тора і конструктивних міркувань, за прототип вибираємо гомогенізатор марки А1 - ОГМ - 2,5.
В
3. Вибір конструкції апарату і розрахунок його основних параметрів
1. Розрахунок і вибір конструктивних параметрів гомогенізований головки. p> Ефективність гомогенізації залежить від гідравлічних умов у зоні клапанної щілини. Ці умови в основному визначаються тиском гомогенізації, від якого залежить швидкість руху рідини в щілини і висота клапанної щілини. У радіально розбіжної клапанної щілини швидкість потоку V 1 має найбільше значення на початку щілини на радіусі r. У міру розширення потоку до виходу швидкість зменшується до величини V 2 . Найбільша теоретична швидкість С залежить від тиску гомогенізації і може бути обчислена за формулою Торрічеллі:
В
Де ? Р = Р 0 -Р 2 -тиск гомогенізації Н/м 2 ;
Y- об'ємна вага рідини Н/м 3 ;
В
Дійсна швидкість закінчення V 1 менше теоретичної, причому величина відхилення залежить від в'язкості рідини і висоти клапанної щілини. p> Незважаючи на зміну швидкості під клапаном і висоти клапанної щілини при зміні тиску гомогенізації, число Re для потоку рідини не залежить від тиску гомогенізації і при роботі з даними продуктом залишається постійним при будь-яких режимах роботи:
(2)
Де V-кінематична в'язкість м/с 2 ;
Отже, число R e для потоку в клапанної щілини залежить від продуктивність машини, розмірів клапана і в'язкості рідини. Зазвичай при роботі гомогенізаторів число R e = 25000 .... 35000. З формули (2) знайдемо внутрішній діаметр клапанної щілини:
; м
= 0.016 м
Висота клапанної щілини h при роботі гомогенізатора нестабільна, а змінюється в широкому діапазоні залежно від витрати рідини через клапан, розмірів клапана, тиску гомогенізації і в'язкості рідини. Її можна визначити за формулою (2):
;
= 0.0000535 м
Товщина тарілки клапана:
В
Де р-тиск гомогенізації, Па;
[Пѓ] = 24.10 7 Па-допустиме напруження для матеріалу клапана;
d k -Діаметр клапана, м
; (4)
Де ПЂ-продуктивність гомогенізатора, м/с
V d - допускається швидкість рідини в сідлі, м/с.
О”S- площа перерізу хвостовика, м 2
(5)
Де r n -радіус хвостовика, м 2
З рівнянь (3), (4), (5) обчислюємо товщину тарілки клапана і діаметр клапани:
50.24 В· 10 -6 м 2
d k = 0.0084 м
h k = 0.43 В· 0.0084 В·
При гомогенізації частина механічної енергії перетворюється на теплоту, внаслідок чого відбувається підвищення температури гомогенізації продукту О” t:
(6)
Де Р-тиск гомогенізації, Па
С = 3850Дж/(кг В· К) - питома теплоємність молока;
р-1011кг/м 3 -щільність молока, кг/м 3
В
Середній діаметр жирових кульок, м в діапазоні зміни тиску від 2 до 20МПа визначається за формулою Барановського:
(7)
Де Р-тиск гомогенізації, МПа
= 0.85 В· 10 -9 м
Розрахунок запобіжних клапанів можна звести до визначення прохідного перетину сідла клапана з урахуванням в'язкості оброблюваної рідини. Для маловязких рідин (Молоко, соки) діаметр прохідного перетину сідла визначається за формулою:
В
Де р в -тиск всмоктування, МПа
Оґ в - Відношення маси рідини, що перекачується до маси води
В
Висока тиск гомогенізації є причиною того, що клапанні гомогенізатори поглинають багато електроенергії і відрізняються великою металоємністю. Щоб зменшити витрату енергії і полегшити конструкцію, за кордоном створені гомогенізатори В«низького тискуВ». Режим їх роботи дозволяє отримати ефект гомогенізації, достатній при виробленні цілісного гомогенізованого молока. Пружина гомогенізований головки повинна бути досить жорсткою, щоб забезпечити необхідний тиск гомогенізації, залежне від зусилля Р, з яким пружина діє на клапан. Зв'язок між цим зусиллям, параметрами пружини і виникають в пружині найбільшим дотичним напруженням П„ мак виражається формулою:
; (9)
Де Р-зусилля, що діє на пружину, Н
D-середній діаметр витків пружини, м
d-діаметр дроту, м;
К- поправочний коефіцієнт.
Поправочний коефіцієнт залежить від індексу пружини:
(10)
Наближено К =; (11)
Пружина повинна задовольняти умові П„ мак <[П„]. Допустимі напруги на кручення [П„] , Як...
