атнім для гомогенізації.
Рис. 7. Схема колоїдної млини: 1 ротор; 2-статор; h - зазор
Дроселювання рідкого середовища в зазорах клапанів. Якщо рідка середу, стиснута до 10 ... 15 МПа, дросселируется, проходячи через сопло малого діаметра або через дросель (дросельну шайбу), то сферичні утворення в ній при прискоренні в соплі витягуються в довгі нитки. Ці нитки розриваються на частини, що і служить причиною їхнього дроблення (рис. 8).
Витягування сферичних утворень в ниткоподібні визначається тим, що прискорення потоку розподілено вздовж напрямку руху. Фронтальні елементи утворень раніше тильних їх частин піддаються прискоренню і більш тривалий час перебувають під впливом підвищених швидкостей руху. У результаті сферичні рідкі частки подовжуються. Кавітаційні явища в рідині. Реалізуються пропусканням потоку суцільного середовища через плавно звужується канал (сопло) - малюнок 8. У ньому вона прискорюється, а тиск зменшується у відповідності з рівнянням Бернуллі
де р - тиск, Па; ?- Густина рідини, кг/м 3; v -її швидкість, м/с; g - прискорення вільного падіння, м/с 2; Н- рівень рідини, м.
При падінні тиску нижче тиску насичених парів рідина закипає. При подальшому підвищенні тиску бульбашки парів схлопиваются raquo ;. Генеруються при цьому високоінтенсивні, але маломасштабні пульсації тиску і швидкості середовища гомогенизируют її.
Аналогічні явища виникають при русі (обертанні) в рідині плохообтекаемих тел. У аеродинамічній тіні за плохообтекаемимі тілами знижується тиск і виникають кавитационні каверни, рухомі разом з тілами. Їх називають приєднаними кавернами.
Рух ультр?? звукових хвиль у рідкому середовищі. У ультразвукових гомогенизаторах продукт протікає через спеціальну камеру, в якій опромінюється випромінювачем ультразвукових хвиль (рис. 10).
При поширенні біжучих хвиль в середовищі відбуваються відносні зміщення компонентів, що повторюються з частотою генеруючих коливань (вище 16 тис. разів в секунду). Внаслідок цього кордону компонентів середовища розмиваються, частинки дисперсійної фази дробляться і середу гомогенізується.
Рис. 8. Схема дроблення жирової частинки при проходженні через зазор клапана
Рис. 9. Схема роботи клапанного гомогенізатора: 1 -робоча камера; 2 - ущільнення; 3 - клапан; 4 -корпус
При гомогенізації молока ультразвуковими хвилями та іншими збуреннями встановлені граничні розміри частинок молока, нижче яких гомогенізація неможлива.
Жирові частинки молока являють собою округлі, майже сферичні частинки розміром 1 ... 3 мкм (первинні кульки або ядра), об'єднані за 2 ... 50 штук і більше в конгломерати (агрегати, грона). У складі конгломератів окремі частки зберігають свою індивідуальність, т. Е. Залишаються чітко помітними. Конгломерати мають форму ланцюжків з окремих частинок. Цілісність конгломерату визначається силами адгезійного зчеплення округлих частинок.
Рис. 10. Схема ультразвукового гомогенізатора з генеруванням пульсацій безпосередньо в його обсязі: 1-порожнину гомогенізації, 2- вібруюча пластика; 3 - сопло, що утворить струмінь рідини
Всі реалізовані на практиці способи гомогенізації забезпечують дроблення конгломератів в кращому випадку до розмірів первинних кульок. При цьому поверхні адгезійного зчеплення первинних крапель розриваються під дією різниці динамічних напорів дисперсійного середовища, що діють на окремі частини конгломерату. Дроблення ж первинних крапель ультразвуковими хвилями може мати місце тільки за механізмом утворення на них поверхневих хвиль і зриву їх гребенів потоком дисперсійного середовища. Дроблення настає в той момент, коли сили, що викликають його, перевищать сили, що утримують первісну форму частинок. У цей момент ставлення даних сил перевищить критичне значення.
Силами, що приводять до дроблення як первинних частинок, так і їх конгломератів, є сили (Н), створювані динамічним напором дисперсійного середовища:
де? р д - динамічний напір дисперсійного середовища, Па; ?- Щільність середовища, кг/м 3; u, v - відповідно швидкості середовища і частинки, м/с; F =? r 2 - площа миделевого перетину, м 2; r - радіус первинної частки, м.
Швидкість частинки v (t) розраховують за формулою, що відбиває другий закон Ньютона (рівність твори маси частинки на прискорення сили лобового опору обтічної її середовища):
де C x -коефіцієнт лобового опору руху краплі; т - її маса, кг;
де? к - щільність частинки, кг/м 3.
