автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем равномерным заполнением межтарелочных пространств молоком

На правах рукописи

САВВИН АНДРЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

СЕПАРАТОРА-СЛИВКООТДЕЛИТЕЛЯ С ЛОПАСТНЫМ ТАРЕЛКОДЕРЖАТЕЛЕМ РАВНОМЕРНЫМ ЗАПОЛНЕНИЕМ МЕЖТАРЕЛОЧНЫХ ПРОСТРАНСТВ МОЛОКОМ

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ 2 3 СЕЧ 70

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Пенза-2015

005562456

005562456

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»)

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Яшин Александр Владимирович

Официальные оппоненты: Краснов Иван Николаевич

доктор технических наук, профессор, Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет», профессор кафедры «Механизация и технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции»

Чеботарев Евгений Алексеевич

доктор технических наук, профессор, Институт строительства, транспорта и машиностроения ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», профессор кафедры «Строительство»

Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное образова-

тельное учреждение высшего профессионального образования «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО «Великолукская ГСХА»)

Защита состоится 16 октября 2015 года в 13 ш часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.02 на базе ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30, ауд. 1246.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» и на сайте http://pgsha.penza.net/.

Автореферат разослан «-^У» августа 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Мачнев А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основной продукцией молочного скотоводства сельскохозяйственных предприятий является цельное молоко, которое, как и его составляющие (сливки и обезжиренное молоко) являются сырьем для производства различных молочных продуктов. Для чего в составе большинства технологических линий производства молочной продукции применяются сепараторы-сливкоотделители. Анализ их конструкций позволяет считать одним из главных недостатком неравномерное заполнение межтарелочных пространств молоком, что является основной причиной снижения их производительности. Одним из пунктов Госпрограммы РФ «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы» является техническая и технологическая модернизация АПК, без которой, при использующемся оборудовании, невозможно в полной мере обеспечить импортозамещение конкурентоспособной продукцией и повысить экономическую безопасность страны.

Поэтому работа, посвященная разработке новых конструкций сепараторов-сливкоотделителей, способствующих повышению их производительности, является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.

Степень разработанности темы. В настоящее время существует множество конструкций сепараторов-сливкоотделителей, отличающиеся по типу привода, способу подачи молока и отвода продуктов сепарирования, конструкции барабана и тарелок и др. Несмотря на конструктивные различия, все серийно-выпускаемые сепараторы-сливкоотделители работают по принципу тонкослойного цешробежного разделения. При этом молоко в пакет тарелок подается по вертикальным питающим каналам снизу вверх, образованным отверстиями в тарелках, не имея строгого очертания границ, параллельных оси вращения, так как отверстия одной тарелки частично, перекрывают отверстия другой из-за недостаточно точного их изготовления. Кроме того, при движении молока, на заполнение пакета тарелок, оказывают влияние различные сопротивления, приводящие к снижению напора на вышележащих тарелках и производительности их отдельных межгарелочных пространств, а наиболее крупные жировые шарики в основном стремятся выделиться при движении в области нижележащих тарелок. Это приводит к тому, что нижние тарелки работают в более жестком режиме, чем верхние, и снижению производительности сепаратора-сливкоотделителя в целом.

Совершенствованию сепараторов-сливкоотделителей посвящены работы Г. де Лаваля, Г.И. Бремера, H.H. Липатова, В.И. Соколова, И.В. Лысковцова, П.Г. Романкова, С.А Плюшкина, В.К Юровского, Д.С. Торосяна, AB. Карамзина, RH. Краснова, RA. Чеботарева, ЕС. Дружининой и др. Ими были изучены и изложены основные положения разделения жидкостей на центробежных аппаратах, разработаны методики исследований и расчетов, обоснованы различные конструкции сепараторов, призванные повысить их производительность и качество разделения дисперсных жидкостей.

Однако до настоящего времени вопрос повышения производительности сепараторов-сливкоотделителей более равномерным заполнением молоком межтарелочных пространств является мало исследованным и требует новых конструкторских решений.

Работа выполнена по планам НИОКР ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (тема №32 «Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства») и инновационного проекта конкурса «У.МН.И.К.» по договору № 2962ГУ1/2014 от 29.07.2014 г. (тема «Разработка инновационного технического средства для производства сливок»).

Цель исследований — повышение производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем равномерным заполнением межтарелочных пространств молоком. ■

Задачи исследований:

1. Разработать конструктивно-технологическую схему и конструкцию сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем.

2. Теоретически оценить производительность сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тзрелкодержателем и обосновать его конструктивные, кинематические и технологические параметры.

3. Изготовить опьпжьконструкторский образец сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем, провести экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях по оценке производительности и определению оптимальных конструктивных, кинематических и технологических параметров.

4. Определить технико-экономическую эффективность применения сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем.

Объект исследований - технологический процесс сепарирования молока сепаратором-сливкоотделителем с лопастным тарелкодержателем.

Предмет исследований - показатели, оценивающие технологический процесс сепарирования молока сепаратором-сливкоотделителем с лопастным тарелкодержателем.

Научную новизну представляют:

- теоретические зависимости по определению напора, создаваемого лопастным тарелкодержателем и мощности, необходимой для придания поток)' молока движения по подводящим каналам с обоснованием конструктивных параметров (профиля лопасти; радиуса окружности, определяющего множество точек центра кривизны профиля лопасти; радиуса кривизны профиля лопасти; центрального угла дуги радиуса кривизны лопасти; длины лопасти; количества подводящих каналов; углов, образованных вектором относительной скорости и обратным направлением вектора переносной скорости для начала и конца наружной и внутренней лопастей);

- теоретические зависимости по определению производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем, его разделяющей способности и разделяемое™ молока с обоснованием кинематических и технологических параметров (угловой скорости барабана, температуры молока и критического размера жирового шарика, выделяемого в сепараторе-сливкоотделителе);

- математические зависимости производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем и оптимальные значения конструктивных, кинематических и технологических параметров (углов, образованных вектором относительной скорости и обратным направлением вектора переносной скорости для конца наружной и внутренней лопастей; угловой скорости барабана; температуры молока);

- конструкция сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем.

Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение

№ 2539759 «Сепаратор-сливкоотделитель».

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическую значимость работы составляют полученные аналитические зависимости по определению напора, создаваемого лопастным тарелкодержателем, мощности, необходимой для придания потоку молока движения по подводящим каналам, производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем, его разделяющей способности и разделяемое™ молока с обоснованием конструктивных, кинематических и технологических параметров.

Практической значимостью применения разработанного сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем является повышение производительности на 13,7 % по сравнению с серийно-выпускаемым сепаратором-сливкоотделителем ЭСБ-02.

Реализация результатов исследований. Разработанный сепаратор-сливкоотделитель с лопастным тарелкодержателем внедрен в ООО «Яшьлек» Лопатин-ского района Пензенской области, МП «Комбинат детского питания» г. Заречного Пензенской области и в учебный процесс кафедры «Механизация технологических процессов в АПК» ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» в 2014 году.

Методология и методы исследований.

Методологической основой исследований является использование системного подхода объектно-ориентированного анализа и синтеза, направленного на повышение производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем равномерным

заполнением межгарелочных пространств молоком. При решении поставленных задач использовались теоретические (изучение, обобщение, абстрагирование, анализ, синтез, моделирование, сравнение и описания) и экспериментальные (эксперимент, наблюдение, измерение, описание, сравнение, анализ) методы. Теоретические методы основывались на известных принципах механики жидкости и твердых тел, молекулярно-кинетичеекой теории и математического анализа Экспериментальные методы использовались при проведении исследований в лабораторных и производственных условиях с использованием теорий полного факторного эксперимента, вероятностей и математической статистики, а также на основе действующих ГОСТов, общепринятых методик и разработанных на их основе частных методик.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

- теоретические зависимости по определению напора, создаваемого лопастным тарелкодержателем, мощности, необходимой для придания потоку молока движения по подводящим каналам, а также производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем, его разделяющей способности и разделяемое™ молока с обоснованием конструктивных, кинематических и технологических параметров;

- конструкция сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем;

- оптимальные значения конструктивных, кинематических и технологических параметров сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем;

- значения показателей, оценивающих технологический процесс сепарирования молока сепаратором-сливкоотделителем с лопастным тарелкодержателем.

Степень достоверности и апробация результатов.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов обеспечиваются достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, использованием современных методов исследований, а так же использованием средств измерений, отвечающих требованиям соответствующих стандартов и применением ПЭВМ с использованием программ Statistica 6.0, MathCAD 2001 RUS, Microsoft Excel.

Основные результаты исследований представлялись в качестве инновационного проекта на научно-инновационном конкурсе «У.М.НИ.К.» фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (г. Пенза 2014 г.), по результатам которого заключен государственный контракт (договор № 2962ГУ1/2014 от 29.072014 г.) на выполнение НИОКР по теме «Разработка инновационного технического средства для производства сливок».

Апробация результатов исследований подтверждается участием в научной студенческой конференции (г. Пенза, 2009 г.), всероссийской научно-практической конференции (г. Пенза, 2012-2013 гг.), всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Пенза, 2014 г.), международной научно-практической конференции (г. Пенза, 2014 г.), X международной научно-практической конференции (Чешская Республика, г. Прага, 2014 г.), VI международной научно-практической конференции (г. Ульяновск, 2015 г.), международной научно-практической конференции посвященной дню Российской науки ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (г. Пенза, 2015 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 15 печатных работ, в т.ч. две статьи в рецензируемом издании, указанном в «Перечне...ВАК», одна в иностранном издании, одна без соавторов, получен патент РФ на изобретение № 2539759. Общий объем публикаций составляет 3,85 п.л., из 1шх автору принадлежит 2,35 п.л.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 141 наименования и приложения на 42 с. Общий объем диссертации составляет 188 е., 20 табл. и 54 рис.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы и общую характеристику диссертации.

В первом разделе «Состояние механизации сепарирования молока. Цель и задачи исследований» дана оценка молоку, как сырью для производства сливок; осуществлен обзор факторов, оказывающих влияние на эффективность сепарирования молока; приведена уточ-

ненная классификация молочных сепараторов и анализ их существующих конструкций. При этом принцип работы серийно-выпускаемых сепараторов-сливкоотделителей основан на «традиционном» способе заполнения межтарелочных пространств пакета тарелок (снизу вверх по вертикальным каналам в пакете тарелок), который не обеспечивает теоретическую производительность сепараторов-сливкоотделителей. Поэтому исследования, направленные на повышение производительности сепараторов-сливкоотделителей равномерным заполнением межтарелочных пространств молоком, являются актуальными. На основании анализа литературной и патентной информации поставлены цель и задачи исследований.

Во втором разделе «Теоретическая оценка производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем и обоснование его конструктивных, кинематических и технологических параметров» разработана конструктивно-технологическая схема и конструкция сепарагора-сливкоотделиггеля с лопастным тарелкодержателем обеспечивающая повышение производительности при допустимой остроге обезжиривания за счет того, что подводящие каналы 2 (рисунок 1 б, в) лопастного тарелкодержа-теля 10 выполнены расширяющимися к периферии и расположены по дуге окружности противоположно направлению вращения барабана 2 (рисунок 1 а), способствующие равномерному заполнению межтарелочных пространств молоком пакета тарелок 9 (рисунок 1 б, в). Сепаратор-сливкоотделитель (рисунок 1 а) состоит из привода, размещенного в корпусе 1, барабана 2, приемно-выводного устройства 4, включающего кран 5, размещенный в молоко-приемнике 6, поплавковой камеры 7 с поплавком 3, патрубка сливок 8 и патрубка обезжиренного молока 9. Сепаратор-сливкоотделитель работает следующим образом. В молокоприем-ник 6 (рисунок 1 а) запивается молоко подлежащее сепарированию, при этом кран 5 находится в положении «закрыто». Затем осуществляется пуск привода, расположенного в корпусе 1, который передает вращающий момент барабану 2. При достижении им номинальных оборо-' тов осуществляется подача молока, посредством крана 5 переведя его в положение «открыто». Молоко поступает в поплавковую камеру 7, где поддерживается постоянный уровень молока посредством поплавка 3, который в верхнем положении перекрывает насадок моло-коприемника 6. Молоко через насадок поплавковой камеры 7 подается в центральную трубку 8 (рисунок 1 б, в) и попадает в прямоугольные отверстия 12. Затем пройдя по подводящим каналам 2 между лопастями 3 и 4, равномерно заполняет межгарелочные пространства пакета тарелок 9, где разделяется на сливки и обезжиренное молоко. Откуда обезжиренное молоко отходит к периферии барабана, а жировые шарики, составляющие сливки вытесняются к его оси. Затем сливки и обезжиренное молоко выводятся из барабана через соответствующие отверстия 5 и 6, попадая в соответствующие патрубки 8 и 9 (рисунок 1 а).

В предположении, что поток молока движется как элементарная струйка, которая скользит по внутренней лопасти, то частица молока (представляющая бесконечно малую массу молока, занимающая бесконечно малый объем и обладающая всеми физическими свойствами молока), расположенная в точке М на радиусе R от точки О, принадлежащей оси г, перемещается лопастью тарелкодержателя (рисунок 2) со скоростью ц,, а ее вектор определяется углом у,. Следовательно, количество движения частицы молока представляет собой вектор, имеющий направление вектора абсолютной скорости Ua, и модуль, равный произведению массы частицы молока dm на модуль скорости ее движения иа. Тогда кинетический момент частицы молока в точке М относительно точки О принадлежащей оси г представляет собой вектор, модуль которого равен произведению количества движения частицы молока dm ■ иа на плечо h вектора dm ■ иа:

dhz =dm-va -h, (1)

где dm = p-Qdt - масса частицы молока, кг; h = R-s in - плечо вектора dm■ ¡7, относительно точки О принадлежащей оси г , м; Q - подача молока, м3/с.

— - сливки;

- обезжиренное молоко

Рисунок 1 - Сепаратор-сливкоотделитель (патент РФ на изобретение Лв 2539759): а) - конструктивно-технологическая схема сепаратора-сливкоотделитечя:

1 - корпус; 2 - барабан, 3 - поплавок; 4 - приемно-выводное устройство; 5 - кран; 6 - моло-коприемник, 7 - поплавковая камера; 8 - патрубок сливок; 9- патрубок обезжиренного мают; б) - конструктивно-технологическая схема барабана; в) - обири/ вид барабана: 1 - прорезь;

2 - подводящие канаш; 3,4 - лопасти; 5 - отверстие для вывода сливок; 6 - отверстие для вывода обезжиренного молока; 7 - крышка барабана; 8 - центраньная трубка; 9 - пакет тарелок; 10 - лопастной тарелкодержсипель; 11 - днище барабана;12 - прямоугольное отверстие: 13 -утотнительное кольцо; 14- гайка

Проекция вектора абсолютной скорости оа на ось проходящую через вектор переносной (тангенциальной) скорости иае определяется уравнением

где ап - угол, образованный векторами абсолютной йа и переносной ие скоростей, град.;

Р _ угол, образованный вектором относительной скорости иг и обратным направление

вектора переносной скорости ие , град.

Изменение кинетического момента элементарной струйки молока от начата до конца лопасти тарелкодержателя определяется уравнением

<Иг1 - = р ■ б ■ {им1 ■Я1~оае1Н1)-Л. (3)

Производная по времени от кинетического момента потока молока, в предположении, что его движение идентично элементарной струйке, относительно неподвижной точки О

принадлежащей оси г геометрически равна главному момещу внешних сил, действующих на поток молока относительно той же точки, следовательно, из уравнения (3) получим:

-к = -Я, -Я,), (4)

где м%, М?г - главный момент внешних сил, действующих на поток молока относительно точки О принадлежащей оси г соответственно для начала и конца лопасти тарелкодержателя, Нм.

Теоретическая мощность, необходимая для придания потоку молока движения по подводящим каналам лопастного тарелкодержателя с требуемой угловой скоростью, определяется уравнением

иш = {мЕг1-МЕг)-о>, (5)

где

Я

-угловая скорость барабана, с 1

Рисунок 2 - Схема к определению напора, создаваемого лопастным тарелкодержа-телем и мощности, необходимой для придания потокV молока двиясения

Теоретический напор, создаваемый лопастным тарелкодержателем без учета напора, образованного до входа в него с учетом (4) и (5), определится уравнением

= (б)

р%0 е ' где р—плотность молока, кгЛуГ.

Уравнение (6) представляет собой первое уравнение Эйлера или основное уравнение раооты лопастного тарелкодержателя и формулируется следующим образом- напор создаваемый лопастным тарелкодержателем, равен отношению разности произведений пе^ реноснои и тангенциальной скорости на конце и начале лопастей тарелкодержателя к ускорению свободного падения. Уравнение (6) с учетом (2) и в предположении бесконечного числа лопастей при ^^ примет вид:

Нщ _ ' (Д; ~ Д,2), ^ ■ («гД„ - щфл) с ^ £ г-тт-^й,

где И, - высота лопасти тарелкодержателя, м.

Действительный напор будет несколько меньше теоретического:

_ к ■ п, ■ а2 ■ - $) к ■ г,,. ■ т • (сц&л1 - сщрл) 1Х<1 т ——- -и,

где к - коэффициент циркуляции; г}г - гидравлический КПД.

Действительная мощность, необходимая для придания потоку молока движения по подводящим каналам лопастного тарелкодержателя с требуемой угловой скоростью, с учетом (6):

N. = к ■ Чг - р ■ я =»■ (я» - в* )■ О +к'■ Ч' ■ р ■ш ■ Еад, - ■<*&„). 0а'

7п -И,

Уравнения (8) и (9) можно представить в следующем виде: Яд = Ан+Вн-0;

(V)

(8)

(9)

(10)

А'.ЧМ-^ (П)

где Ан - первый коэффициент напора, м; Вн - 'второй коэффициент напора, с/м2;

(Вт-м4)/с9

- ^ х ' ' п ---«^^^и.цт,!!! тишра, V-/т 5

первый коэффициент мощности, (Вт-м^/с3; Вы - второй коэффициент мощности,

Уравнения (10) и (11) при постоянных конструктивных, кинематических и технологических параметрах в виде зависимостей Нд = /(¿) и = /(g) представляют прямую и (или) кривую второго порядка

В уравнении (10) вн является угловым коэффициентом, т.е. тангенс угла наклона

прямой хн к 0011 OQ равен в„. Таким образом, при в„ = о, когда рл=рл угол %н = 0" и график зависимости Н„ = /(Q) (рисунок 3) будет располагаться параллельно оси OQ на ординате Нд = А„. Тогда при вн> 0, когда рл<р,г график зависимости Я„ = f(Q) будет располагаться под углом /„ > 0°, а при в„ <0, когда рл > Д2 график зависимое™

при различных углах рЛ и рл

При Вх =0, что выполнимо при рл = рл, график зависимости Л/, =/(о) (12) является прямой (рисунок 3), проходящей через центр координат с углом наклона Хы к оси од. При В„>0, что возможно при Д„ < Д,2 зависимость = /(о) представлена параболой с вершиной в точке В, а ее ось параллельна оси ординат и вогнутость действительной (положительной) ветви обращена вправо. При Вх < 0, что выполнимо при Р,\>Рл> фаф™ зависимости = /(£?) не является параболой, а представляет собой

кривую второго порядка с более сложным графическим изображением.

Из анализа рисунка 3 можно заключить, что для снижения динамического воздействия на поток молока необходимо, чтобы абсолютная скорость потока молока стремилась к минимуму, что возможно при рл >рл, а угол ра должен быть как можно меньше, чтобы сход потока молока с лопасти был безударным. Это позволит понизить скоростной напор и повысить подачу молока при меньшей потребной мощности, что выполнимо при 50" >Д„ >10°, /?,2<20", как у аналогичных устройств, например, молочных лопастных насосов. В указанном диапазоне значений углов применимы лопасти загнутые назад, а для обеспечения плавности потока молока имеющие криволинейный профиль, описывающий его среднюю линию по одному радиусу. При этом лопасти получаются постоянной кривизны, что способствует плавному течению потока молока и меньшему механическому воздействию на жировые шарики.

Таким образом углы рл и рл являются конструктивно определяющими, а для построения профиля лопает необходимо с центром в точке О (рисунок 4) провести две окружности радиусами Л,, и й2, описывающие соответственно начало и конец лопасти. При этом радиус Л3 соответствует поверхности раздела сливок и обезжиренного молока, а Я„ - радиус конца наружной лопасти. Через точку О проведем горизонтальную и вертикальную осевую. На пересечении горизонтальной осевой и окружности радиуса Л, получаем точку В профиля лопасти. От полученного отрезка ОВ откладываем вверх угол рл + Д2,

\ „..-■' .....

Рисунок 4 — Схема к построению профиля попасти тарелкодержателя

центра кривизны профиля лопасти по теореме косинусов получим:

г = л/д12 + Д.? - 2 - А, • Я, • соб Д„

= л/л22+л, -2-Я, Л

принимая за его вершину центр в точке О. Полученный отрезок образует с окружностью радиуса Л, пересечение в точке А. Затем через точки В я А проводим прямую до повторного пересечения с окружностью радиуса л, и получаем точку С. Затем отрезок ВС разбивается на две равные части и из полученной точки £> восстанавливается перпендикуляр. От отрезка ОВ, приняв за вершину угла точку В, откладываем вниз угол /1,2 и на пересечении с образованной прямой и перпендикуляром, восстановленным из точки О получаем точку Е, которая является центом дуги ВС окружности описывающей профиль лопасти радиуса Л,. Рассматривая треугольники ДОСЕ, ЛОВЕ и определяя для каждого радиус окружности

г = -JRz + -2-R2 R, ■ cosД,2.

Радиус профиля лопасти с учетом (12) и (13) определится уравнением: R ~

2-(cos£,2-cos/J,,)' Центральный угол дуги радиуса Л, профиля лопасти определится уравнением:

Длина лопасти составит:

■U

я-R,-Ьг-2- Д

-/?,cos(/?„+/?J

U-fl-cosfa+ljJJJ

180°

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

Для наружной лопасти в уравнениях (12)-(16) необходимо Д2 заменить на .

Анализируя варианты расположения подводящих каналов лопастного тарелкодержателя, полученные после профилирования, согласно уравнениям (12>(16) накладывали ряд ограничений: монотонное расширение подводящих каналов: отсутствие пересечения лопастью окружности, образованной радиусом конца лопасти; равномерность распределения молока по образующей тарелки; неперекрещиваемосгь подводящих каналов. Предпочш-тельными являются те схемы расположения подводящих каналов, у которых угол д2 минимален и составляет Д2 = 1" при Д„ = 50". При этом количество подводящих канатов оказывает значительное влияние на равномерность распределения молока по образующей тарелки. Поэтому лопастной тарелкодержатель, имеющий три и четыре подводящих канала, будет обеспечивать более равномерное распределение молока по образующей тарелки. Однако при четырех подводящих каналах снижается пропускная способность сливок при их движении к оси барабана, в виду малого угла между лопастями соседних подводящих каналов.

Жировые шарики молока в межтарелочном пространстве (рисунок 5) барабана сепа-ратора-сливкоотделигеля участвуют в двух видах движений: переносном по подвижным тарелкам барабана с потоком молока и относительном в направлении к образующей тарелки. Предел сепарации любого сепаратора-сливкоотделителя определяется критическим размером жирового шарика, способного выделтъся из плазмы молока. При поступлении в межтаре-

10

лочный зазор жировых шариков различных размеров их траектория движения будет соответственно различной. Крайним положением, при условии возможности выделения жирового шарика критического размера, является его расположение на внутренней поверхности разделительной тарелки и на её максимальном радиусе Лтах. Здесь возможно движение жирового

шарика по траекториям 5 или 6, где при движении по траектории 5 жировой шарик стремится к наружной поверхности соседней тарелки и с потоком сливок поднимается к оси барабана, а при движении по траектории б жировой шарик сносится с потоком обезжиренного молока в грязевое пространство барабана между максимальным радиусом разделительной тарелки и внутренним радиусом барабана 1?6.

При определении критического размера жирового шарика, условились, что движение по траектории 6 возможно при оказании на него влияния броуновского движения с элементарным перемещением . С учетом условия взвешенности частиц Эйнштейна и согласно молекулярно-кинетической теории с применением уравнения Менделеева-Клапейрона критический радиус жирового шарика, способного выделиться в межтарелочном пространстве барабана сепаратора-сливкоотделителя, определяется уравнением:

Рисунок 5 — Схема к определению критического размера жирового шарика

7,5--

Д -Г

Р\

(17)

N Л "-(р„.- Рхт ) • (У2 • Дт.х где Яг -универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К); Т - абсолютная температура, К; NЛ — число Авогадро, моль"1; рх, р2 - давление в соответствующих положениях жирового шарика, Па; рп — плотность плазмы молока, кг/м3; — плотность жирового шарика, кг/м3. Расчет по уравнению (17) показал, что критический радиус жирового шарика состав-« 0,5 • 10"6 м. При этом снижение угловой скорости барабана с ¿атв = 1151,33 с'' с приводит к увеличению критического радиуса жирового шарика на 26 %.

Производительность сепаратора-сливкоотделителя определяется производительностью по барабану, т.е. с учетом остроты обезжиривания следует определять из условия выделения жирового шарика критического размера. Рассмотрим межтарелочное пространство с зазором по вертикали е и высотой тарелки Нт (рисунок 6). Предположим, что жировой шарик всплывает в крайнем положении О, расположенном на максимальном радиусе тарелки где еще возможно его выделение. Жировой шарик совершает сложное движение. В переносном движении жировой шарик перемещается из точки О к точке С по пути = и, • >. Проекция пути 5, на ось х будет = • / ■ В относительном движении жировой шарик переместится из точки О к точке Е по пути 5Г = иг -1. Путь абсолютного движения определится вектором СЕ. Треугольники АЛОЕ и АОГС являются подобными:

ГС ГО и,г Нт

-=-или-15- = —-. (18)

ОЕ ОА и £

Рисунок 6 - Схема к рассмотрению условия выделения жирового шарика критического размера

Проекция переносной скорости определяется как отношение производительности сепаратора к суммарной площади межтарелочных пространств:

где Ос - производительность сепаратора, м'/с; г — количество межгарелочных пространств; Л - средний логарифмический радиус тарелки, м; и =0,36- соответ-

ственно максимальный и минимальный радиус тарелки, м.

Относительная или Сгоксовая скорость жирового шарика определяется уравнением: 2 2 „ 2 (р, -Р:

■ а) • Д, • ri

где R =

(20)

■ средний радиус тарелки, м; гж ш - радиус жирового шарика, способ-

ного к выделению из молочной плазмы, м; /г - динамическая вязкость молока, Па с.

Тогда производительность сепаратора-сливкоотделителя с учетом (18)-(20) составит:

Ос =%215-n-z-Hr-<o2-RliX-rl.

При угловых скоростях барабана i

(21)

= 628

и «,„„ = 1151,33 с расчетная производительность сепаратора-сливкоотделителя составит соответственно Qc =0,0000047 V/CHQ. =0,0000159 лf/c.

Производительность отдельного межтарелочного пространства при равномерном заполнении:

( Рп-Рж

0-м.п. -0,225 - Л'НТ -со

¡т /?<>"

Рисунок 7 — График зависимости производительности сепаратора-сливкоотделителя от угловой скорости барабана при разном количестве межтарелочных пространств: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7, 8. 9. 10. 11. 12 — количество межтарелочных пространств

• (22)

Следовательно, производительность сепаратора-сливкоотделителя напрямую зависит от производительности каждого отдельно взятого межтарелочного пространства. Тогда при равномерной подаче молока в каждое межгарелочное пространство производительность сепаратора-сливкоотделителя будет максимальной (рисунок 7).

Представим уравнение (21) в следующем виде:

Qr

- = 4,44. (23)

В уравнении (23) левый множитель определяет разделяющую способность сепаратора-сливкоотделителя, а правый - разделяемостъ молока. Таким образом, произведение разделяемое™ молока и разделяющей способности сепаратора является величиной постоянной:

Р„ ■ Рс = 4,44 = const, (24)

где - разделяемостъ молока, с; рг -разделяющая способность сепаратора, с"'.

Зависимость (24) представляет собой основное уравнение сепаратора-сливкоотделителя и графически представляется в виде равносторонней гиперболы с отображением её в первой четверти (рисунок 8). Таким образом, чем выше разделяемостъ молока, тем меньше требуется разделяющая способность сепаратора-сливкоотделителя.

Известно, что в интервале температур 1 =15... 80 °С разделяемостъ молока определяется

эмпирической зависимостью:

•2900 t.

(25)

Разделяемость молока и соответственно эффективность его сепарирования зависит ст концентрации жировых шариков докригического размера. Температура молока оказывает значимое влияние на эффективность сепарирования, так как с ее повышением снижается вязкость молока, увеличивается разность плотностей плазмы молока и жировых шариков и, следовательно, увеличивается разделяемость молока. Известно, что подогрев молока выше 45 °С приводит к изменению его составляющих. Кроме того, при высоких температурах сепарирования происходит более интенсивное дробление жировых шариков из-за дестабилизации их белково-лецигановой оболочки. При этом эффективность обезжиривания снижается, так как часть мелких жировых шариков уходит в обезжиренное молоко. Так в интервале температур 35...45°С, при радиусе жирового шарика гжя =0,5 ТО"4 м, разделяемость молока составляет 2,54-10"8...3,26-10"8 с, а необходимая разделяющая способность сепарагора-сливкоотдели-чр; Р.. с теля 174975369,46...136091954,02 с"1. Следо-

Рисунок 8 — Зависимость разделяющей вательно, необходимая разделяющая способности сепаратора-сливкоотделителя способность сепаратора-сливкоотделителя отразделяемостимолока при температуре молока 45°С снижается

в 1,3 раза, чем при температуре 35°С, к чему и необходимо стремиться. Основным кинематическим параметром при сепарировании молока является угловая скорость барабана, которая с учетом (21), (23)-(25) определяется уравнением:

Ог

, 2900 -I

(26)

¡вегпязеямя "с Рисунок 9 — График зависимости угловой скорости барабана от температуры молока

Для теоретической производительности о^. =0,0000159 м3/с при температуре молока / = 15 ...45 °С получен график (рисунок 9). Так при температуре молока I = 45 "С требуется наименьшая угловая скорость вращения барабана © = 1151,33 с"1.

В третьем разделе «ГГрогралша и методика экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем» изложены программа, методика проведения экспериментальных исследований и обработ-

ки полученных данных по оценке производительности и остроты обезжиривания молока и определению оптимальных конструктивных, кинематических и технологических парат метров; приведены описание экспериментальной установки с опьпно-конструкторским образцом сепаратора-сливкоотделителя и перечень средств измерений.

Программа исследований включала: исследования основных свойств молока, сливок и обезжиренного молока (температура, плотность и жирность), а также размера и количества жировых шариков в анализируемых пробах; исследования в лабораторных условиях опытно-конструкторского образца сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем на экспериментальной установке по оценке производительности с определением оптимальных конструктивных, кинематических и технологических параметров; исследования в лабораторных условиях опытно-конструкторского образца сепаратора-сливкоотде-

лителя с лопастным тарелкодфжатслем при оптимальных конструктивных, кинематических и технологических параметрах по оценке равномерности заполнения молоком межтарелочных пространств; исследования в производственных условиях сепарагора-сливкоогделитеяя с лопастным тарелкодержателем по оценке его производительности и остроты обезжиривания молока при оптимальных конструктивных, кинематических и технологических параметрах.

Методика экспериментальных исследований основных свойств молока, сливок и обезжиренного молока, а также размера и количества жировых шариков в анализируемых пробах. Измерение жирности и плотности анализируемых проб проводили ультразвуковым методом № ВНИМИ-01-2000 с использованием анализатора качества молока «Лакган 1-4 М» по ТУ 4215-002-01173145-97 и трехкратной повггорносга. При этом отбор проб анализируемых продуктов проводили по ГОСТ 13928-84 и ГОСТ 26809-86 с использованием мерных стаканов по ГОСТ 25336-82 и колб с автопипепсой по ГОСТ 6859-82. При выполнении измерений температура анализируемого продукта должна находиться в пределах от 20 до 30 X, поддержание которой осуществлялось посредством водяной бани, а регистрация термометром по ГОСТ 28498-90. Определение количества и размера жировых шариков проводили микроскопическим методом с использованием камеры Горяева по ТУ 9443-007-29508133-2007 и микроскопа ЬеуепЬик 850В по ГОСТ 28489-90.

Методика исследований в лабораторных условиях опытно-конструкторского образца сепаратора-слмкоотделитепя с лопастным тарелкодержателем на экспериментальной установке по оценке производительности с определением оптимальных конструктивных, кинематических и технологических параметров. За показатели, оценивающие технологический процесс сепарирования молока сепаратором-сливкоотделителем с лопастным тарелкодержателем, принимались его производительность и острота обезжиривания молока. При этом производительность сепаратора-сливкоотделителя была принята за критерий оптимизации, а острота обезжиривания молока использовалась как ограничение, которая по ГОСТ 18113-2013 не должна превышать 0,05 %.

Производительность сепаратора-сливкоотделителя при экспериментальных исследованиях определялась по зависимости:

6с=7> (27)

где V — объем молока, подлежащего сепарированию, м3; г — время сепарирования, с.

Объем молока, подлежащего сепарированию в каждом опыте бьи постоянен и определялся объемом молокоприемника. Время сепарирования определялось, как время от начала и до конца истечения из патрубков продуктов разделения (обезжиренного молока и сливок) с его регистрацией секундомером «Агат» 4295 В по ГОСТ 5072-79.

Острота обезжиривания молока О, % представляет собой количество молочного жира перешедшего из молока, подлежащего сепарированию, в обезжиренное молоко и определялась по ранее описанной методике.

Молоко удовлетворяло требованиям ГОСТ Р 52054-2003. Жирность молока составляла 3,8%, а при ее отклонении производилась нормализация.

На основании априорной информации, поисковых опытов, теоретического обоснования конструктивных, кинематических и технологических параметров сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем были отобраны наиболее значимые факторы и установлены их уровни варьирования (таблица).

Остальные факторы при исследованиях не изменялись и были закреплены на постоянных уровнях. Перед каждым опытом производилась разборка и сборка сепаратора-сливкоотделителя с промывкой деталей контактирующих с молоком и продуктами его разделения, оснащение необходимым тарелкодержателем и пакетом тарелок согласно матрицы планирования эксперимента, за основу которой был взят О-оптимальный план с четырнадцатью опытами на трех уровнях варьирования. В соответствии с матрицей трехфакгорного эксперимента и таблицы были изготовлены на ЗБ принтере лопастные тарелкодержатели с использованием фотополимерного материала имитирующего АВ8-пласгик, а прорези в тарелках с использованием ручной гравировальной машины по соответствующим трафаретам с последующим их шлифованием. Перед началом каждого опыта через сепаратор-

сливкоотделитель пропускалась порция подогретой воды объемом один литр температурой выше на 5 °С температуры подлежащего сепарированию молока для выравнивания температуры составных частей. Температура молока изменялась на водяной бане с ее регистрацией термометром по ГОСТ 28498-90.

Таблица - Факторы и уровни их варьирования при трехфакторном эксперименте

Наименование фактора Единица измерения Обозначение Уровни варьирования

условное кодированное -1 0 +1

Угол, образованный вектором относительной скорости и обратный направлением вектора переносной скорости для конца лопастей град Р.г Xj -19 1 21

Угловая скорость барабана с'1 о *2 889,7 1046,7 1203,7

Температура молока °С 1 Хз 21 33 45

Исходя из условия, что предельная ошибка во всех опытах приближенно равна возможной наибольшей статистической, и задаваясь доверительной вероятностью исследований р=0,95 была выбрана трехкратная повторносгь опытов.

Экспериментальные исследования в лабораторных условиях опыггно-конструктор-ского образца сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем на экспериментальной установке (рисунок 10), состоящей из трех основных частей. Первая часть является регистрирующей и включает в себя ноутбук SONY VAIO PCG-71812V 1 по ГОСТ

23773-88, 26329-84 и мультиметр MAS-345 2 по ГОСТ 14014-91. Вторая часть является управляющей и имеет автоматический выключатель ГЕК 3, преобразователь частоты вращения ВЕСПЕР E2-8300-S2L 4 по ГОСТ Р 51318.11-99. Третья часть является исполняющей и содержит электродвш'атель АИР80В6 5, сепаратор-сливкоотделитель 6. Регистрирующая часть необходима для определения силы тока и напряжения. Произведение силы тока и напряжения представляет собой потребную мощность на привод сепаратора-сливкоотделителя. Управляющая часть необходима для подключения установки к электрической сети и задания необходимой угловой скорости исполняющей части. Асинхронный электродвигатель 5 имеет угловую скорость 963 с" (или частоту вращения 920 мин-1), а передаточное число привода, содержащего электродвигатель 5 и мультипликатор сепаратора-сливкоотделителя 6, составляет г = 0,00714

Методика исследовании в лабораторных условиях опытно-конструкторского образу сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем при оптимачьных конструктивных, кинематических и технологических параметрах по оценке равномерности заполнения молоком межтарелочных пространств. Для установления равномерности заполнения молоком межтарелочных пространств проводилась серия опытов, при которых число тарелок в барабане было одним и тем же, а количество межтарелочных пространств изменялось. Для чего по внешнему и внутреннему контурам соседних тарелок наносилась тонкая полоска клея БФ-6. После чего тарелки сжимались до образования необходимого межгарелочного зазора, величина которого ограничивалась шипиками на образующей одной из тарелок. Критерием оценки служила производительность опытно-конструкторского образца сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем

1 2 3 4 5 6

Рисунок 10 - Общий вид экспериментальной установки сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем (наименование позиций в тексте)

при оптимальных конструктивных, кинематических и технологических параметрах при

различных количествах межтарелочных пространств. к

Методика исследований в производственных условиях сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем по оценке его производительности и остроты ооезокиривания молока при оптимальных конструктивных, кинематических и технологических параметрах. Для определения производительности сепаратора-сливкоотделителя и ее сопоставления с результатом экспериментальных исследований в лабораторных условиях его необходимо внедрить в состав линий предприятий. При этом молоко должно соответствовать требованиям ГОСТР 52054-2003, а его объем, подлежащий сепарированию в каждом из предприятий, должен быть одинаков.

В четвертом разделе «Результаты и анализ экспериментальных исследований сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем» представлены результаты исследований в лабораторных и производственных условиях, а также их анализ Плотность исходного молока составляла от 1029 до 1032 кг/м3 при жирности 3 8% Сливки, полученные при исследованиях в производственных условиях, имели жирность от 18 до 41,5 %. Острота обезжиривания составляла 0 = 0,03...004 %, что удовлетворяет требованиям^ ГОСТ 18113-2013 (0<0,05 %). Доля жировых шариков радиусом гж.щ. =0,5-10 м, присутствующих в обезжиренном молоке, составляет не менее 97%, что хорошо согласуется с расчетным значением критического радиуса жирового шарика' При этом количество жировых шариков в сливках достигает 150 млрд. шт. в 1 мл а в обезжиренном молоке 2 млрд. шт.

Получены математические зависимости производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем от конструктивных, кинематических и технологических параметров:

- в закодированном виде = 0,0000145 - 0,00000007 -х, + 0,0000022-х2 +

+ 0.0000031 х3 - 0,00000036-х/ -0,0000021-;с/ -0,0000017-х(28)

- в раскодированном виде = -0,0001153 - 0,0000000017$Д + 0 00000019<о +

+ 0,00000104-1 -0,0000000009-Д/ -0,0000000001 <о2 - 0,00000001212 (29) Адекватность зависимостей (28) и (29) подтверждается множественным коэффициентом корреляции Я,-0.99 и сходимостью расчетных и опытных данных р-тест = 0,97

Для определения оптимальных параметров сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем определяли экстремум при решении уравнения (28). Оптимальные значения составили X, = - 0,097, = 0,524, х3 = 0,912. Полученные двухмерные сечения (рисунок 11) указывают на нахождение экстремума и получение максимальной производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем.

ол-

0.4 -

02-

Хз

-1 -08-0.6.0.4-0.2 0 02 0.4 О б 05! 1

^1.495-10'

:1.4|8 103

1-3—1.444-10"5* , ' 2-1Ж Щ'5:

-1 -05-0.6-0.4-02 0 0.2 0.4 0.6

I 1 \ 1.562-10"5

|Аз« 10'1 4 4 ^Т^игС

-1 -0^-0.6-0 4-0.2 0 02 04 06 0Й 1

Рисунок 11 -Двухмерные сечения поверхности отклика производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем от углов, образованных вектором относителыюй скорости и обратным направлением вектора переносной скорости для конца лопастей х„ угловой скорости барабана х2 и температуры молока х3

Согласно полученных значений проводили интерполяцию по каждому фактору согласно таблицы. Оптимальные значения факторов в раскодированном виде составили: = -1 град.

» = 1130 с и / = 44 "С. При этом производительность сепаратора-сливкоотделителя

с лопастным тарелкодержателем составляет (2С1 = 0,0000165 м^с. Разброс значений производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем полученной по экспериментальным исследованиям в лабораторных условиях при оптимальных значениях конструктивных, кинематических и технологических параметров и по теоретическому выражению (21) не превышает 4 %.

Для установления равномерности заполнения молоком межтарелочных пространств проводился однофакгорный эксперимент после доработки конструкции сепаратора-сливкоотделителя согласно определенных оптимальных параметров.

Результаты представлены математической зависимостью производительности сепараюра-сливкоотделигеля с лопастным тарелкодержателем от количества межгарелочных пространств:

¿с* =0,000001342 г. (30)

Адекватность полученной модели подтверждается множественным коэффициентом корреляции = 0,99, а также сходимостью расчетных и опытных данных Р-тест = 0,99. При этом производительность сепаратора-сливкоотделителя составляет ()с:> = 0,0000161 м/с.

Таким образом, производительность каждого отдельного межтарелочного пространства является величиной постоянной, что подтверждает равномерность заполнения межтарелочных пространств молоком. Разброс значений производительности сепаратора-сливко-з отделителя с лопастным

0м 'й тарелкодержателем, по-

лученных по результатам экспериментальных исследований в лабораторных условиях, согласно моделей (28), (29) с (30) не превышает 2,5%.

На рисунке 12 представлены сравнительные значения производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем в зависимости от количества межгарелочных пространств, определенная по теоретическому уравнению (21) и математической модели (30). При анализе результатов теоретических и экспериментальных данных (рисунок 12) установлена достаточная сходимость Р-тест = 0,96, а разброс значений менее 1,25 %. Следовательно, можно утверждать о правомочности применения теоретического уравнения (21). Исследования сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем в производственных условиях проводились на базе ООО «Яшьлек» и МП «Комбинат детского питания» Пензенской области. Объем молока, подлежащего сепарированию в каждом предприятии составил по 300 л. При этом производительность сепаратора-сливкоотделителя составила Ос„ =0,0000161 М*/с.

Рисунок 12 — Сравнительные значения производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем от количества межтарелочных пространств (левые столбцы по уравнению (21), правые по математической модели (30))

В пятом разделе «Экономическая эффективность применения сепаратора-ашвкоотде-лителя с лопастным тарелкодержателем» приводится техшко-экономический расчет при сравнении предлагаемого сспарагора<ливкосггделигеля с серийно выпускаемым ЭСБ-02. Определена годовая экономия в 18317 руб. за счет снижения эксплуатационных расходов при годовом объеме молока, подлежащего сепарированию 90000 л.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана конструктивно-технологическая схема и конструкция сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем, обеспечивающего повышение производительности при допустимой остроте обезжиривания равномерным заполнением межтарелочных пространств молоком.

2. По результатам теоретической оценки, производительность сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем при условии равномерного заполнения межтарелочных пространств молоком составила 0,0000159 мТс с обоснованными и аналитически определенными критическом радиусе жирового шарика 0,5 10"* м, угловой скорости барабана 1151,33 с , температуре молока 45 "С, что обеспечивается при разделяемое™ молока 3,26-10 с и необходимой разделяющей способности сепаратора-сливкоотделителя 136091954.02 с4. Обоснован криволинейный профиль лопастей тарелкодержателя, выполненный по дуге окружности противоположно направлению вращения барабана и установлены аналитические зависимости радиуса окружности, определяющего множество точек центра кривизны профиля лопасти; радиуса кривизны профиля лопасти; центрального угла дуги радиуса кривизны лопасти; длины лопасга. Определены значения углов, образованных вектором относительной скорости и обратным направлением вектора переносной скорости для начала и конца наружной и внутренней лопастей, которые соответственно составили 50° и 1° в зависимости от анализа полученных уравнений напора, создаваемого лопастным тарелкодержателем и мощности, необходимой для придания потоку молока движения по подводящим каналам. Установлено число подводящих каналов в количестве трех, обеспечивающих более равномерное распределение молока по образующей тарелки и хорошую пропускную способность сливок.

3. Разработан и изготовлен опьгтно-консгрукторский образец сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем и определены оптимальные значили углов, образованных вектором относительной скорости и обратным направлением вектора переносной скорости для конца лопастей -1°; угловой скорости барабана 1130 с"1: температуры молока 44 °С при производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем 0,0000165 mVc. Установлена производительность каждого отдельного межтарелочного пространства, которая является величиной постоянной, что подтверждает равномерность заполнения межгарелочных пространств молоком. Исследования в производственных условиях показали достаточную сходимость с результатами исследований в лабораторных условиях при производительности сепараго-ра-сливкоотделигеля с лопастным тарелкодержателем 0.0000161 !?/с и разности их значений не более 2,5 % при остроте обезжиривания от 0,03 до 0,04 %. Анализ результатов теоретических и экспериментальных данных установил их сходимость F-mecm = 0,96 при разбросе значений менее 1.25 %.

4. Годовая экономия от применения сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем составляет 18317 руб. за счет снижения эксплуатационных расходов при годовом объеме молока, подлежащего сепарированию 90000 л.

Основные положения опубликованы в следующих работах:

- Публикации в рецензируемых изданиях

1. Яшин, A.B. Профилирование лопастей тарелкодержателя сепаратора-сливкоотделителя / A.B. Яшин, A.B. Саввин //Нива Поволжья. -№3(32). -2014. - С. 84-88

2. Яшин, A.B. Сепаратор-сливкоотделитель для мелкотоварных хозяйств / А.В Яшин

A.B. Саввин // Нива Поволжья. - №3(32). -2014 -С.88-92

3. Пат. 2539759 РФ, МПК A01J 11/10, (2006.01). Сепаратор-сливкоотделитель / A.B. Яшин С.И. Щербаков, A.B. Саввин и др. - заявл. 26.02.2013; опубл. 27.01.2015, Бюл. №3. - 7 с.

- Публикации в других изданиях

4. Саввин, A.B. К вопросу о технологии получения сливок / A.B. Саввин, A.B. Яшин,

B.C. Парфенов // Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного

комплекса России: сборних материалов научной студенческой конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - С. 131-133.

5. Саввин, А.В. К вопросу о совершенствовании молочных сепараторов / А.В. Саввин, А.В. Яшин // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2012.-С. 153-155.

6. Саввин, АВ. Сепаратор-сливкоотделитель / А.В. Саввин, С.И. Щербаков, АВ. Яшин // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2013. - С. 180-181.

7. Яшин, АВ. Классификация молочных сепараторов / АВ. Яшин, АВ. Саввин, А.А. Романова, А.А. Агеев // Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Том П. -Пенза: РИО ПГСХА, 2014.-С. 219-221.

8. Саввин, АВ. Инновационное техническое средство для производства сливок / АВ. Саввин // Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Том П. - Пенза: РИО ПГСХА, 2014. - С. 227-230.

9. Яшин, А.В. К вопросу о взаимосвязи разделяющей способности сепаратора и разделяемое™ молока / А.В. Яшин, А.В. Саввин, А.А. Романова // Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства: сборник статей Международной научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2014.-С. 227-232.

10. Яшин, А.В. К вопросу о совершенствовании способа загрузки межгарелочных пространств молочных сепараторов / АВ. Яшин, B.C. Парфенов, АВ. Саввин, АА. Романова, В.Н. Стригин // Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства: сборник статей Международной научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА 2014. - С. 233-235.

11. Yashin, AV. The laboratory facility for the study of milk separator / A.V. Yashin, V.S. Parfenov, AV. Sawwin, A.A Romanova // Materiâly X mezinârodm vëdecko - praktickâ konference «Vëdecky pokrok na prelomu tysyachalety - 2014». Dil 22. Chemie a chemickâ technologie. Zemëdëlstvi. Zvërolékarstvi. - Praha: Publishing House «Education and Science» s.r.o., 2014. - S. 19-21.

12. Яшин, АВ. Струтаурно-функциональное описание технологического процесса сепарирования молока и структурная схема работы барабана / АВ. Яшин, АВ. Саввин // Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения: сборник материалов VI Международной научно-практической конференции. Часть 1. - Ульяновск: ГСХА им. П.А. Столыпина, 2015. -С. 131-134.

13. Яшин, А.В. Результаты экспериментальных исследований сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем / АВ. Яшин, АВ. Саввин // «Образование, наука, практика: инновационный аспект»: сборник международной научно-практической конференции посвященной дню Российской науки. Том П. - Пенза: РИО ПГСХА 2015. - С. 138-141.

14. Яшин, А.В. Теоретическая оценка производительности сепаратора-сливкоотделителя с лопастным тарелкодержателем и обоснование кинематического и технологического параметров / А.В. Яшин, А.В. Саввин // «Образование, наука, практика: инновационный аспект»: сборник международной научно-практической конференции посвященной дню Российской науки. Том П. —Пенза: РИО ПГСХА, 2015. - С. 141-145.

15. Яшин, АВ. Теоретическое обоснование конструктивных параметров лопастного тарел-кодержателя сепаратора-сливкоотделителя / АВ. Яшин, АВ. Саввин // «Образование, наука, практика: инновационный аспект»: сборник международной научно-практической конференции посвященной дню Российской науки. Том П. -Пенза: РИО ПГСХА, 2015.-С. 146-150.

Подписано в печать 07.07.2015 г. Формат 60x84/16. Объем 1 п.л. Тираж 100. Заказ № 93 Отпечатано с готового оригинал-макета в Пензенской мини-типографии Свидетельство № 5551 440600, г. Пенза, ул. Московская, 74