Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf

однослойное движение совокупности частиц; послойное движение совокупности частиц.

Под движением одиночной частицы понимают такое переме­ щение частиц на сите, при котором отсутствует взаимное их влияние, т. е. нет соударений между ними.

Однослойное движение совокупности частиц, как правило, характеризуется их взаимным влиянием.

Рис. 12. Сортировочные ситовые машины:

а — схема качающегося сита, б — трясун.

Послойное или многослойное движение совокупности частиц возникает вследствие различия коэффициентов трения нижнего слоя по ситу и вышележащих слоев относительно друг друга. При послойном движении имеет место и самосортирование частиц в слое благодаря тому, что частицы, отличающиеся меньшими

тивоположными свойствами поднимаются в верхние слои.

Для просеивания частиц продукта необходимо обеспечить его перемещение относительно сита; это перемещение создается возвратно-поступательным, круговым поступательным и вибра­ ционным движением плоских сит, а также вращательным дви­ жением барабанных сит.

Возвратно-поступательное движение наклонных сит (рис. 12, а и б) широко применяемых в сортировочных машинах, осу­ ществляется кривошипно-шатунным или эксцентриковым меха­ низмом. Для того чтобы частица перемещалась по ситу, привод­

ной вал должен иметь такую частоту вращения, чтобы силы инер­ ции, действующие на частицу, превышали силу трения ее о сито.

Минимальная частота вращения вала п (в об/мин), при ко­ торой обособленная частица будет перемещаться вдоль сита, на­ ходится по уравнению

(39)

где <р— угол трения частиц, ф=32-^35°; а — угол наклона сита, а = 10-М2°; г — радиус кривошипа, м.

Следует отметить, что приведенная зависимость является при­ ближенной, так как она характеризует перемещение обособлен­ ной частицы. В действительности же на сите обычно перемеща­ ется слой частиц, взаимодействующих между собой.

Изображенный на рис. 12,6 плоский качающийся грохот (трясун) на пружинящих опорах состоит из прямоугольного же­ лоба / с ситом 2, установленного под углом 7—14° к горизонту. Желобу сообщаются качания от эксцентрикового механизма 3, вал которого делает около 400 об/мин. Благодаря наклону и ка­ чаниям желоба сыпучий материал перемещается по ситу и сор­ тируется.

Машины с круговым поступательным движением, так назы­ ваемые рассевы, применяются для сортирования получаемых продуктов на мукомольных, крахмало-паточных и других пред­ приятиях. Рассев (рис. 13) состоит из двух корпусов 7, каждый из которых имеет до 18 горизонтальных рам с натянутыми на них ситами из шелковых или капроновых тканей. Оба корпуса жест­ ко связаны между собой и при помощи тросов 1 подвешены к пе­ рекрытию. Приводной механизм рассевов состоит из главного вала 2 и балансирного вала 3 с балансирами 4, которые урав­ новешивают силы инерции корпусов во время работы. Вся при­ водная система подвешена в подшипнике 5. Главный и балан­ сирный валы связаны между собой посредством цепи так, что оси их эксцентричны. Балансирный вал вращается в подшипни­ ках 6, которые жестко закреплены на раме ситовых корпусов.

Благодаря круговому поступательному движению сит с по­ следовательно уменьшающимся книзу размером отверстий ис­ ходная смесь просеивается и при этом получается 4—5 фракций.

Движение обособленной частицы по ситу рассева впервые было исследовано русским ученым Н. Е. Жуковским. Он дока­ зал, что при значительной угловой скорости со кругового посту­ пательного движения сита и при соответствующей величине радиуса R окружности, описываемой любой точкой сита, относи­ тельное движение частицы происходит с той же угловой скоро­ стью и, но по окружности радиуса г < Д

При круговом движении вместе с рассевом на частицу мас­ сой т действует центробежная сила G— т&2Я и сила трения Р =

36

= mgf (g — ускорение силы тяжести и f — коэффициент тре­ ния), являющаяся для данной частицы и сита величиной посто­ янной. При Gs^.P или (a2R ^ . g f частица будет находиться в не­ подвижном состоянии относительно сита, а при ускорении точки сита a 2R > g f будет происходить относительное движение части-

цы по ситу, так как последнее не может сообщить ей ускорение большее, чем gf. Таким образом, при заданном радиусе враще­ ния рассева относительное движение частицы происходит лишь при условии, если угловая скорость со больше некоторого крити­ ческого значения соКр, определяемого из равенства G = F, т. е. т ю кР # = mgf, откуда

(40)

а минимальная, или критическая, частота вращения веретена рассева

Действительную частоту вращения вала принимают на 50—60% больше расчетной.

37

Так как движение отдельной частицы не может характери­ зовать движение частиц в слое, В. В. Гортинский, развивая ра­ боту Н. Е. Жуковского далее, разработал теорию послойного дви­ жения частицы по ситу. Согласно этой теории на сите рассева наблюдается неодинаковое движение слоев материала. Это про­ исходит потому, что по мере удаления от свободной поверхности слоя связи между частицами становятся более сложными и со­ противление их относительному движению увеличивается. Таким образом, причиной послойного движения является различие ко­ эффициентов трения нижнего слоя продукта /н по ситу и выше­ лежащих слоев /с относительно друг друга. Значения /н и /с за­ висят от крупности частиц, состояния их поверхности, влажно­ сти и др.

В теории послойного движения сыпучий продукт рассматри­ вается как совокупность элементарных слоев с различными коэф­ фициентами трения.

Обязательным условием послойного движения является до­ статочная шероховатость опорной поверхности, когда Ес­ ли указанное увювие нарушается (например, при отшлифован­

частицы возвращаются к приемному отверстию и смешиваются с поступающей смесью. Чтобы предотвратить это смешение, ча­ стицам наряду с движением по окружности (рис. 13, в) сообща­ ется еще и движение к сходовому каналу с помощью установлен­ ных в камере специальных жестяных гребешков, называемых гонками.

Машины с вращающимися ситами, называемыми буратами, имеют барабаны цилиндрической, шестигранной или конической формы. Рабочая поверхность барабана выполняется из сит с от­ верстиями различной величины, увеличивающимися по ходу дви­ жения сыпучего материала. Цилиндрические и шестигранные ба­

скорости вращения; однако вследствие центробежной силы, воз­ никающей при вращении, частицы, прижимаясь к стенкам бара­ бана, могут вращаться вместе с ним. Частоту вращения бараба­ на, при которой частица массой т будет вращаться вместе с ним, определяют из условия равновесия частицы, находящейся под воздействием силы трения P = mg и центробежной силы G—

38

= m(a2R (© — угловая скорость вращения барабана и R — ради­ ус барабана).

После подстановки значений Р, G и со= — в равенство

30

P = G, а также приняв n2x g , получим предельную частоту вра­ щения барабана п Пред (в об/мин), при которой частица будет на­ ходиться в равновесии,

мерно на половину его высоты, рабочую частоту вращения ба­ рабана принимают равной половине рассчитанной по форму­ ле (42).

Бураты просты в работе и обслуживании, однако они имеют небольшую производительность, так как в работе участвует лишь часть их ситовой поверхности.

Вибрационные грохоты по сравнению с другими сортировоч­ ными устройствами обеспечивают более высокую производитель­

5, несущими неуравновешенные грузы 6, возникают центробеж­ ные силы инерции, под действием которых коробу сообщается 900—1500 вибраций в 1 мин при амплитуде колебаний от 0,5 до

12 мм.

Триеры широко применяют для выделения из зерна приме­ сей, имеющих одинаковое с зерном поперечное сечение, но от­ личающихся по длине. В быстроходном цилиндрическом триере (рис. 16, а) куколь и половинки зерна выделяются из смеси во

39

вращающемся (n==45 об/мин) барабане 1, смонтированном на валу 2, являющемся одновременно и валом шнека 4. Внутрен­ няя поверхность барабана выполнена в виде ячеек 3 полушаровой формы. Желоб 5 для примесей свободно подвешен на ва-

лу и при помощи специального устройства может быть установ­ лен под необходимым углом.

Поступающие в барабан зерна с примесями при вращении укладываются в ячейки, причем куколь и половинки укладыва­ ются глубже, чем целые зерна. Поэтому при повороте барабана на некоторый угол зерна выпадают из ячеек раньше и попадают снова в цилиндр, а куколь и половинки поднимаются выше и выпадают в желоб, из которого затем отводятся шнеком за пределы триера. Благодаря вращательному движению отсорти­ рованное зерно перемещается по барабану к противоположно­ му концу и отводится через боковые отверстия. -

Рабочую частоту вращения быстроходных триеров опреде­ ляют по формуле, аналогичной (42),

У R

где яПррд — предельная частота вращения барабана, R — радиус барабана триера, м.

В дисковом триере (рис. 16,6) ячейки выполнены на по­ верхности дисков. При вращении дисков в ячейки падают ку­ коль и половинки, которые затем выпадают в желоб 5 и отво­ дятся из машины.

3. ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОРТИРОВАНИЕ

Процессы разделения частиц неодинаковой плотности и круп­ ности в жидкой и воздушной средах в основном определяются силой тяжести G частицы и подъемной силой Р потока. При

40