метод, который исполь­ зуется при изучении экструдеров, т. е. обращенное движение вин­ та и зеера. При обращенном движении, т. е. когда рассматри­ вается неподвижный развернутый виток и движущийся над ним зеер, значительно упрощаются выкладки. Из-за малой скорости движения мезги пренебрегаем массовыми и инерционными си­ лами; поэтому уравнение Навье—Стокса упростится, и для од­ номерного потока оно может быть записано в виде

где Ц] 2 — скорость результирующего потока вдоль канала витка, м/с;

р— коэффициент динамической вязкости мезги, Па-с;

р— давление, Па;

х, у, z — текущие координаты.

Начало координат выберем так, как показано на рис. V—17. При течении мезги в канале скорость d1i2 в д о л ь о с и х изменя­ ется незначительно, и снижается эта скорость только у стенок ка­ нала, т.е. при х — 0 и x = b (b — ширина винтового канала). Та­

ким образом, уравнение Навье—Стокса принимает вид

221

Интегрируя это уравнение дважды по у, получаем

Подставляя постоянные интегрирования в уравнение (V—38) „ получаем распределение скорости результирующего потока мез­ ги по глубине канала

Величина результирующего потока (в м3/с)

где F — площадь поперечного сечения винтового канала, м2.

Для определения площади поперечного сечения канала при трапецеидальной форме нитки выделим в поперечном сечении его на расстоянии у от основания полоску шириной dy. Элемен­ тарная площадь этой полоски

dF = Wx (у) dy,

где W^y)— ширина канала на расстоянии у от его основания, равная [(f—&)+ + 2 tg Рг/] -ccs а, м;

t — шаг нитки витка, м;

b—ширина нитки витка у основания, м;

р —угол наклона грани нитки, град.

Обозначим (/—fr)cos а = W — ширина канала у основания, тогда

222