Розділ 2 присвячено мікроаналізу процесів розподілу компонентів овочефруктової суспензії на отворах перфорованої поверхні та взаємодії робочих органів машини з фруктовими кісточками.
Овочефруктова сировина розглядається як суспензія, яка містить частки тканин, що запасають поживні речовини (паренхимні клітини і їх групи) і частки баластових тканин (фрагменти шкірочки, насінини, кісточки, кам'янисті клітини, судинні волокна).
Дослідження процесу закупорювання отворів перфорації при витіканні суспензії здійснено для простих суспензій, які містять однакові частки дисперсної фази. Моделі, що використано для дослідження поведінки часток баластових тканин, наведено у табл. 1.
Якщо суспензія містить сферичні частки (рис. 2), то поведінка часток на отворі залежить від швидкості транзитного руху суспензії v?. Уведено граничну швидкість, при якій частки утримаються на отворі
vреж = ?вит , (3)
де ?вит ? коефіцієнт, який враховує зниження швидкості поблизу ситового полотна?
? ? коефіцієнт обтікання часток?
sz ? статичний момент частки відносно рівня перфорованої поверхні.
Таблиця 1
Моделі часток баластових тканин
Походження часток Теоретична модельКісточкаТверде сферичне тілоНасінинаРанева перидерма
Кам'яниста клітинаПластичне тіло з граничною
напругою зсуву ??б?Фрагмент шкірочки (епідерміс)Гнучка пластинаСудинне волокно, прозенхімна клітинаНиткоподібна частка Якщо виконується умова
v? < vреж , (4)
то частка затримується на отворі перфорації й витікання суспензії через певний час припиняється. Такий режим названо тихохідним.
Якщо умова (4) порушується, то частка змивається транзитним рухом суспензії.
Теоретичний аналіз показав, що при розвиненому турбулентному тонкошаровому русі суспензії в інерційній протиральній машині сферичні частки не закупорюють отвори перфорації. При збільшенні h/R сили тиску здатні утримувати частки, розміри яких dсф порівнянні з розмірами отворів d . Але навіть при повному заповненні барабана розмір утримуваних часток знаходиться в межах d ? dсф ? 1,5 d.
У випадку витікання суспензії, що містить дрібні частки (розмір часток у (4...10) разів менший за розміри отвору) пробка утворюється на бічній поверхні отвору. Коефіцієнт відкриття отвору ?, що дорівнює відношенню вільного перерізу до його повного перерізу, не може бути меншим критичної величини. Пробка періодично змивається потоком суспензії, що витікає через отвір.
Якщо суспензія містить ниткоподібні частки, то пробка утворюється на робочій крайці отвору. Характер закупорювання залежить від довжини часток с суспензії. Якщо довжина часток lч менше від граничної величини, то пробка періодично змивається суспензією, яка витікає через отвір. Якщо довжина часток перевершує границю, то витіканні суспензії закінчується повним закупорюванням отвору й розподіл суспензії через певний час припиняється.
Розподіл суспензії на перфорованій поверхні з періодичним очищенням отвору розглянуто як систему процесів витікання дисперсійного середовища, закупорювання та очищення отворів (рис. 3).
Припускається, що витрати дисперсійного середовища становлять
q = ? ? qo , (5)
де ? ? плинний коефіцієнт відкриття отвору.
Витрати напівфабрикату на виході з отвору
qп/ф = qo ? exp (? t / tчз) ( 1 - c), (6)
де t ? проміжок часу від моменту, коли отвір був повністю відкритим?
tчз - характерний час закупорювання?
с - частина об'єму суспензії, що йде на утворення пробки,
tчз = vпр / (с ? qo), (7)
де vпр - середній об'єм пробки, яка цілком закупорює отвір.
Очищення отвору описано вірогідною та детерміністичною моделями. Вірогідна модель припускає, що в результаті проходження била над отвором било з імовірністю ро цілком очищує отвір, або з імовірністю (1 ? ро) залишає його стан без зміни. Детерміністична модель виходить із припущення, що в результаті проходження била над отвором коефіцієнт відкриття змінюється таким чином, що коефіцієнт
io = ( 1 - ?+ ) / ( 1 - ? - ) (8)
є стала величина. У (8) позначено ?+ , ? - ? коефіцієнти відкриття до і після проходження била над отвором.
Середні за довгий час витрати напівфабрикату на виході з отвору, що очищується з імовірністю ро , становлять
qн/ф = qo? po ? t? (1 ? c? ?)? (1 - exp (? to /tчз )/ (1 - (1 - ро)? exp (? to / tчз )), (9)
де ? ? частка об'єму пробки, яка при очищенні отвору повертається в простір над перфорованою поверхнею.
Якщо прийняти ро = 1 - іо, то з (9) можна отримати середні витрати для детерміністичної моделі очищення отворів.
Аналіз рівняння (9) дозволяє виділити дві основні аналітичні моделі відокремлення напівфабрикату.
Модель витікання розбавленої суспензії подає середні за довгий час витрати обробленого напівфабрикату у вигляді
qвит = ?сер ? qo , (10)
де ?сер - середній коефіцієнт відкриття отвору.
У випадку, коли to /tчз ? 0, з (9) одержуємо
?сер = (1 - с ? ? ) / (1+ to / (po ? tчз)). (11)
Основною характеристикою в цьому випадку є коефіцієнт витрат
? = ?сер ? ?о , (12)
де ?о - коефіцієнт витрат при витіканні дисперсійного середовища через повний переріз отвору.
Модель витікання розбавленої суспензії придатна, якщо виконується умова
to / (po ? tчз) ? 0,5.
Модель протирання описує розподіл концентрованої суспензії, якщо
to / (po ? tчз) ? 2,5.
У цьому випадку основний вплив на витрати напівфабрикату справляють процеси закупорювання та очищення отворів билами (рис. 4). Витрати розраховуються по формулі
qпрот = so / to , (13)
де ? товщина шару напівфабрикату, що відокремлюється після проходження над отвором била,
= ро lпр (1 - с ?) / с, (14)
де ? ? доля об'єму пробки, яка повертається при очищенні отвору.
Вихід обробленого напівфабрикату на ділянці перфорованої поверхні dS відповідно до цієї моделі можна подати як
- Киев+380960830922