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

Так как площадь поперечного сечения канала есть функция от у, который изменяется от 0 до h, то уравнение (V—42) можно записать в таком виде:

В формуле (V—45) первые два слагаемых являются вынуж­ денным потоком, зависящим от конструктивных размеров прес­ са, что было обозначено как Qi. Два других слагаемых пред­ ставляют противоток, обозначенный как Q2 и зависящий от гра-

dp

диента давления — , изменяющегося в зависимости от положе- dl

ния регулировочного конуса. Следовательно,

Величину противотока в зазоре между ниткой витка и внут­ ренней поверхностью зеера для экструдеров исследовал Г. Шен­ кель [53] применительно к прессованию пластмасс. Шенкель рассматривает щель, образующуюся между ниткой витка и внут­ ренней поверхностью зеера, в которую под действием градиента

давления — течет вязкая жидкость. При использовании для dl

этого случая тех же уравнений Навье — Стокса и при рассмотре­ нии их как одномерной задачи Шенкелем получено расчетное уравнение для определения величины противотока

где б — ширина зазора между вершиной нитки и внутренней поверхностью зеера, м;

а — ширина верхней части нитки, м.

2 2 3

Как уже указывалось, шаг нитки на витке выполнен не пол­ ностью; поэтому образуется угол разрыва, в который проходит часть мезги, образуя еще один противоток. Исследования В. А. Масликова и П. И. Чечевицина [54] показали, что вели­ чина этого противотока

Таким образом, производительность пресса может быть оп­ ределена по формуле (V—35), или

Так как отношение суммы противотоков к вынужденному по­ току является коэффициентом возврата Кв, то производитель­ ность шнекового пресса

q — qi (1 — Кв).

Нетрудно заметить, что коэффициент возврата состоит из

Qi

где К2 = уг~— отношение противотока вдоль винтового канала к вынужден-

Qi

ному потоку;

Qs

К3 = —“ — отношение противотока через нитку к вынужденному потоку;

VI

„<?4

д4 = —— — отношение противотока в угол разрыва нитки к вынужденному

VI

потоку.

Таким образом, каждый из этих потоков—это отношение од­ ного из противотоков к вынужденному потоку.

Если подставить в эти равенства значения соответствующих потоков, то получим расчетные уравнения для вычисления со­ ставных частей коэффициента возврата

224

В настоящее время вычислить приведенные коэффициенты невозможно из-за отсутствия таких величин, как вязкость мезги и градиент давления; однако коэффициент возврата легко опре­ деляется экспериментально-расчетным путем.

И. II. Колпаков [45] определил производительность форпрес-

п, од/чин

са ФП, работающего на подсолнечных семенах, в зависимости от частоты вращения шнекового вала при неизменной ширине вы­ ходной щели. Обработав эти данные, мы получим зависимость Кв от частоты вращения шнекового вала:

Нанося эти данные на график (рис. V—18), получаем зави­ симость Кв от частоты вращения шнекового вала. Из графика видно, что эта зависимость является линейной, параллельной оси абсцисс. Это значит, что практически Кв не зависит от часто­ ты вращения шнекового вала. Поэтому коэффициент возврата является функцией одной переменной — степени зажатия конуса,,

т. е. K„= f(6).

При исследованиях было установлено, что коэффициент возв­ рата резко изменяется при изменении ширины выходной щели. Обработка данных А. М. Голдовского для хлопковых семян, И. П. Колпакова и автора для подсолнечных семян позволила найти эту зависимость. Оказалось, что данная зависимость кри­ волинейная и представляет собой убывающую кривую, асимпто­ тически приближающуюся к оси абсцисс (рис. V—19).

Коэффициент возврата изменяется от 0,725 до 0,506 при из­ менении ширины выходной щели от 6 до 12 мм. При математи-

ческой обработке полученных опытных данных получено эмпи­ рическое уравнение для вычисления коэффициента возврата для пресса ФП

где б — ширина выходной щели, мм.

По формуле (V—33) можно определить производительность пресса по поступающей мезге; если же в это уравнение ввести выход мезги из семян, то получим производительность пресса по семенам (в кг/ч)

4 7 1 0 D3 Ln (1 — Ф) р (1 — АГВ)

где Вм — выход мезги из семян, %.

Анализируя полученное уравнение (V—33) или (V—55), мож­ но сделать несколько полезных выводов.

1. Производительность пресса изменяется в зависимости от диаметра, причем очень резко, так как диаметр входит в урав­ нение в квадрате.

2. Производительность пресса увеличивается при повышении объемной массы поступающей мезги. Обычно объемная масса подсолнечной форпрессовой мезги составляет 450 кг/м3; при предварительной подпрессовке мезги в питателе объемную массу

ееможно увеличить, что и осуществляется в прессе МПЭ-1.

3.При уменьшении коэффициента возврата производитель­ ность пресса повышается. Это может быть достигнуто при ис­ правном состоянии витков и ножей и при уменьшении выход­ ного сопротивления за счет увеличения ширины выходной щели.

4.Увеличение частоты вращения шнекового вала также по­ вышает производительность пресса. Если величину

4 7 1 0 D 3 L (1 — 4 4 Р ( 1 — У в )

Вм

из формулы (V—55) обозначим 'через а, то формула Для опре­ деления производительности пресса примет вид

Q = ап.

На графике это уравнение даст прямую, проходящую НщнД начало координат. Следовательно, производительность пресса! линейно изменяется при изменении частоты вращения вала прес­ са. В такой же зависимости находится производительность прес­ са и от объемной массы мезги и от величины (1—Д о ­

определить производительность пресса в зависимости от ко­ эффициента возврата, который непосредственно замерить невоз­

можно, трудно.; поэтому удобней пользоваться зависимостью вида

Q = /(«)■

2 2 6

Такая зависимость для пресса ФП показана на рис. V—20, где кривые производительности нанесены при различных часто­ тах вращения шнекового вала. Этот график позволяет устано­ вить производительность пресса по мезге в зависимости от ши­ рины выходной щели и частоты вращения шнекового вала.

О,

n iiu мел ги

Рис. V—20. Производительность шнекового пресса типа ФП в зависимости от частоты вращения шне­ кового вала и ширины выходной щели пресса.

Для окончательного установления режима работы пресса нужно учесть и качественную сторону процесса, т. е. масличность получаемой ракушки.

Можно рекомендовать режимы, которые обеспечивают малую частоту вращения шнекового вала и большую толщину ракуш­ ки, так как при таких режимах расход энергии на работу прес­ са наименьший.

Вообще при эксплуатации прессов производительность их мо­ жет быть изменена только путем регулирования частоты враще­ ния вала и коэффициента возврата. Остальные переменные для данной конструкции пресса являются величинами постоянными. Регулировать производительность изменением частоты враще-

кия шнекового вала следует только в крайнем случае. Объясня­ ется это тем, что при увеличении скорости вала увеличивается мощность, необходимая для работы пресса, и уменьшается вре­ мя пребывания мезги в прессе, что повышает масличность ра­ кушки.

Для уменьшения производительности пресса выгоднее изме­ нять коэффициент возврата, т. е. ширину выходной щели В этом случае время пребывания мезги в зеере увеличивается, следовательно, масличность ракушки уменьшается.

УПРУГИЕ СВОЙСТВА МЕЗГИ И РАБОТА, ЗАТРАЧИВАЕМАЯ НА ЕЕ СЖАТИЕ

При прессовании в шнековых прессах очень важно знать уп­ ругие свойства мезги, так как это позволяет определить давле­ ние, которое создается в прессе. Эти свойства мезги позволяют также определить работу, затрачиваемую при ее прессовании Упругие свойства мезги изучают по диаграммам прессования, Координатами которых являются удельное давление — степень

•сжатия. Степень сжатия е — это отношение первоначального объема мезги к конечному. Это безразмерная величина, показы­ вающая, во сколько раз уменьшился объем мезги при действии определенного удельного давления.

Изучение подобных диаграмм прессования для подсолнечной мезги [76] показало, что зависимость между давлением, которое испытывает мезга, и степенью ее сжатия при определенной тем пературе и влажности описывается уравнением степенного вида

Из этих же диаграмм установлено, что между давлением и влажностью мезги существует зависимость показательного вида

Поэтому удельное давление, влажность и степень сжатия мез­ ги связаны между собой соотношением

Зависимость между действующим удельным давлением и температурой жарения и прессования очень сложная и мало при­ годная для практического применения. С другой стороны, поль­ зоваться уравнением с четырьмя переменными опытными коэф­ фициентами (а, т, п и k) также неудобно. В связи с этим опыт­ ные коэффициенты приняли постоянными, но ввели коэффициент Ь, зависящий от влажности мезги и ее температуры жарения. В этом случае эмпирическая зависимость будет описываться уравнением (удельное давление в МПа)

2 2 8