- •Перемішування
- •1. Машини для перемішування сільськогосподарської продукції
- •1.1. Особливості процесу та обладнання
- •1.2. Розрахунок основних параметрів машин для механічного перемішування рідкої продукції
- •1.2.1. Загальна методика розрахунку
- •1.2.2. Особливості розрахунку лопатевих мішалок для перемішуваня рідкої продукції
- •1.2.3. Особливості розрахунку гвинтових мішалок
- •2. Розрахунок основних параметрів машин для механічного перемішування сипучої сировини
- •2.1. Особливості розрахунку лопатевих мішалок для обробки сипучої продукції
- •2.2. Особливості розрахунку барабанних змішувачів
- •2.3. Особливості розрахунку шнекових змішувачів
- •2.4. Розрахунок основних параметрів машин для механічного змішування пластичної продукції
- •2.4.1. Особливості розрахунку лопатевих машин д я перемішування пластичної маси
- •2.4.2. Особливості розрахунку тістомісильних машин
- •3. Розрахунок основних параметрів машин для пневматичного перемішування сільськогосподарської продукції
- •4. Контрольні завдання
- •5. Контрольні питання
1.2.3. Особливості розрахунку гвинтових мішалок
В лопатевих та гвинтових мішалках безперервної дії швидкість подачі продукції, здебільшого, є величиною змінною. При цьому у гвинтових мішалках продукція переміщується безперервно з різною інтенсивністю по поперечному перерізу машини, а в лопатевих мішалках – імпульсно. Робоча поверхня гвинта має постійний крок та змінний кут нахилу, а в лопатевих мішалках робоча поверхня має постійний кут нахилу або кут зустрічі лопаті з продукцією, що перемішується.
Складна форма лопатів гвинтової мішалки призводить до руху шарів рідини не тільки перпендикулярно до осі обертання, але і вздовж її.
Серед основних кінематичних параметрів гвинта можна відзначити радіус зовнішньої окружності , радіус внутрішньої окружності, крок гвинта H, мінімальний та максимальний кут нахилу розгортки гвинта
Продуктивність горизонтальної гвинтової мішалки визначається формулою (20).
(20)
де ω – кутова швидкість гвинта; ψ– коефіцієнт заповнення перерізу гвинта продукцією; μ– в’язкість рідини.
При відсутності обертання матеріалу та наявності напрямних продуктивність гвинтової мішалки можна визначити як:
(21)
Поверхня рідини, що обтікається гвинтом, визначається за формулою:
(22)
де Е – коефіцієнт, що враховує зменшення площі, що описується гвинтом: Е=0,25 ;– діаметр гвинта.
Тиск, що створюється гвинтом, складає:
(23)
де – ікеруноуено – швидкісний натиск; ρ– густина рідини; – швидкість руху рідини по осі гвинта, м/с; – абсолютна швидкість руху рідини у резервуарі, м/с; – секундна продуктивність мішалки, м3/с; D – діаметр резервуара, м.
Потужність, що витрачається на привод мішалки, визначається як:
(24)
де η – механічний к.к.д. приводу мішалки, який, як правило, складає
η= 0,7...0,8.
2. Розрахунок основних параметрів машин для механічного перемішування сипучої сировини
2.1. Особливості розрахунку лопатевих мішалок для обробки сипучої продукції
Робочі органи, що рухаються у сипучому середовищі, долають граничну напругу зсуву, пасивний опір маси продукції, тертя між шарами продукта, що зсовуються у процесі перемішування тощо. Питомий опір при цьому можна виразити залежністю:
(25)
складові якого були охарактеризовані вище.
(26)
де ρ – густина продукції, кг/м3; h – глибина занурення лопаті, м; n≤1 – показник степені; – кут внутрішнього тертя покою;– коефіцієнт, що враховує стабілізуючий ефект.
Тоді технологічна потужність даної машини становить:
N =10–3RSV, кВт (27)
де S – площа лопаті, м2; υ – швидкість руху лопаті, м/с;
При перемішуванні сипучих тіл ( при n=5...150 об/хв) опір рухомої лопаті не залежить від швидкості її руху ( що було доведено експериментально).
У лопатевих горизонтальних мішалках робочі органи, що нахилені під кутом α до осі машини, обертаються з постійною кутовою швидкістю ω=υ/r (υ– лінійна швидкість робочої частини лопаті ).
Продуктивність лопатевої мішалки з прямими лопатями постійної ширини можна визначити за формулою:
(28)
де φ – коефіцієнт заповнення продукцією перерізу лопатевої частини мішалки;
b – ширина лопаті, м; z – кількість лопатів, що умонтовані в одному ряду; – відповідно максимальний та мінімальний радіуси лопаті, м.
Для мішалок, що мають ширину лопаті пропорційну радіусу, тобто b=ψr, продуктивність становить:
(29)
Радіус лопаті або гвинта приймають в залежності від розмірів жолоба робочої камери. Так:
(30)
де r – радіус жолоба робочої камери; с – зазор між обечайкою робочої порожнини та лопаттю: с=2...4 мм. Кут нахилу лопаті приймають α=50...600 або в залежності від тривалості обробки.
Враховуючи, що загальний питомий опір дорівнює:
(31)
де bV2 – динамічний напір, b=0,5ρ, то загальний опір, щостворюєсередовище рухомій лопаті, дорівнює:
(32)
де – умовний початковий опір; a,m– постійні коефіцієнти, що залежать від виду, реологічних та структурних властивостей маси продукції.
Потужність, що необхідна для приводу до дії лопатевої мішалки, визначають, враховуючи втрати енергії на здолання опору середовища , тертя маси по лопатіта тертя маси по днищу жолобу, тобто:
(33)
При цьому
(34)
(35)
(36)
де – бокова поверхня жолобу, по якому зміщується маса продукції; – середній тиск маси продукції на стінки робочої камери, н/м2;т – абсолютна швидкість руху маси, що переміщується по стінках робочої порожнини, м/с;μ – коефіцієнт тертя ковзання матеріалу продукта по лопаті; φ – коефіцієнт, що враховує стабілізуючий ефект при обертанні в одній площині декількох лопатів; I – довжина лопаті.
Для мішалки, що має косопоставлену лопать, опір середовища складає: (37)
де S – площа лопаті, м2; γ – кут тертя матеріалу по лопаті.
Потужність, що витрачається на здійснення процесу перемішування за даних робочих органів становить: =++, де
(38)
Витрати потужності,
що необхідні для здолання тертя маси
продукції
2
формулами (6.32), (6.33).