автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка основ теории, методов расчета и интенсификации процессов в червячных машинах отрасли производства растительных масел

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РФ МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

КУДРИН Юрий Павлович

УДК 665. 3: 66. 099. 2

РАЗРАБОТКА ОСНОВ ТЕОРИИ, МЕТОДОВ РАСЧЕТА И ИНТЕНСИФИКАЦИИ

ПРОЦЕССОВ В ЧЕРВЯЧНЫХ МАШИНАХ ОТРАСЛИ ПРОИЗВОДСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ

МАСЕЛ

Специальность 05. 18. 12- Процессы, машины и агрегаты пищевой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Харьковском политехническом институте на кафедре общей химической технологии,процессов и аппаратов

Научные консультанты - доктор технических наук,

профессор Мачихин С. А. - доктор технических наук, профессор Товаякянскпй Л.Л.

. Официальные оппоненты - доктор технических наук,

' профессор Бабенко Б.Е.

- доктор технических наук, профессор Ееркан Ю.К.

- доктор технических наук, профессор Косой Б.Д.

Ведущая организация - М1Р01ЩЕПРОМ - 3, г. Ыосква

Защита диссертации состоится " 4 " ^-Мрнм 1993г. в /о часов 3 0 мин.'на заседании Специализированного Совета Д 063.51.05 при Московском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 125080, Москва, Болоколаыское шоссе, д.II, ауд. ¿2.3

С диссертацией моано ознакомиться в библиотеке Московского технологического института пищевой промышленности.

Автореферат разослан " /Г" 1393г.

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат технических наук,

доцент К.Г.Благовещенский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Среди многообразных и сложных соци-ьных проблем, стоящих перед государством, в качестве иервооче-здой выделена проблема полного обеспечения населения продоволь-зием. Лля её успешного решения необходимо обеспечить приоритет-з развитие перерабатывающих отраслей аграрнопроыышленного компаса.

Одной из ведущих в пищевой промышленности является маслокиро-I отрасль. Потребность в продукции отрасли растет и для её удов-гворения необходимо дальнейшее развитие производственной базы водов, внедрение прогрессивных технологий, производительного обо-цования а принципиально нового оборудования.

Бакнейшш видом оборудования, входящим в состав подавляющего яьшинства технологических схем производства растительных масел, ляются маслооткимные червячные прессы, от качества работы кото-х; зависит эффективность всего производства. В связи с этим в временных исследованиях значительное место уделяется методам ин-нсифйкацпи работы эксплуатируемых отнинных прессов и разработке вых. Однако, несмотря на большое количество теоретических и экс-риментальных исследований (известные работы Голдовского А.Ы., лобородова Ь.Б..Гавриленко Л.Ь..Клшкина В.В.Зарембо Г.Б.,Маслина В.А..Толчинского Ю.А.,Алымова В.Т..Морозова З.С.,Руба Д.М., льник Г.З. и др.),ещё не разработана общая теория и научно-обос-вакные методы расчета каслоотникннх прессов.Работы по интенсийи-ции прессов и созданию новых осуществляются опытным путем.

Анализ тенденции развития маслодобывания показывает, что самыми рспектиЕНШ'.ш направлениям в совершенствовании технологии перера-тки маслосодерЕащих семян являются: формирование высокопоркстого ыха в виде гранул при прессовании мезги, полученной по традици-ной технологии; эксгрузионная обработка маслосодеркащего сырья, струзионннй способ воздействия на материал перед экстракцией поз-ляет значительно интенсифицировать процесс производства растите-ных масел при улучшении качества продукции ж снижении потерь рья. Для проведения экструзии необходимы специальные червячные отрудеры, которые машиностроением не производятся. •

Исследование уровня техники, анализ литературных источников патентно-лицензионной ситуации в области разработки и эксплуата-и экструдеров для химических и пищевых производств, а также учет :ецийика свойств маслосодеркащих материалов и процессов их перера-

ботки показывает, что наиболее эффективной для проведения экструзии масличного сырья является двухчервячная машина с зацепляющимися червяками и однонаправленным вращением валов. В отечесгвеннс пищелерерабатнвающем производстве такие машины не используются, с применяются только при производстве и переработке пластмасс.

Исследования процессов переработки полимеров в двухчервячных экструдерах, которые выполнены Кимом B.C., Константиновым В.Н., Левиным А.Н., Силиным В.А., Яукачом Ю.Е., Резниковым Г.Д., Лазаре вым А.И., Бушухиным Е.Ф., Должковым А.Д., Сороченко А.Ф., Шенкель Добоцки 3. и др. неполны, в подавляющем большинстве работ отсутст вуют достаточные теоретические представления и выводы, обеспечива шцие возможность обоснованного подхода к проектированию этих моее Интенсификация лро№шленных откимных прессов, разработка в сс ответствии с современными требованиями новых прессов и экструдерс должны быть научно-обоснованы и экономически выгодны. Решить пост ленные задачи возможно на основе понимания и правильного описания физико-механических процессов и создания соответствующих им матек тических моделей и методов расчета.

Решению этих проблем посвящена работа, выполнявшаяся в соотве ствии с постановлениями ГОЛ Cid СССР (проблемы 0.38.07 и 0.38.01) по координационному плану экономического и социального развития Украины (проблема РН.38.10.02), по отраслевым плана!/! ЫПП и АПК России, по планам внедрения новой техники и научных достижений ма лодобываицих предприятий России, Украины, Таджикистана, Казахстан Цель работы. Создать основы теории течения маслосодеркащих м териалов и метод расчета червячных машин, позволяющие разрабатывать новые высокоэффективные конструкции червячных устройств и мо дернизировать действующие, обеспечивающие повышенную произзодител ность и интенсификацию процессов при производстве растительных ма Научную новизну представляют:

предложенный метод кусочно-линейной аппроксимации реального те ния неньютоновской жидкости со стоком, скольжением и переменной п. тностью в геометрически сложных каналах течениями ньютоновской жи кости с учетом таких свойств маслосодержащих материалов как сжима емость, анизотропия давления, вязкость, отжим жидкой фазы, наличи пристенного скольжения;

сформулированные и решенные задачи о течении в диффузорах и в ступенчатых каналах прямоугольного сечения, в каналах двуугольной форт, в многоугольных каналах области сопряжения червяков двух-червячных машин ньютоновских лсидкостей с кусочно-заданными гранич. ми-- условиями;

результаты исследования диссипации энергии продольного и полезного течения ньютоновской жидкости в угловых областях, в двуу->льных и многоугольных каналах при наличии подвижных и неподвижен участков границ; полученные характеристики продольного вязкопластического течения щелевом и прямоугольном каналах с условиями прилипания и сколь-шея на подвижных я неподвижных границах, в диффузейшх элементах, каналах зоны сопряжения червяков, а также формулы диссипации гергии вязкопластического течения в щелевом и прямоугольном кана-

IX;

результаты исследования взаимодействия маслосодержахцего матери-1а и граничных поверхностей в рамках двухжидкостной модели сколь-шия и описание сколькения на границах каналов разных геометрий;

определенные экспериментально-аналитическими методами такие фи-1к0-механические характеристики маслосодеркащих материалов как 1зкость, сжимаемость, коэффициент анизотропии давления;

результаты исследования характеристик процесса экструзионной эдготовки семян подсолнечника, сои, ядра семян подсолнечника и юпчатника к экстракции на двухчервячннх экструдерах;

разработанная замкнутая математическая модель течения маслосо-эржащих материалов в каналах рабочей зоны одно- и двухчервячных ашин. Модель применима и для материалов, обладающих свойствами, эдобными свойствам маслосодеркащих материалов.

Практическая значимость работы включает: метод расчета оцно- и двухчерьячных прессов и экструдеров, ко-орый связывает физико-механические свойства маслосодержащих мате-иалов и закономерности их изменения в ходе течения с геометрией абочей зоны, режимными и технологическими параметрами;

разработку конструкций и создание образцов двухчервячных экст-удеров; отработку технологических режимов экструзионной подготов-и к экстракции семян сои, необрушенных семян подсолнечника, ядра одсолнечника и хлопчатника;

разработку и внедрение кулачковых органов для отжимных прессов ила ФЛ, Ш, ЕТЛ-20 при переработке семян подсолнечника, сои, рапа в промышленных схемах однократного окончательного прессования, войного прессования, прессование-экстракция;

создание конструкции червячного вала и гранулирующего узла к орпрессам типа Ш1, пресса окончательного отжима типа ЕП, разработ-у пресса однократного окончательного отжима масла; разработку технического задания, совместно с сотрудника!®

научно-исследовательского института жиров (г.Санкт-Петербург), на изготовление опытно-промышленных образцов экструдеров для под готовки семян подсолнечника и хлопчатника к экстракции производи тельностью до 250 т семян в сутки.

Диссертант выносит на защиту: • результаты исследования по математическому моделированию течений маслосодержащих материалов течениями вязких ньютоновских, неныотоновсних и вязкопластвческих жидкостей в каналах слокной г ометрии с подвижными и неподвижными границами;

конструкции новых органов, гранулирующих узлов для серийных одночервячных отаишых прессов, конструкции двухчервячнкх экстру деров для подготовки маслосодеркащего материала к экстракции;

Апробадия работы. Основные результаты исследований и отд льные результаты диссертационной работы докладывались и обсукдал: на сешшаре "Кибернетика хишжо-технологическкх процессов" Каучн го Совета по проблеме "Кибернетика" Ali УССР (г.Харьков, IS76r.); семинаре "йтоги и проблемы технологии киров" по вопросу "Опыт ра боты и рекомендации по наращивании мощностей форпрессовых агрегатов" отделения пищевой технологии Северо-Кавказского научного центра высшей школы (г.Краснодар, IS76r.), 1У Республиканской ко: ференцаи "Повышение эффективности, соверпенствованзе процессов и аппаратов химических производств" (г.Харьков, IS76r.); Республиканской конференции "Кибернетика в -химической и газовой промышле: ности (г.Харьков, IS78r;); Есесоюзноы научно-техническом семинар "¡латематическое моделирование и оптимизация процессов каслониров промышленности" (г.Краснодар, IS83r.); Всесоюзной научной конфер ции "Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппа; тов химических производств" (г.Харьков, IS85r.); заседании секци: Научно-технического совета по пищеЕой промышленности Государстве: ного агропромышленного комитета СССР (г.Москва, 1887г.); Общесою ном семинаре "/щтенсифпкация и автоматизация технологических про цессов обработки пищевых продуктов" .(г.москва, I28Sr.); III Бсес юзной научно-технической конференции "Теоретические и практическ аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации-технологических проце сов пищевых производств" (г.Москва, IüSOr.); научных конференция Харьковского политехнического института (г.Харьков,IS75-IS89r.г.

¡'Материалы диссертации опубликованы в 34 работах (I брошюра 22 статьи, II тезисов докладов), по теме диссертации получено 20 авторских свидетельств.

Структура диссертации. Работа состоит из введения,девяти таав.за-ключения и отдельного тома в 170 стр. приложений с табли-1ами,актами внедрений и испытаний. С одержит 318 страниц основного ?екста, 116 рисунков, 5 таблиц и список литературы 460 наименований.

СОДЕНШШЕ ДЛССЕРТАЦШ

Бо введении обоснована актуальность темы диссертации.сформулирована её цель,показанн научная новизна и практическая значимость работы.

3 разделе I приведен обзор литературы.Из известной информации установлено,что до настоящего Бремени не разработаны теория i практически пригодные методы расчета процессов,протекающих в зтжимных прессах и экструдерах.Сформулированы задачи исследования.

£ разделе 2 изложены основные модельные положения и методи-iecraie принципы гидродинамических и реологических аспектов описания работы одно- и двухчервячных машин с маслосодержащими материалами.

К основным способам воздействия на материал в червячных устройствах можно отнести сдвиговое,компрессионное и тепловое.Тепловое воздействие может иметь двоякую природу.Возможно нагревание али охлаждение материала за счет внешних агентов.Возможен также циссипативный саморазогрев.На основе анализа реалвных процессов установлено,что тепловой режим в рабочей зоне близкий к изотермическому, а диссипативное выделение энергии определяется для расчета величины мощности,расходуемой на течение.

¡.■¡аслосодержащий материал с точки зрения механики сплошных сред представляет собой двухфазную гетерогенную систему "твердые частицы-жидкость"'Твердые частицы образуют пористое тело.Масло (жидкая фаза)может находиться в порах между частицами,внутри частиц и в виде пленок на поверхности частиц в местах их контакта друг с другом.Б ходе течения частицы испытывают объемные и сдвиговые деформации,они могут разрушаться,происходят процессы сжатия материала как.целого,отделения части жидкой фазы с возможной фильтрацией наружу из рабочей зоны,скольжение материала по граничным поверхностям области течения.Зги процессы сопровождаются изменинием характера величины контактного взаимодействия между частицами и состоянием жидких пленок,что приводит к изменению вязкости материала.

Ыаслосодеркащие материалы в червячной машине демонстрируют поведение,которое может быть охвачено тремя классами моделей: ньютоновская жидкость с кусочно-постоянными свойствами ;неныэтоновс-

кая жидкость с вязкостью, зависящей от давленая в материале; вяз копластическая жидкость с кусочно-постоянными свойствам.

Рабочая зона одночервячной машины относительно проста и со тоит из последовательно соединенных каналов различного поперечно сечения. В виду огромного разнообразия используемых в червячных машинах элементов, ограничились каналами, поперечное сечение кот рых представляет прямоугольник и двуугольник.

3 двухчервячной машине рабочая зона слонная. Канал состоит из последовательно соединенных, сдвинутых друг относительно друг на толщину пера каналов с образовавшейся ступенькой, каналы зашу. тированы между собой. Сдвижка и шунтирование представляют принципиальное отличие одночервячной машины от двухчервячной. Поток : канале условно разделен на три потока. Один внешний поток прилегает к корпусу машины а движется по восылиобразной в плане траек тории в ступенчатом канале. Два внутренних потока двинутся по кр; говым в плане траекториям, каждый вокруг своего вала.. Вне зоны- з; цепления потока движутся совместно, перед-входом в участок зацеп, ния внешний и внутренний потоки разделяются, а потом встречаются вновь. Для внутреннего потока канат состоит из обычного канала и канала сложной конфигурации в зоне зацепления. Учитывая ступенча тый характер канала для внешнего потока, отдельный элемент канал, представлен в виде последовательно соединенных диффузора, обычно канала и конфузора. Форма поперечного сечения диффузорно-конфузо; ных составляющих определяется формой поперечного сечения обнчног канала.

Основой любого описания червячной машины являются уравнен, течения и неразрывности потока. Нормирование этих уравнений и в» граничных условий для маслосодержащих материалов приводит к нели нейным уравнениям с несохраненпем вещестза. Течение характеризуе1 малостью числа Рейнольдса, поэтому конвективные эффекты не учиты ются.

Б работе в качестве базовой выбрана известная модель тече; в прямоугольном канале ньютоновской жидкости с постоянной плотно< без стока с прилипанием на границах. Модель предложена в работе З.Бернхарда и других, для граничных условий прилипания:

сход ^ в канале представляется следующим выражением:

2 > &

;е 2г - продольная скорость ньютоновского течения; .г, , £ -картовы координаты; ¿2 - ширина канала; А - высота канала; ¡V -орость подвижной границы в направлении оси .2 - вязкость ютоновской жидкости; Р -давление;^ {X) и ^ Й?) - коэффициенты рш для расхода прямотока и противотока, соответственно.

Б случае ньютоновского течения со скольжением на границах я обобщения формулы расхода (2) изменены граничные условия. Без якого ограничения общности принято, что жидкость прилипает к рхней движущейся границе и скользит на остальных.

С вводом коэффициентов сколккения прямотока Л и противотока граничные условия имеют следующий вид:

Решение задачи вычисления расхода течения с условиями (3) придан к следующей формуле для течения со скольжением:

. (4)

форьулы (4) следует, что если Л^пЛ равны нулю, то формула ) превращается в формулу (2). Ньютоновское течение без всех ос-гнявщих течение свойств зависит только от геометрии канала.

Расход прямотока в (2) и (4) линейно зависит от скорости аклц канала, а расход противотока линейно зависит от разности дав-Л5й на концах канала. Зга форма представления расхода использована® при анализе течения неныэтоновской нидкости переменной пло-зсти со стоком и скольжением на границах в слоэюм канале. Слок-I качал разбит на отдельные элементы, мелкость разбиения опреде-зтся требованием малости вариаций всех отклоняющихся от ньзотоно-сой характеристик течения. В элементах разбиения параметры, от горых зависит течение, приняты постоянными. Величины давления и ¡хода в каддом элементе разбиения канала подчинены условиям неп-знвкости давления и потока, которые в данном случае приникают I соотношений для величин расходов и давлений на границах элемен-з разбиения. 5 соответствии с такой схемой, снабдив все величины

относящиеся к К-ьу элементу разбиения канала индексом "К", уравнения непрерывности давления и нотою представлены в таком виде:

КОИ t

(5)

где 2Г - координаты границ элементов разбиения канала; Рнач - даз ление на входе в канал; ^ - давление на выходе из канала; _/> ■ плотность кидкости в К-ом элементе разбиения канала; ^ - сток в К-ом элементе разбиения;N - число элементов разбиения; -не которое среднее по К-ому элементу давление, зависящее от давлена! Рк (2„) и % {гкн). Величины £ (£ ), Л? \

Л* необходимо определять отдельно. Но если их зависимость от давления известна, то система (5) позволяет однозначно определит! давление (г), расход и все остальные величины. Система (5) представляет собой схему кусочно-линейной аппроксимации реальногс неньютоновского течения в канале.

Система уравнений (о) сохраняет свой вид и для двухчервячнс машины, но расход К-го элемента разбиения строится с учетом наличия нескольких потоков материала и более сложного строения канале расход записан следующий образом:

Г7 (?)= 9 ^ п У/J Г6*02)/Gtti)

(6)

2+sP(m;w J '

Pío) r'mfu¿»/p).< (ШУ&ШУь

^ /у

здесь 6 (/) и V) - формракторы прямоточного и противоточного течений в составном канале с конгоузорно-даффузорными элементами;

^,(12), £р (12) - соответствующие формшакторы течения в канале области сопряжения червяков; «у и ¿í2 - длины составного канала и

нала в области сопряжения. Проблеме построения величин формфак-ров посвящена значительная часть исследовании.

действуя по изложенной схеме, в работе изучено ньютоновское чение во всех основных элементах рабочей зоны червячной машины исходя из физико-механических свойств маслосодеркащего материа-.,построены модели скольжения на границах канала, диссипации энер-и; определены величины сжимаемости, коэффициентов бокового давле-я, эффективной вязкости материала.

В разделе 3 выполнены теоретические исследования течения основных элементах рабочей зоны двухчервячнон машины. Енешнему иоку отвечает ступенчатый канал. Фрагмент его представлен как «ледовательность диффузора,прямого канала и конфузора с углом юкрктия(С1л. рис. I). Для нахождения связи расхода и давления этих элементах рабочей зоны, рассмотрена общая задача о течении .ютоновской жидкости в диффузоре (конфузоре) прякоугольного попе-¡чного сечения, границы которого имеют попарно различные скорости \ , н . Диффузорное течение отличается от конфузорного лишь ¡аком скоростей ¡^ л . диффузор изображен на рис.2.

Чтобы вычислить расход в диффузоре с заданньпл перепадом явления на концах, решено две вспомогательные задачи: одна о те-5 ни и с нулевыми граничными условиями на параллельной паре границ ненулевыми - на сходящейся паре границ, вторая - о течении с нужный граничными условиями на сходящейся паре границ и кенулеЕы-1 - на параллельной ларе. Рассмотрена со вспомогательными целями щача о течении в плоской дисэйузоре в неподвижных границах под гёствием давления. Решение этой задачи важно, посколькуотвечаю-$е ей течение играет роль компенсирующего при удовлетворении гра-5чных условий пря!лоточных течений.

Решение задачи о чисто напорном течении рассмотрено в ци-шдрической системе координат. Уравнения течения и непрерывности стоксовом приближении имеет следующий вид:

г* г'д&

1Й1-л9г + _ Ж /и. г-ла ~ ^ у-1 яп

ЖЩГ= ' ~РЖ ~ ' (7)

дгъ/вг + дъ/дв -О

це — радиальная координата;^ - полярный угол; - радиальная оставляющая скорости; - угловая составляющая скорости.

Радиальное течение, удовлетворяющее условию сохранения количества вещества, искали в следующем виде: 2Г&=0 , = 2г (<9 )// После подстановки величины в формулу (7) и ряда преобразований определен расход выражений через среднюю по углу^ разноств давлений на концах диффузора.

Обратимся к первой задаче. Вначале рассмотрено течение в плоском диффузоре без учета воздействия параллельных стекок. В з даче искали скорость _течения в таком виде: % =

гдел=/^ ; 6=в/ва ' до ~ половина угла раствора диффузора; радиус начала диффузора. После подстановки этих выражений в урав нения (7), для давления/3 получено выражение содержащее два громоздких интеграла. Из их решения следует, что вынужденное течека в плоском диффузоре приводит к возникновению перепада давлений к его концах. Для соблюдения граничных условий по давлению, возник ший перепад давления скомпенсирован. Получен расход течения в пл ском диффузоре с движущейся паром сходящихся границ. Добавление пары параллельных границ приводит к умножению величины расхода е нужденного течения на шормфактор () и расхода напорного течения на форыфактор ( 1/эе^. Для нахождения соответствующих формфакторов использован принцип предельного соответствия и анал гии с течением в прямом прямоугольном канале. Окончательная формула расхода ^ представлена таким выражением:

(8)

здесь и Ро - значения давления на концах диффузора;

П - радиус конца диффузора. "

Во второй задаче ход рассуждений при построении формул рас хода, в принципе, аналогичен. Но теперь исходными являются уравк ния течения в форме (?) с дополнительными членами-производными п На рис. 3 изображены граничные условия при произвольном угле<^, между осью симметрии диффузора и вектором граничной скорости. Се рости 25.Л ^ задали таким образом:

'И скорости удовлетворяют таким граничным условиям:

% СгсовВ.($г+3), Ъ(г=ОН,

ма(9„+5), %(е=ОМ (10)

условию непрерывности потока.

При определении давления и вычислении расхода ^ проводили юцедуру подобную той, которая использовалась при решении первой дачи. Б результате получена такая зависимость для расхода ньюто-1ЕСКОГО течения в диффузоре ^ с диффузорно-конфузорным течением;

o~.t-p.nWA а(Ш-2д) гГ .

^ 2/1

Рассмотрен составной какал, представляющий собой канал, у кото->го одно из торцевых сечений частично закрыто перегородкой, жой канал является элемента.! реального ступенчатого канала ;м. рис. 4). Составной канал состоит из прямоугольного канала и юсиметричного, относительно пары сходящихся сторон," диффузора )ямоугольного сечения с углом раствора ^^ . Разница менду ним симметричным диффузором оказывает тем меньшее влияние на расход перепад давлений, чем меньше парша горловины диффузора. Поэтому »лученные характеристики для сншетрпчного диффузора дополнены [ециальннм корректирующим млокителем, обладающий следующим свой-:во!л: если ¡парика щели (Та стремится к нулю, то корректирующий мно-¡тель стремится к единице. Для определенности в соответствии с ¡зическим смыслом рассмотрен случай, когда двинется верхняя стенка шала. Б этом случае уравнения непрерывности давления и потока ;еют такой вид:

(12)

1,е а- градиент давления в прямом канале - гради-

1т давления в диффузоре; ¿^ - дайна прямого какала; ¿^ - длина гффузора; Л^ и - функционалы формфактороз прякотока и про-

тивотока в диффузоре.

После анализа физического смысла системы уравнений (12) и её решения получены следующие результаты:

п «-ЛиМ-ШШ_ )

2 у-шш+яър-т'-щ

, (13)

'а

где ^ и ^ - расходы прямотока и противотока в составном кана - дайна составного канала;^?^^- градиент давления в составно. канале.

Практическое применение находят машины, каналы которых им ют малые значения , что отвечает случаю слабого влияния корре: тирующих множителей на полученные результаты. При -I формулы переходят в известные формулы расхода.

Реальный ступенчатый канал можно представить состоящим из составных.- Течение в кем рассмотрено в системе отсчета, связанно; с движущимся пером сопряженного червяка. Тогда такой канал являе1 стационарным. Границы в нем имеют скорости, изображенные на рис.! Прямоугольник поперечного сечения канала разделен линией - проекцией поверхности на две части. Часть, лежащая выше разделительно] линии,занята внешним потоком, а часть, лежащая ниже - внутренним потоком. С целью построения выражений для расходов внешнего потоз в явном виде, доступном вычислению с помощью элементарных операцз использована аппроксимация поля скорости в составном канате. Ьве; ны безразмерные ко ординаты ,2=3^(1 и координата раздела

В результате решения задачи получена зависимость для суммы расходов прямотока и противотока в прямом канале ^ с формфакторами пряглотока ]2у.„ и противотока Л . Таким же образом построено б* ражекие для расхода внешнего потока в диййузоре <?5 с йормйактора!.

0е 0е у

-¡¿¿н > -¡¿Ыр •

Так как ступенчатый канат состоит из повторяющихся составт каналов каздый из которых в свою очередь состоит из диффузора, щ мого канала и конфузора, то для него составлена и решена система уравнений непрерывности потока я давления. Решение системы уравне

юдставляет собой расход внешнего потока в ступенчатом канале:

> s

'а

SL-U-1- —1

-Я, и J2k А. К, 2L

vе

>

(14)

К *

феделекн также уравнения для вычисления градиентов давлений в ксфузоре - dPj/dz^, конфузоре -dP^/dzd и прямом канале dJ^/dz,.-

Рассмотрен какал внутреннего потока. Этот канал состоит из ты зацепления червяков, поперечное сечение которого изображено i рис. 6 и составного канала, расположенного ниже пйоскости^=^ . )И построении формулы расхода течения в составном канале повторены ;е процедуры для внешнего потока, только изменены величины гранич-IX скоростей в прямом канале и диффузоре, а также высоты канала диффузора. Расход течения внутреннего потока в составном кана) ßt имеет такой же вид как а расход (14), но со своими форм-жторами поямотока J?' .

cur

Расход течения прямотока в канале зоны зацепления вычислен гедуащим образом. Ь избранной системе отсчета, связанной с сод-шнш червяком, границы, имеющие в плане ломанную CDEFG ден-'тся со скоростью 2W , а остальные покоятся (рпс.6). 3 избран-)й системе отсчета получен расход прямотока . Для вычисления юхода противотока разработан следующий прием. Qiirypy flßCDEFGd жно мыслить как состоящую из нескольких прямоугольников и цели-)м охватываемую прямоугольником ODOH • Используя этот факт, на зчение противотока через прямоугольный канал ODO О наложено'тешке в противоположном направлении так, что суша скоростей этих зух течений на границах OB,BC,EF,Fß обратилась в нуль. Для это-з усреднено поле скорости течения в канале с поперечны,! сечением виде ODQ'H по координате-Г в пределах а по^ - в преде-

(O.h ) и так же для границEF иF6 . Затем построено пряиоточ-зе течение с гракичныглз условиями, которые компенсируют средние ;ачения поля скорости первого течения. Искомый расход противотока через канал ffßCDEFßH представлен в виде разности расхода

^противотока ^ через канал 0])0У , расхода противотока , кс пенсирующего невязку граничных условий на отрезках ДВ,ВС,ЕРРс и расходов прямотока ^ через каналы н •

Б0площение сказанного представлено в виде выражения для рас хода противотока зоны зацепления О . Для & а й введены тормсракторы прямотока и противотока Ли/> канала зацепления, с помощью которых и уравнений непрерывности потока и давления рг ход течения ^ последовательно соединенных составного канала и канала зацепления записан так:

/2/1 /> ¿¿гл

' (15)

СИ*

д; /+ Ли*.

, &/(к л) '

где ¿у - длина канала зоны зацепления червяков гради-

ент давления по длине канала внутреннего потока, отвечающего одному шагу винтовой линии.

Рассмотрено продольное течение в каналах, в поперечном сет ниикоторых лежит криволинейный двуугольник (см.рис.7). Скорости границ ¡*у/ и ¡V/ . При изучении течения использована биполярная система координат, в которой двуугольник превращается в полосу. Решение задачи в полосе и замена параметров полосы на параметры двуугольника позволили получить такое выражение для расхода выщ Еденного течения:

[ ¿^м*) . алж+ш [ ^ч^йб

(16)

[ о*

где Ое - полуширина двуугольного канала; 6Г и £ ~ параметры даз угольника. Еслиг£-*оэ и двинется нижняя граница, то (16) переход в формулу для расхода течения в щелевом канале такого вида:

- со) -4) • (17)

При определении расхода напорного течения использован при-1 применяемый при определении ^ . Расход течения противотока в ¡картовой системе координат получен в виде следующего выражения:

;е и flj - радиусы окрукностей дуг, - формфактор прямотока прямом двуугольногл канале, J2 - формфактор противотока в эле-нтах разбиения цилиндрической трубы,£ (...) - интеграл Зйлера орого рода.'

Полученные в разделе результаты позволяют синтезировать двух-рЕЯчную многошаговую машину из характеристик геометрии одношаго-й. Производительность одношаговой етш представляет собой cyi.:-расходов внешнего и внутреннего потоков. Повторял суингу расхо-в столько раз сколы.о витков в машине и, задавая граничные усло-я для давления ка входе и выходе из машины, ка осноге уравнений прерывности давлений и материальных потоков, расчитывается про-водителъностъ двухчервячной машины, состоящей из произвольного бора витков. К итогам раздела отнесена также классификация по-ков и каналов и построение фюрмоакторов потоков для каналов каз-лее распространенных видов.

Содержание четвертого раздела составляет получение формул счета диссипации энергии во всех элементах рабочей зоны, которые следовали в третьем разделе. Одним из источников энергетических грат при организации течения в области любой формы с кусочко-цакными граничными условиями явлшотся окрестности точки, разде-•эщпе подвижные участки л неподвижные участки границ. Для каналов Зочей зоны червячной машины эти точки являются угловым и при-гствуют как в прямоугольных так и двуугольных каналах. При ана-зе течения и диссипации энергии в углоЕКХ областях использовалась шркая система координат с центром в вершине угла да .

Рассмотрено поперечное течение в угле с подвижной границей, котором жидкость осуществляет поворот. Для этого воспользовались зестным представлением поля скорости Дж.Бетчелора. Применительно 1ервячЕым машинам особый интерес представляет течение в малых iax и в углах, близких к прямому. Б первом случае после выполне-i определенного объема вычислений величина диссипации энергии течения на единицу длины угловой области получилась

равной: \

где Ж - скорость поперечного движения границы в угле; -длина границы утла в плане; ¿Г - величина зазора между подеикной и неподвижной сторонами угла (малая величина).. Ео втором случае величина диссипации энергии £г^/£/имеет такой

вид:

4 (я/2. sMm/à). ( го )

Рассмотрено течение в угле с когда границы угла не-

подвижны. Б данном случае они не являются источником движения жи кости, поэтому задали некоторый профиль скорости натекания в угл Ограничиваясь качественными оценками, предположили, что в угле происходит "полный" поворот жидкости и профиль параболического типа переходит в профиль того же типа. Амплитуда профилей скорое в угле оценивалась из условий равенства расходов течений в разни элементах его и вынужденного течения в плоском канале, одна из г ниц которого движется со скоростью , а другая неподвижна. Рез льтаты подсчетов диссипации энергии поворотного течения в угле с неподвижными границами £д дали такое выражение:

а случае продольных течений исследованы углы, образованные подвижной и неподвижной границами и только неподвижными граница!. Решалось уравнение : .

/ ÔP . ( )

гЖ Г dr Vôr Г Л âz

лтогоы решения уравнения (22) является следующее выражение для величины диссипации энергии продольного течения в угле, образове ном границами со скачком скорости:

(23)

96 V S fSO/+m V 3 /] L~JI Jdz TÉ

здесь ¡Y,/ - скорость продольного движения границы.

ёсли Ifl,, полоясить равным нулю, то получится величина диссипации

энергии напорного продольного течения в неподвижном угле.

Для вычисления величины диссипации энергии поперечного тения в прямоугольном канале использовалась упрощенная схема цир-ляцин, которая заключается в разбиении поперечного сечения кала на три части. Б центральной части скорость течения строилась ходя из аналогии между этим течением и течением в плоском кана-

с нулевым расходом. ДЕе другие части приняли одинаковыми. В едой из них происходит поворот потока в угле В0-со скачком аннчной скорости в зершине угла, а затем натекание с парабола-ским профилем на угол с неподкшгша гранадаьи, поворот и растя-ние профиля с уплощением. Выполненные вычисления привели к тако-Еыраженлю для величины энергии/7 (эе, ):

(24)

;е / - длина прямоугольного канала.

При нахождении диссипации энергии продольного течения .в ямоугольном канале отдельно учитывался вклад двух углов, примы--ющих к движущейся границе, п двух углов с неподвижными границами, части прямоугольного канала, лежащей вне окрестности этих углов, .счет диссипации производили используя квадратичную аппроксима-ю поля скорости. Если величины диссипации энергии продольного ;чения вне окрестности углов - Ек (¿^ ^), ас окрестностями | диссипация энергии в прямоугольном канале:

¿(хл)=£/*л) - £.№л).

личина Ед (Щ/ ) получается из (23) если положить = . дсчет величины диссипации энергии продольного течения в канале |ны сопряжения, образованной прямоугольными каналами, целиком нрается на прием изложенный в разделе 3 и средке-квадратичную :проксимацию поля скорости. Решение задачи привело к громоздкому ■вету, который представлен в реферируемой работе.

Рассмотрена диссипация энергии продольного течення в двуу->льном канале. Здесь возникает две трудности. Первая обусловлена ¡удностью взятия интегралов от квадратов компонент тензора скоро-:зз деффорнации по площади двуугольника. Вторая трудность заключа-

>

(26)

ется в отсутствии выражения, описывающего поле скорости капорноп течения. В виду сказанного ограничились случаен узких двуугольников. Такие двуугольники отличаются от прямоугольников углаш малой величины в вершинах. Вклад в величину диссипации энергии от этих углов можно с достаточной точностью считать обусловленный только скачком граничной скорости, так как в угловой области при сближении границ вклад напорной скорости можно считать несущественным. Поэтому область, расположенную вне углов, заменили прямоугольником с длинами сторон, равны® длинам границ двуугольника.

Для величины диссипации энергии ( Щ/ ) продольного течен: справедливо такое выражение:

(*>Л)+2£АЯ),

/Аг '

где - угол вершины двуугольного канала.

В эквивалентном прямоугольном канале, заменяющий ДЕуугольный, величину диссипации энергии поперечного течения ¡ложно записать:

где первое слагаемое в правой части вычисляется по формуле (24), а второе - по формуле (20), в котором следует величину / ($ ) заменить на/^, .

Ь пятом разделе рассмотрены вязкопластические течения с кусочно-постоянными свойствами характеристик в некоторых элемент; рабочей зоны, которые встречались в разделе 3, но не учитывалась поперечная циркуляция в каналах и её вклад в характеристики продольного течения и энергию диссипации. Результаты раздела примен: мы к винтовым каналам с малым углом подъема.

Принципиальная роль во всех построениях принадлежит вязко' пластическому течению в щелевом канале. Анализ такого течения ос новая на простейшей реологической модели - теле Бингама. Щелевое течение изображено на рис.8, гдъ Г* и Г - координаты границ ядра течения.

Задача продольного щелевого течения со скоростью 2г сфор цулирована на основании общих уравнений вязкопластического течен

на имеет следующий вид:

v с/г ¿у - V ' M к-,

ъЧ^кН-ъ, (28)

скорость двияения квазктвердого ядра, Г ( - значение апрянения сдвига на границах ядра.

Из задачи следует, что ширина ядра г+- Г~равна:

дая координат границ ядраff и f получаются следующие вира-

(V2)W .

dpéfz Jl^P.

Ос

(30)

- ¿2

ели ¡¥=0, то Г* и / отличаются знаком. Это означает, что ядро асполояено симметрично относительно плоскости, параллельной гра-ицам канала и делящей его пополам. 3 виду важности Ецракение (30) аписано в нескольких различных размерных и безразмерных видах:

, г*//, , /= г/рф^ г-тфр^,

2(М/>М)(/-г) 2 <//>/& А-г '

(31)

г± Г + г / Г . „

ьгчисленпе скорости двоения ядра течения позволило получить нес-олько выражений, например:

где 2гн является неполной квадратичной формой от/'"как от пере-енных. Расход течения в канале равен сумме расходов течения выше дра, ниже ядра и ядра. Результат в безразмерном виде представлен убической формой:

(32)

- ?7б + ТУ6 *?У'/2 - Г'Г/2 . (33)

Если скорость на границе равна нулю, то

и (34) переходит в формулу ньютоновского течения Пуазейл}

Исследовано течение со скольжением на границах. Скорость скольжения на границеопределялась в долях величины . Рассмотрено три случая. Первый - наиболее простой, №=0 . В этом случае граничные условия задачи (26) выглядят так:

2г;ш - = 2а', т(г)=г,

(35)

Результаты задачи с условиями (Зо) получены путем замены 2гк-~ 7гк\/Ч & О в результатах задачи (26).

^ Следующий случаи - материал прилипает к верхней границе и скользит на нижней. Граничное условие на нижней границе принимает такой вид:

Соответствующее оешегше задачи приводит к такому ответу:

'Л

Третий случай, когда скольжение присутствует на обеих границах. Дяя адекватного описания течения введено четыре коэффициента скол яения ~ по два для каждой границы. Координаты границ и скорост определяются по уравнениям:

г* „~, ^ (Л"~Л*)№+(Л'-Х)к ,

аН (38)

гсход течения со скольжением в щелевом канале представляется та-эй формулой:

ри вычислении величины диссипации энергии, когда имеет место прк-апание к границам канала, использованы полученные выражения для коростей и 2г~ . Дифференцирование этих выражений по и воз-едение в квадрат с суизровгниш результата приводит к такому зракенш для величины диссипации экеогли £е :

корость Иг явно б (40) не входит (неявная зависимость от ¡У обес-зчена ее вхождением в).Величины энергии диссипации течения со кольжением и без скольжения совпадают.

Рассмотрены характеристик! вязкопластического течения в пря-зуголыюм канале с помощью соображений симметрии. Характеристики акого течения можно оценить отталкиваясь от-результатов вязкопла-гического течения в щелевом канале, Для чего величиныщелевого эчения заменены величина!,и у* 3 ^ > которые показаны на рис.9.

Границы образуют прямоугольник характерных размеров ядра, зли величины этих размеров известны, то, пользуясь принципом пре-зльного соответствия и соображениями симметрии, можно построить цражения для величины скорости ядра 2гн и расхода течен;:я ' ( Т*> Ту ) • Согласно принципу предельного соответствия при разд-игании какой-либо параллельной пары границ прямоугольника на бес-энечное расстояние все характеристики течения в нем должны стре-иться к характеристикам щелевого течения. Раздвиганию границ от-эчают пределы\2t-~0 п Ж-*со. Соображения симметрии основаны на инва-иантности характеристик течения при отражении относительно осейг^г

повороте на угол, кратный прямому, еличину ^(т^^О^Л) искали в виде квадратичной форш четырех пере-енных, удовлетворяя условиям инвариантности. Величина скорости цра представлена в таком виде:

* ^я-яТМЩ-гу*

7 (41)

где коэффициенты , , О^. , , , Оа зависят от единстве: ного параметра «й? . Выражение для расхода искали в виде суммы фор: от первой до четвертой степеней включительно по переменным ч с коэффициентами, зависящими от % .

Результат для расхода записан в следующем виде:

т*)}'

где %(2,эе.) , (6,ж), обозначения форм'второй, тре

ей и четвертой степеней, а индексы "¡У " и "Р" , означают, что эти формы удовлетворяют принципу предельного соответствия расход, прямотока и противотока (33) соответственно.

На случай течения со скольжением для обобщения формул (41), (42) нужно применить принцип предельного соответствия с (38) и (39) в роли пределов. Тогда все коэффициенты сколвжения войдут в коэффициенты соответствующих форм второй, третьей и четвертой ст пеней, которые определяют скорость движения ядра и расход течени.

Применение формул (41) и (42) предусматривает знание величин и . Для их определения в работе изучены свойства вязко-пластического течения в прямоугольном канале на основе оценок ур. нений течения и приведения их к уравнениям течения в щелевом кан, ле. Уравнения, которые связывают компоненты тензора напряжений и с производными продольной скорости 2% и уравнения вязкопла стического течения записывались так:

ЗР/дг = ¿кхг/дх + дт^/ду / = г/ ,

где последнее уравнение отнесено к контуру границы ядра.

На основе уравнений (43) рассмотрены задачи построения ха рактеристик течения для области, заключенной между сторонами пря! угольника и ядра, которые параллельны оси Ох и для области, рас положенной между сторонами прямоугольника и ядра, параллельными оси Оу . Решение задач привело к уравнениям, которые представляю собой нелинейные системы для нахождения величин , ,

> > • ^нализ уравнений показал, что если , то он

ереходят в уравнения для щелевого течения. Полученные системы равнений в общем виде решаются только численно.Изучено поведение оординат границ ядра р** пРеДельных случаях и ¿е-~са,

остроены аппроксимирующие формулы для скорости ядра во всем диа-азоне изменения параметра й? . Бнведено тагсхе приближенное выраже-ие для расхода течения в прямоугольном канале при х-^-Л и х~оэ во сем диапазоне изменения Л? .

При вычислении величины диссипации энергии течения следовали о пути, по которому были выведены формулы для и ^ . Получено чень громоздкое выражение.

Изучение вязкопластического течения в канале зоны зацепления бразованном прямоугольными каналами, можно осуществить методом, еализованным в третьем разделе.

Шестой раздел посвящен вопросам анализа течения со скольже-:ием на граничных поверхностях каналов. Бее предыдущие построения снованные на ньютоновской модели жидкости и вязкопластической ¡одели, ¡могут быть наззаны однокидкостш&л. Одкожядкостная модель :е может прояснить сшсл коэффнцкентов скольжения и их зависимость >т геометрии канала и физико-механических свойств материала. Для юлучения ответов на эти вопросы использованы представления двух-:идкостной модели скольжения. Её смысл заключается в том, что в-" 'онком слое материала, прилегающем к граничной поверхности, условно наделено два подслоя. Первый" подслой, неподсоедственно контактиру-щий с граничной поверхностью (слой масла), играет роль смазки с ¡алой вязкостью . Второй подслой - масличный материал, который состоит из частиц и ¡.¡асла, характеризуется объемной вязкостью у*/« . &азочкнй слой наделяется ненулевой толщиной <£ .Коэффициент сколь-

ол' * л

;ения прямотока у! определен отношением скорости скольжения 2ТГ с величине IV при нулевом градиенте давления, а коэффициент сколь-сения противотока Я' определен как отношение к ■ максимуму ско-эости течения без скольжения когда . Источником получения цанных о величине^ на границе двух'жидкостей являются условия рав-ювесия в напряжениях. Они использованы в интегральной и дифференциальной формах. Принято, что на границе смазочного слоя и материала выполняется условие равенства давлений в материале и в слое а, что из-за тонкости слоя поперечной скоростью в слое можно пре-зебречь.

Изучалось скольжение при напорном течении ньютоновской жидкости в цилиндрическом канале с радиусом отверстия ; в канале, эбразованном поверхностями коаксиальных цилиндров с радиусами от-

верстий и /2 ; в коническом канале с углом раствора ¿é?. Такие каналы применяются в выходных устройствах. Для соответству ющих каналов записаны уравнения равновесия в касательных напряже ниях на границах. Их решение после ряда преобразований привело к следующим результатам для вычисления коэффициентов скольжения: цилиндрический канал

какал,образованный поверхностями коаксиальных цилиндров

j'ljI.SlL.&L.Jl^, ¿ = 1г2, (45)

* П 6Г

где £ , - функционалы, содержащие геометрические параметры еязкости J¿t„ , JL/f

конический канал

Ж 2&sin2& Ji J»t 9. (3&S2&+7)(/-cpsM) ( )

Величина равна угловой ширине граничного слоя.

Рассмотрено течение в щелевом канале, верхняя граница кото-poro движется со скоростью W , а нижняя остается неподвижной.

Если материал прилипает к верхней границе, а скользит по нижней, коэффициенты определяются такими выражениями:

jC.^j* . X. " i ■ («)

J JV*>Óju * J ■ fy

&Л ' fr-A

Если граничные условия поменять местами, то коэффициенты скольжения несколько изменятся. Решены задачи о течении в щелево: канале со скольжением на обеих границах.

Применение условий равновесия в напряжениях в прямоугольном канале сопряжено с трудностями. Причина их лежит в отсутствии ко нечного аналитического выражения для описания поля скорости. Поэтому непосредственное составление уравнений равновесия заменено составлением интегральных условий баланса сил, действующих на не которой отрезке канала. Рассмотрена задача об определении скорое ти сколькения продольного течения, в котором верхняя граница двн жется со скоростью , остальные - покоятся. Разобраны три слу

- материал прилипает к верхней границе и -скользит по остальным;

- материал скользит по всем границам;

- материал прилипает ко всем границам, кроме движущейся.

Для решения поставленных задач использовано самое простое квадратичное приближение для поля скорости.

Б первой случае, например, для коэффициентов ^ и ^получены следущие выражения:

Г_ Рт Рм РдМ _/_ .

У М Ь (1+2х) А» & %(х)/6+£ГУх)

№ /} (У +2 я)

(48)

У р ■Р™ 4 АШ/Л__I_ .

г / Л /? (Мя)

построены коэффициенты скольжения для течения в дигафузорно-конфузорных элементах в случае, когда материал, скользя на всех границах кроме верхней, движущейся со скоростью Ж , прилипает к ней. Коэбссициенты скольжения имеют следующий вид:

Лц^ Лк1 <№> Я" я А А /?2<Х> ,

' № А Л2<х>

я> М Т{ 'А

, Я* Я

А(Г+2<х>) Л /?

вычислены скорость и коэффициенты скольжения напорного течения вязкопластического материала в цилиндрическом канале. Из уравнения равновесия сил у)р рассчитано по такой формуле:

где/£ - давление в материале.

Множитель, стоящий перед скобками в правой части (50),' является по определению коэффициентом скольжения вязкого течения.

Применение уравнения баланса сил к течению в канале, который образован поверхностях,ш коаксиальных цилиндров, приводит к следующему выражению для коэффициентов :

л Ат^/у__2Т.-) (51)

Ж*-*) ( )

Решены задачи для щелевого течения в двух случаях:

- материал прилипает к движущейся границе и скользит по неподвижной;

- материал скользит на обеих границах.

Б первом случае получены такие результаты:

¿и АО ___I— )

а" & А 2 (/-/ Р-гТ/

у* £ ¿к . /V / ¿-г

/¿т /

М Л У-?')* . / _/ / 2 /?

Рассмотрены эффекты скольжения при вязкопластическом течении в прямоугольном -канале. Уравнения баланса сил дая скорости скольжения записаны для случая, когда материал прилипает к движущейся верхней границе и скользит на основных границах. Получены громоздкие выражения для 2гг , у?" ъ . Для их вычисления необходимо иметь явный вид координат границ ядра.

Ьо всех выражениях для коэффициентов скольжения присутствует безразмерная комбинация физико-механлческпх и геометрических параметров вида/^'%^ . Ета величина может считаться неизвестны,! параметром и определятся экспериментально. Например, путей изменения расхода течения при прочих фиксированных условиях. Воли же вязкостирт\\- постоянные, то свойства течения зависят от толщины слоя ^ и его зависимости от характеристик течения. Величина ¿р может быть определена:

где г^ - дайна сплошного участка смазочного граничного слоя; ^ - давление в этой слое. Для слоя, толщина которого определяется выражением (53) Есе формулы для расхода, диссипации и пр., включающие коэффициенты скольжения с ¿р следует понимать так, как будто - постоянная, определяемая давлением в штерпале, на длине отрезка течения.

В разделе 7 выполнен теоретически! анализ и экспериментальные исследования интенсификации процессов в одкочервячных отжимных прессах. Основная цель интенсификации процессов, при соблюдении качества продукции, заключается в увеличении выхода масла без значительного снижения производительности прессов, либо в наращи-

(53)

ваши производительности прессов при некотором уменьшении мае-личности выходящего жмыха.

Толчинским Ю.А. установлено, что кинетика прироста отжима определяется количеством и величиной поверхности частиц. В феноменологические законы измельчения входит сила /} , действующая на частицу, Для силы справедливо такое общее выражение:

£ +/>) +§с/<5(тЛ * ги) ~ с/}(< % 7 * < #>)++ ^54)

где /¡> , - давление продольного и поперечного течений;

Е„ > % касательные напряжения продольного и поперечного течений;< > - означает усреднение по поперечному сечению канала; б" - площадь поверхности частиц.

Из (54) видно, что основными значащими величинами, воздействующим! на процесс, являются продольный и поперечный сдвиги; давление в материале, его поперечное изменение. При типовой четырехугольной форме канала и незначительном угле подъема витков поперечный сдвиг ьыра~ен слабо.

Для червячных машин жиродобнвания нами рекомендованы кулачковые ■органы. Отличительная особенность органов состоит в том, что их боковые поверхности совместно с внутренней поверхностью цилиндра образуют каналы двуугольной формы. На основе теоретических положений, разработанных в третьем разделе, дана качественная оценка величин Р„ , Р^ , > ^ 3 двуугольных и четырехугольных областях. Для прямоугольного канала оценка поперечного давления привела к такому результату:

, (55)

а для сдвигов получены следующие оценки:

^ / ' Т" (56)

где Т/ и Хх - поперечные сдвиги соответственно в верхней и нижней частях канала; - скорость подвижной границы в направлении оси X. Для оценки поперечного давления и величины сдвига в двуугольном канале, угловые области каналов заменены "близкими" к ним диффузорами. При условии равенства поперечного давления Р„ продольному давлению ^ъ центральном сечении двуугольника, пожучено такое выражение длЯ/О^ :

* " ^ в: ( г

(57)

Величинам сдвигов в продольном и поперечном течениях даны следующие оценочные значения:

тГ-л.&ш ■ <53>

Сравнение продольной и поперечной составляющих давления и сдвига привело к таким выражениям:

р/ г г < '

где (Г - конструктивный зазор между корпусом и поверхностью кулачкового органа; ¿р - длина двуугольного канала, .¡з (59) следует, что поперечное напряжение сдвига превосходит продольное, и, чем блине к острию угла двуугольного канала (при^^Г), тем больше

Б случае, если двуугольные каналы образованы трехгранными кулачками, то при подстановке в соотношение (59) пареметров, характерных ддя промышленных процессов, получается, что

* и * л

Для продольного течения в четырехугольном и двуугольном каналах величины, входящие в соотношение (54) близки.

С целью подтверждения теоретических положений проведены лабораторные исследования. Экспериментальная установка состояла из од-ночервячной машины, вариатора, электродвигателя, контрольно-измерительных приборов, лспытывались наборы треугольных кулачков с плоскими и выпуклыми боковыми гранями, кулачки эллипсной формы и червячки с , 3 качестве модельных веществ использовались подсолнечная лузга, стружки сосны, патока. Опыты выполнялись при открытом выпускном отверстии и температуре процесса 20*30°С. Определялись производительность и гранулометрический состав. Установлено, что зависимость производительности от частоты вращения вала, составленного из кулачков либо червяков, линейка. Кулачковые органы значительно интенсифицируют процесс. Измельчающая способность и развиваемая производительность зависят от гаорш рабочих граней органа, числа граней, относительного угла разворота кулачков, вида перерабатывающего сырья. Наибольший эффект возникает при относительном угле разворота кулачков около 15°.

Основываясь на результатах теоретических и лабораторных исследований, выполнены опытно-промышленные исследования, задача которых состояла в том, чтобы определить рациональную геометрию кулачкового органа для определенной технологической схемы, Еида сырья, типа откш.зюго пресса; место установки органа на валу, обеспечивающее интенсификацию процесса, и выдать рекомендации по внедрению. Опыты проводились на маслодобывающих предприятиях, работающих по схеме однократное окончателвное прессование, двойное прессование, форпрессозание-экстракция, на претшшленких прессах типа йТ, ЫП и ЕТП-20 при переработке - сырья из семян подсолнечника, хлопчатника, сои и рапса, методика эксперимента, отбор и анализ проб проводились по действующим в масложировой отрасли методикам, разработанным НГЖиров и ГОСТ.

Результаты экспериментов показали, что кулачковые органы необходимо применять на Есех типах эксплуатируемых отжимных червячных прессов; установка органов интенсифицирует процесс - всегда увеличивается выход пищевого форпрессового масла, при этом для прессовых заЕодов можно достичь большой глубины съема масла при незначительном снижении-производительности, а для маслоэкстракпд-снннх заводов - увеличить производительность и несколько уменьшить остаточную масличыость нмыха; качество масла и жмыхов при форпрес-совании не ухудшается; выход осыпи остается в пределах требуемых регламентом ¡улучшаются технологические свойства форпрессового жмыха для последующей его подготовки к экстракции. Для каждого типа пресса, технологической схемы, вида сырья разработан кулачковый орган (геометрия) и место его установки на валу. Кулачковые органы защищены авторскими свидетельства!.^! и были использованы на 17 маслодобывающих заводах.

Используя разработанные положения и экспериментальные исследования, на базе отжимного червячного пресса ,М1-68 создан цресс-гранулятор. Б устройстве совмещены процессы дополнительного вскрытия структуры материала, отжатпя млела и гранулирования выходящего жмыха при прессовании мезги, получаемой по традиционной технологии, Оригинальность идеи защищена авторским свидетельством. Число и диаметр отверстий матрицы,- обеспечивающих формирование гранул требуемого качества и производительность гракулятора, определены на основе анализа задачи о течении ньютоновской жидкости со скольжением в предматричном пространстве и через отверстия матрицы, и уточнены экспериментально.

Промышленные испытания пресс-грапулятора при переработке семян сои

'проведены на Кевинношском маслоэкстракционном заводе (1/133). Ведомственная приемочная комиссия на Богатовском мЭЗе при работе на семенах подсолнечника приняла промышленный образец и рекомендовала его к внедрению. Испытания показали, что масличность гранулированного кгмнха на 2 -5- 4£ ниже, чем жмыховой ракушки; производительность пресс-гранулятора не кике производительности пресса стандартной конструкции; получены гранулы с хорошей экстрагируемостью, масличность гранулированного шрота не вше масличности обычного шрота; при работе с гранулированным жмыхом уменьшается содержание мелочи в материале, поступающем на экстракцию, вследствие чего улучшается прокачка растворителя, повышается прозрачность мисцеллы, увеличивается насыпной вес прота; установка пресс-грануляторов позволяет исключить дробилки, плющильные зальцоьые станки, оборудование дая кондиционирования материала, сократить длину транспортных элементов.

В восьмом разделе изучены важнейшие физико-механические свойства основных видов маслосодержащих материалов и исследованы характеристики процесса экструзионной обработки этих материалов на двухчервячнои экструдере.

На течение материала в рабочей зоне червячной машины значительное влияние оказывают следующие его свойства: сжимаемость, реологические, анизотропия давления. Для измерения степени сжатия масличного материала и коэффициента бокового давления кзготоеили специальный коппрессиометр. Исследовались измельченные семена сои, измельченное ядро подсолнечника и хлопчатника. Опыты проводились в широком диапазоне изменения температур Т и влажности ^"материалов, включая значения, рекомендуемые технологическим регламентом маслодобывающих предприятий. По данным экспериментов установлено, что изменение плотности исследуемых ¡материалов хорошо описываются степенной зависимостью такого вида:

где у?, - текущая плотность материала; - плотность ма-

териала при начальном давлении ^(6)', Рш - текущее давление в материале; уЗ^ - коэффициент сжимаемости. ,1ндекс "-1-" означает, что все величины им помеченные откосятся к бокового давлению. В червячных машинах это давление доступно прямог.у измерению. Обработка экспериментальны): данных позволила получить аналитические и графические зависимости величины от Т и . Сравнение Еелнчиныу5А во всей области вариации температуры показывает, что наиболее мяг-

>

(61)

кии является подсолнечное ядро, а за ним в направлении повышения сопротивления сжатию находятся хлопковое ядро и далее семена сои.

Обработка опытных данных для определения коэффициента бокового давления К± соп, подсолнечника и хлопка позволила получить близкие результаты,.которые были объедены таким общим выражением:

/К =

где и , А , ¿Г - эыперические функционалы, зависящие от 7~ , М' , причем для хлопка и подсолнечника они имеют одинаковый вид. Кривые, описывающие зависимости), являются зкпукльвлн кривыми, стремящимися к единице в характерном интервале давлений.

Вязкость маслосодержащего материала определить с помощью -визкозииетрии практически невозможно. Для нахождения средних значений вязкости на рассматриваемом отрезке течения наьгц использован метод частичной идентификации. Сущность метода заключается в косвенном определении вязкости из данных экспериментов по течению материала в каналах рабочей зоны червячной машины путем сопоставления результатов" косвенных измерений с предсказаниями достаточно подробной модели течения в этих канатах.

Эксперименты выполнялись на специально-построенном стенде. Стенд содержит двухчервячный экструдер, питатель - дозатор, про-парочно- увлажнительный икек, бункер- накопитель сырья, приемник гранул, маслосборники и"систему терморегулирования. Основным элементом установки является экструдер, который состоит из секционного корпуса с двумя параллельно расположенными в нем валами, веду ктора-раздвоителя, вариатора и электродвигателя. На валы насажены червяки и смесительные кулачки, геометрическая конфигурация которых выполнена по принципу "уплотнительного профиля".

Исследования проводились с целью выяснения принципиальной возможности применения двухчервячных машин при экструзионной обработке маслосодержацего сырвя и определения характеристик работы экструдера;нахождения или уточнения основных физико-механических характеристик маслосодержащих материалов экспериментальным и идентификационным методом; уточнения ряда положений построенной математической- модели; определения технологических режимов обработки маслосодержащего сырья; исследования технологического качества получаемых гранул; правильного выполнения масштабного перехода от экспериментального образца к опытно-промышленному образцу.

Зксперименты проводились ка многих видах маслосодержащих материалов, в реферируемой работе представлены важнейшие результаты экструдирования целых семян сон, необрушенных семян подсолнечника, подсолнечного ядра, хлопкового ядра с различным содержанием шелухи. Каждому маслосодержацему материалу соответствовал свой набор червяков, смесительных кулачковых органов и секций корпуса. В опытах варьировались следующие параметры: влажность гасло-содержащего сырья, температура внутренней поверхности корпуса, частота вращения валов. Определялись: величина бокового давления и температура внутренней поверхности корпуса по длине рабочей зоны, осевое давление з материале на выходе из матрицы; насыпная плотность, влажность и исходная масличность перерабатываемого материала; размер получаемых гранул, ж плотность, объем, влажность, масличность, прочность, экстрагируемость, остаточная масличность гранул, пропущенных через производственный экстрактор; производительность экструдера по гранулам и по маслу; частота вращения червяков; потребляемая электродвигателем мощность. Контроль и регистрация давления в материале осуществлялись с помощью специально созданной измерительной системы. Опыты проводились в широком диапазоне измерения технологических факторов, в том числе имеющих место в производственных условиях.

В диссертации для каждого исследуемого материала путем обработки экспериментальных данных построены зависимости весового расхода материала в загрузочной секции \ весового расхода материала в виде гранул^.; удельной мощности, приходящейся на единицу массы■материала в загрузочной секции ; удельной мощности, приходящейся на единицу массы гранул ^ , от частоты вращения Балов /73 при фиксированных ел&жностях Ц" и средней температуре стенок экструзионных секций £ . Определен характер изменения- среднего бокового давления /О по длине экструдера при фиксированных

/Г . £ . •

Исследования процесса экструзии семян сои показали, что зависимость производительности экструдера ^ от при фиксированных ¡У' и Ту, возрастающая и очень близка к линейной. С ростом температуры угол наклона зависимостей в общем увеличивается. Для удельных затрат мощности зависимости также линейны, но убывющпе. Ь пределах выполненных измерений зависимости с более высокой температурой располагаются под зависимостями с уменьшающейся температурой.

Анализ процесса экструдирования необрушенных семян подсол-

печника показал, что для уровня вланности ^ в зависимости от величины тешературы нагрева Т* связь между , п п, носит монотонны! характер, близкий к линейному. Лри этом с ростом температуры угол наклона кривых увеличивается. Сравнение группы зависимостей для разных влажностей, позеолил сделать вывод, что с ростом У/' средний угол наклона, характерный для отдельных групп кривых, уменвпается.

При влажности № =о,о% величины Ш,в и зависят от /)* экстремально, ;.шкшлум приходится на частоту Еращенпя = 11ЗЗс_-'-> Для материала с влажности.д '¿№'=10,7% величины

характеризуются наличием максимумов. Частоты расположения максимумов для довольно жестко кор-

релируют между собой.

Для практического использования результатов экспериментов построены зависимости с^" от 7* л М'для семян сои и для необрушенных семян подсолнечника. Такие же эмперическпе уравнения построены для удельных мощностей.

Проведенный анализ процесса переработки ядра подсолнечника и ядра хлопчатника убедительно демонстрирует исключительно сложный характер зависимости величин расходов и затрат мощности от частоты вращения валов в исследуемом диапазоне изменения значений вла-дности и нагрева. Зависимости существенно нелинейны и не поддаются аналитическому описанию.

Изучение зависимостей изменения величины давлений в исследуемых материалах вдоль канала рабочей зоны показали, что эти зависимости носят несколько" нерегулярный характер."Лх общая тенденция - рост до первой зоны измельчения, затеи некоторое уменьшение или постоянство, а далее рост до максимальных значений-в некоторых случаях может достичь 2 Ша. Полученные зависимости значений давлений не позволяют сделать конкретных выводов с целью получения эмперических уравнений.

Па основе результатов измерений основных характеристик работы двухчервячного экструдера - величины расхода, плотности и давлений - и моделей течения материала в каналах, графически определены величины и проделана работа по определению вязкости для материала из ядра семян подсолнечника и ядра семян хлопчатника в зависимости от изменения давления, тешературы, влажности и частоты вращения валов. На рис.10 и рис.II представлены характерные зависимости для материала из ядра подсолнечника. Результаты определения вязкости показывают, что система в рассматриваемом диапазоне

•'изменения технологических параметров проявляют неньютоновское поведение. Причем эффективная вязкость в общем возрастает с увеличением влажности, -с ростом давления до 8 !,Е1а и снижается с увеличением скорости сдвига и повышением тешературы массы более чем 1С0°С. патематычеекая модель пополняется на£деняш.д физико-механическими характеристиками материала.

Наработанная на оптимальных режимах экструднровшшя и пропущенная через экстрактор НЗЗ-ЬОО Ьологовского МёЗа партия гранул из бобов сои показала, что остаточная масличность гранулированного шрота составила в среднем 0,17 4- 0,35/?, а по типовой схеме плановая масличность шрота составляет 0,8Ь%. Двухчервячная машина с однонаправленным вращением валов и коктактко-уплотнительннм профиле!.? сопряженных червяков и кулачков является высокоэффективным экструдером, позволяющим осуществить интенсивное физико-механическое воздействие на маслосодержащее сырье, объективность работы зависит от геометрии его рабочей зоны, типа и технологических свойств материала, режимных условий ведения процесса.

В девятом разделе излагаются основные принципы метода расчета червячных устройств, который охватывает одно- и двухчервячные машины. ыетод адаптирован к двухфазным системам, одной из фаз которых является жидкость, частично отводимая из объема машины.Он непосредственно применим к маслоотжимным прессам и экструдерам, хотя допускает прямое распространение на любые нелинейные ¡материалы со скольжением и вязкостью, зависящим от давления. ;.!етод расчета представляет собой результат решения большой совокупности связанных между собой уравнений движения нелинейного материала и уравнения сохранения количества вещества. В ходе решения определяются интегральные характеристики работы червячной машины и основные характеристики процессоз, происходящих в ней, и состояния материала.

¡метод расчета опирается на две группы моделей. Одна группа геометрическая. Она состоит из моделей каналов и течений в этих каналах ньютоновской жидкости и вязкопластического материала. Зти модели изучались в разделах 2,3,5. Рассмотрены каналы двух типов: обычные каналы с подвижными и неподвижными граница,а а составные каналы, которые содержат еще и диффузорно-конйузоркне элементы с подвижными и неподвижными границами. Каналы первого вида составляют рабочую зону одночервячной ¡машины. Каналы второго вида составляют рабочую зону двухчервячной машины. Применение ¡модели составного канала позволило представить уравнения течения в одночервяч-ных п двухчервячных шайках единообразно и лучше выявить особенности

'сопряжения червяков. ¿использованы канаты, в поперечном сечении которых лежит прямоугольник и криволинейный двуугольник. Другая группа моделей - физико-механическая. Она состоит из моделей коэффициентов скольжения, сжимаемости, бокового давления, вязкости, стока, фильтрации и других. Часть моделей этой группы описана в разделах 4,6,8, а другие модели - в работах Толчпнского К.А. Использование необходимых дая расчета сведений из работ Толчинско-го й.А. продиктовано требованием полкой замкнутости метода расчета.

Разработанный метод расчета носит универсальный характер так как включает в себя, в качестве частных случаев, расчет одно -и двухчервячного маслоотнвмннх прессов и одно - и двухчервячного экструдеров с любыми выходными устройствами. Полная запись всех уравнений и соотношения для расчета указанных машин с многовитко-вой рабочей зоной содержит порядка ста семидесяти формул и выражений. Большая часть из них относится к формфакторам.

- На основе методики расчета разработаны технические задания на изготовление двухшнековых экструдеров для переработки семян подсолнечника и семян хлопчатника производительностью 250 тонн * семян в сутки. Расчитан, разработан и серийно производится двух-червячный экструдер производительностью до 150 кг/ч по необрушенным семенам подсолнечника.

ОСНОЕНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ПССЛЭДОВАШЙ И ВШЭДРЕШЕ ИХ В ПРОИЗВОДСТВО

1. Разработаны теоретические основы крупной научной проблемы-гидродинамики процессов течения маслосодержащих материалов в червячных машинах. Основные закономерности этих процессов связывают технологические и режимные параметры с геометрией каналов и кинематикой процесса, позволяют спроектировать рабочую зону червячных машин и выполнить гидродинамический, силовой и энергетический расчеты. Установленные закономерности носят достаточно универсальный характер, так как допускают распространение на широкий класс нелинейных материалов, перемещающихся с прилипанием на границах области течения либо со сколвжением и вязкостью, зависящими от давления.

2. Анализ известной информации показывает, что маслосодержа-щий материал в рабочей зоне червячной машины может демонстрировать ньютоновское, неньютоновское и вязкопластическое поведение, характеристики которого зависят от давления. Сформулированы типичные

—для инженерных приложений краевые задачи течения таких материалов

в каналах одно- и двухчервячных машин. При формировании задач учтены основные физико-механические свойства маслосодержащих материалов: сжимаемость, анизотропия давления, изменение вязкости, сток жидкой фазы, а также граничные условия - размер и форма каналов рабочей зоны, взаимодействие материала с граничными поверхностями. Развит метод решения поставленных краевых задач течения .

3. Впервые выполнен комплекс теоретических и экспериментальные исследований по физико-математическому моделированию течений маслосодержащих материалов в двухчервячных машинах с зацепляющимися червяками и однонаправленным вращением валов. Канал двухчер-вячной машины представлен в виде совокупности составных каналов, собранных из обычного канала и конфузорно - диффузорннх элементов и обычного канала с каналами сложной геометрии подзоны зацепления. Построена и проанализирована потокоьая модель трехмерного течения во всех элементах формирующих составные канаты. Эффекты трехмерности течения учтены построенными форм-факторами течения и в свернутом виде введены в уравнения базовой кусочно-непрерывной модели течения. Применение модели составного канала позволило представить уравнение течения в одно- и двухчервячных машинах единообразно.

4. Течение маслосодержащих материалов в червячных машинах относятся к классу течений со скольжением на границах области течения. Б качестве характеристик движения материала на стенках канала введены коэффициенты скольжения, ¿ля определения коэффициентов скольжения использованы представления двухжидкосткой модели сплошной среды. Рассмотрены скорость и коэффициенты скольжения ньютоновского и вязкопластического течения. Коэффициенты скольжения зависят от давления, толщины слоя смазки, вязкости масла и материала, геометрии области течения.

5. Рассмотрено течение и диссипация энергии в различных элементах рабочей зоны червячных машин. Получены формулы расчета диссипации энергии поперечного и продольного течений в прямоугольном и двуугольногл каналах, в угловых областях, з канале зоны сопряжения, образованной прямоугольными каналекп. Оценка величин диссипации энергии одно- и двухчервячных машин показывает, что последние имеют более высокий к.п.д.

6. Исследовано вязкопластнческое течение материала с кусочно-линейной зависимостью от давления величины вязкости и предела текучести в некоторых рабочих каналах одно- и двухчервячных машин, ^оказано, что характеристики Еязкопластпческого течения в плоском канале полностью определяются координатой границы ядра. Предложены

уравнения для нахождения основных характеристик вязкопластичес- ' кого течения: границ квазитвердого ядра, скорости ядра и расхода в щелевом и прямоугольном каналах, в конфузорно-диффузорных элементах для случаев прилипания и скольжения на подвижных границах. Проанализирована диссипация энергии в щелевом и прямоугольном каналах.

7. Для интенсификации процесса прессования маслосодержащих материалов в одночервячных прессах использованы кулачковые органы. Исследованы, порождаете этими органами, криволинейные двуугольные каналы. Установлено, что поперечное давление и напряжение сдвига

в двуугольном канале превосходят не только соответствующие продольные величины, но значительно могут превосходить давления и напряжения сдвига в поперечном направлении четырехугольного канала. Сила, действующая на частицу в двуугольном канале, в значительной степени определяется шириной и углом раствора канала.

8. Изучены, в широком диапазоне изменения технологических факторов, сжимаемость и анизотропия давления в материалах из семян подсолнечника, сои, хлопчатника. Выполнено экспериментально- аналитическое исследование разработанного автором двухчервячного эк-струдера с однонаправленным вращением валов и контактно-уплотни-тельным профилем рабочих органов. Б результате сопоставления данных прямых измерений массовых расходов, мощности, бокового давления для различных технологических характеристик сырья с предсказаниями построенной модели течения на основе метода неполной идентификации вычислена эффективная вязкость перерабатываемого ядра семян подсолнечника.

9. В результате физического и математического моделирования, использования категорий и средств механики сплошных сред разработан инженерный метод расчета червячных устройств. Метод адаптирован

к двухфазным гетерогенным системам, одной из фаз которых является жидкость с возможностью частичного отвода из объема машин. Он универсален в том отношении, что включает в себя в качестве частных случаев расчет одно- и двухчервячного пресса и экструдера для переработки маслосодержащих материалов либо любых материалов с подобными свойствами.

Основу метода расчета составляют модели кинематики червячной машины и гидродинамики течений в каналах, дополненные моделями скольжения, диссипации энергии, экспериментально определенными величинами сжимаемости, бокового давления и определенной методом неполной идентификации эффективной вязкости маслосодержащего материала.

10. Ба базе выполненных исследований разработаны и внедрены на 17 маслодобывающих предприятиях перерабатывающих семена подсолнечника, сои, хлопчатника, рапса кулачковые органы для прессов ¡.Ш, ЕТП-20. Общий экономический эффект составил более 2,6 млн.рублей. Внедрена двухчервячная малина для приготовления корма из отходов и лузги семян подсолнечника, годовой экономический эффект составил 42тыс.рублей. Сданы ведомственным приемочным комиссия!,! конструкции пресс-гранулятора ¡¿1-66 для переработки сырья из сои и подсолнечника; пресса ЕПа для переработки отходов очистки подсолнечных семян и пресса однократного окончательного отжима масла из семян рапса, по разработанной методике произведен расчет двухчервячных экструдеров и совместно с-сотрудниками научно-исследовательского института жиров (г. С.Петербург) выдано техническое задание на разработку комплекта оборудования для экстру-зионной подготовки маслосеыян перед экстракцией производительностью 250 т/сутки семян подсолнечника и семян хлопчатника. Харьковский ОЭЗ КПО Центросоюзтехмаш осуществляет серийное производство двухчервячного экструдера ЗШ-76 для переработки семян подсолнечника. Разработанные конструкции защищены авторским! свидетельства]-^ и награждены дипломами I степени ВДНХ Украины и серебряной медалью ВдНП ССОР.

основное соддажз дпссертац-п отржшо в свдвд ШБЗыКадШ:

1. модернизация инековых прессов /В.П.Коваленко, Б.К.Ложеш-ник, Ю.П.Кудрин, Б.И.Самуилов //Информационный листок. - Паоьков: ДЩТЛ, 1575. - Серия "сксплуатация, ремонт а модернизация", - 4 с.

2. ¿¡нтенсификация измельчения материалов посредством ¡модернизации двухшекоЕых малин /В.II.Коваленко, Ю.П.Кудрин, Ю.А.Тол-чинскяй, Г.Л.Резников //Информационный листок. - Харьков: ЩНТН, 1575. - Серия "Эксплуатация, ремонт и модернизация оборудования" - 3 с.

3. Исследование канала двуутольной формы маслоотяимных прессов /¡О.А.Т'олчинскиЁ, Ю.П.Кудрин, Б.И.Коваленко, Е. К. Лолешник //¡.¡асло-зкпровая промышленность. - 1876. - 510. - С. 15.

4. Кудрин Ю.П; математическая модель даш определения давления и производительности шнек0Е0Г0 маслоотжимного пресса //Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производств: Тез.докл. П Республ.конф. - Парьков, 1976. -С. 68-65.

5. Кудрин Ю.П., Ложешник Б.К., Толчпнский Ю.А. Аналитическое уравнение производительности шнековых прессов //¡ласло-жировая промышленность. - 1977. - Jé3. - С. 19.

6. Кудрин Ю.П., Толчпнский Ю.А. Расчет откшных прессов //.¡нформационныы листок. - Харьков: ХЩТИ, ÏS78. - Серия £7. - С. 3.

7. Кудрин Ki.il. .Формула производительности шнекового масло-пресса //Химическое машиностроение. Ьестник Харьковского политехнического института. - Харьков. - 1979. - J> 159. Бып. 9. - С. 13-17.

8. Геращенко Б.Н., Кудрин L.H., Толчинский L.A. Моделирование процесса разделения фаз в гетерогенной системе //Информационный бюллетень по химической промышленности. Програи-та 6.II.1036,

- m. ÏS80. - ."> 5 (86). С. 74.

S. К вопросу расчета производительности маслоотжимных прессов /Ю.П.Кудрин, 1С.А.Толчинский, Б.¡-¡.Геращенко, Б.А.Харитонов //Пищевая промышленность. - 1982. - J> 3. - С. 39-40.

10. Кудрин К.П., Толчинский L.A. Ходель продольного течения маслосодерлащего материала между дЕугл пластина,я //Математическое моделирование и оптимизация процессов масло-жировой промышленности: Тез. докл. Ьсесоюз. семин. - Краснодар, 1963.

- С. 124-125.

11. Кудрин К.П., Толчинский 1С.А. двухпаршметрическая система функций для задач течения нелинейного вязкопластического материала при кусочно-ллнеЁной аппроксимации его реологических характеристик // XIII Бсесоюз. симпоз. по реологии: Тез. докл. - Болго-град. 1984. - С. 40-41.

12. Кудрин iO.il., Толчинский I.A. Течение проскальзывающего на границах плоского канала Еязкопласткческого материала, реологические свойства которого зависят от давления // XIII Ьсесоюз. сплтоз. по реологии: Тез. докл. - Волгоград, 1984. - С. 39-40.

13. Кудрин t.Я., Толчинский L.A. .Адиабатическое течение сжимаемого вязкопластпческого материала с несохранекием вещестьа з прямоугольном канале //ПоЕышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производств: Тез. докл. Бсесоюз. науч. конф. - Харьков, IS65. - С. 45-46.

14. Кудрин L.H., Толчинский 1С.А., Геращенко В.Н. Уравнения

с кусочно-линейной аппроксимацией параметров течения вязкопластпческого материала в плоском; щелевом канале //Повышение эффективности, совершенствование процессов з аппаратов химических производств: Тез. докл. Ьсесоюз. науч. конф. - Харьков, 1985. -С. III-II3.

15. Кудрин Ю.П., Толчпнский Ю.А., Геращенко В.Н. Трехмерный анализ влияния зоны зацепления шнеков на характеристики течения

в канале двухчервячной машины //Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производств: Тез. докл. Бсесоюз. науч. конф. - ларьков, 1985. - С. 120-122.

16. Кудрин Ю.П., Толчинсквй Ю.А. Редукция задачи о течении вязкопластического материала через прямоугольник к задаче о течении через полосу//Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производств: Тез. докл. Бсесоюз. науч. конф. - Харьков, 1385. - С. 127-129.

17. Кудрин 10.П. Физико-химическая механика течений маслосодер-жащих материалов //Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств: Тез. докл. 2-ой Бсесоюз. науч.-техн. конф. - П., 1586. - С. 2'±7-248.

18. модель гидродинамики двухшнекового экструдера с учетом особенностей геометрии зоны зацепления шнеков Д.П.Кудрин, Ь.Н.Геращенко, Ю.А.Толчинский, В.Б.Кяючкгш /Др. ЫШйаров. - Л., 1988.0. 110-118.

13. Характеристики стоксознх течений в экструдерах в каналах с уступом /Ю.II.Кудрин, В.Ы.Геращенко, Ю.А.Толчинскпй и др. //Тр. БНыЖиров. - П., 1£Ь0. - С. 127-135.

20. Геращенко Ь.Н., Кудрин 10.П., Толчпнский Ю.А. Течение маслосодержащего штериала в щшоугояьвон канале с движущимися стенкаш //Известия вузов. Пищевая технология. - - 5. -С. 78-79.

21. Гераценко В.Н., Кудрин ¡О.П., Толчпнский к.А. Ходель течения маслосодержащего штериала в плоском канале //Известия вузов. Пищевая технология. - 1983. -5 6. - С. 47-48.

22. исследование процесса экструзпонной подготовки семян сои к экстракции /Б.Б.Ключкин, Б.А.Харитонов, А.С.Савус и др. //Тр. ЕШИХкров. - Л., 1989. - С. 116-126.'

■23. Кудрин 1С.П. Течение ньютоновской жидкости в трубах двуугольного сечения. - Киев, 1950. - 10 с. - Деп. в УкрН.ВЛТП 10.3.90, Ук. 90 1576. ■

24. Кудрин Ю.П. ыетод расчета двухчервячного экструдера. -Киев, 1990. - 27 с. - Деп. в УкрШШТИ 10.9.90, Ук. 90 Ц 1579.

25.- Кудрин 10.11. Определение характеристик вязкопластического течения в прямоугольной трубе без решения уравнений течения. -

Киев, 1990. - II с. - Деп. в УкрШЫНК! I0.9.S0, 7к. 90 П 1580.

26. Кудрин Ю.П. Основные физико-механические свойства масло-содержащих материалов //Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств: Тез. докл. З-ей Бсесоюз. науч. конф. -Ы., I9S0.

- С. 1-2.

27. Кудрин 10. П. Двухжидкостная модель течения маслосодержащего материала в канале червячного отжимного пресса //Теоретические

и практические аспекты применения методов инженерной физико-хиюз-ческой механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств: Тез: докл. З-ей Есесоюз. науч.-техн. конф. - Li., 1990. - С. 219-220.

28. Кудрин 1С.П., Толчинский Ю.А. О диссипации энергии течения масличного материала в одношкековых и двухшнековых маслоотжю.сннх прессах //известия вузов. ДщеЕая технология. - 1190. - Л 2-3. С. 94.

2S. Кудрин Ю.Д., Геращенко Ъ.К. интенсификация процесса производства раствтельнкх масел на основе совершенствования и разработки червячных устройств //Экспресс-информация. цНТППР Госагропрома РС&СР. - 1991. - Серия о. - Ьып.1. - 30 с.

30. Экструзия семян сои на двухчервячноп экстоудере /H.H.Геращенко, М.П.Кудрин, £.А.Толчинский а др. //Известия вузов. Пищевая технология. - 1991. - 1-3. - С. I29-I3I.

31. Геращенко Б.Н., Кудрин Ю.П., Толчикскнй ¡O.A. Иетод расчета характеристик шнекоЕых маслоотжимннх прессов и зкструдеров //Известия вузов, лицевая технология. - 1991. - Л 1-3. - С. 170-172.

32. Особенности течения масличного .материала в двуугольных каналах шнекозых маслооташмяых прессов /А.К,.Авербах, П.К.Геращенко, М.П.Кудрин, ¡С.А.Толчикскнй //ИзЕестля вузов. Пищевая технология. - Ï9SI. - Л 1-3. -С. 172-174.

33. Двухжидкостная модель фпзшсо-механпческнх характеристик масличного материала в шнековом цаслоотквшои прессе /А.гС.Лвербгх, В.К.Геращенко, Ю.П.Кудрин, L.А.Толчинский //Известия вузов. Пищевая технология. - 1991. - J5 1-3. - С. 175-177.

34. Кудрин 1С.П. Диссипация энергии в элементах рабочей зоны черЕЯчкой машины. - Киев, 1992. - 14 с. - Деп. в УкрйЖНТИ 10.08.92. Ук. 92 Js I59I.

35.. A.c. 4L8346 СССР, Li. С IIB 1/06 Б ЗОБ 9/14. Пресс для отжима растительного масла из маслосодержащего материала

/Г.К.Гончаренко, Б.И.Коваленко, 1).П.Кудрин и др. (СССР). - 4 е.: ил. 6.

36. A.c. 504836 СССР, Ы. Кл.2 С ЦБ Г/10 В 01Д И/02. Экстрактор /Г.К.Гончаренко, В.Л.Коваленко, Ю.П.Кудрин и др. (СССР). - 4 е.: ил. 4.

37. A.c. 508521 СССР, Li. Кл.2 С IIB I/IQ. Испаритель для

отгонки растворителя из шрота /Г.К.Гончаренко, Б.И.Коваленко,

Ю.П.Кудрин и др. (СССР). - 4 е.: ил. 2.

о

38. A.c. 727679 СССР, Li. Кл." С IIB I/IO В 01Д 11/02, Проти-воточный экстрактор /В.К.Ложешник, Ю.И.Кудрин, Р.П.Спинов и др. (СССР). - 6 е.: ил. 4.

33. A.c. 737240 СССР, Li. Кл.2 Б ЗОВ £/12. Пресс для отжима растительного гасла /В.К.Ложешник, Ю.П.Кудрин, Р.И.Спинов и др. (СССР). - 4 е.: ил. 6. - . ...

40. A.c. 745432 СССР, LÎ. Кл.2 А 01Г 2S/00. Измельчитель /Г.А.Богданов, З.И.Гноевой, Ю.П.Кудрин: и др. (СССР). - 4 е.: ил. 3.

41. A.c. 745S2I СССР, Li. Кл.2 С IIB 1/06 В ЗОБ S/I4. Пресс для отжиг/а растительного тела из маслосодержащего материала /В.К.Ложешник, Ю.П.Кудрин, Ю.А.Толчинский и др. (СССР). - 4 е.: ил. 4.

42. A.c. 757346 СССР. Li. Кл.3 В ЗОВ 9/14 С IIB 1/06. Пресс для отжима растительного масла /В.К.Ложешник, Ю.П.Кудрин, Ю.А.Тол-чннский и др. (СССР). - 4 е.: ил. 3.

43. A.c. 766632 СССР, М. Кл.2 В 02С 7/10. Устройство доя измельчения масличных семян и продуктов их переработки /В.К.Ложешннк, Р.И.Спинов, Ю.П.Кудрин и др. (СССР). - 6 е.: ил. 4.

44. A.c. 782750 СССР, Li. Кл.3 А 01Г 29/СО. Измельчит ель-де с-труктор /Г.А.Богданов, В.П.Гноевой, П.Кудрин, Л.П.Рольский (СССР), - 4 с.: ил. 4.

45. A.c. 86IIC4 СССР, Li. Кл.3 В ЗОБ 9/12. Пнековый пресс /З.К.Ложепник, Ю.П.Кудрин, П.КнПавриенко, В.П.ПаЕриенко (СССР). -4 е.: ил. 3.

46. A.c. 884715 СССР, Lu Кл.3 В Q2C 7/10. Устройство для измельчения преимущественно масличных продуктов /Б.А.Харитонов, 1С.П.Кудрин, В.К.ЛожешнйК и др. (СССР). - S е.: ил. 3.

47. A.c. 880470 СССР, Li. Кл.3 В Û2C 7/10. Устройство для измельчения преимущественно масличных продуктов /Б.А.Харитонов,

L.II.Кудрин, З.К.Ложешкйк и др. (СССР). - S е.: ил. 6.

46. A.c. IG0IS56 СССР, LÎ. Кл.3 Б 01Д И/02. Экстрактор /В.К.Ложешник, Е.П.Кудрин, к.А.Толчинский и др. (СССР). - 8 е.: ил. 3.

49. A.c. I02I634 СССР, А В ЗОВ 9/14. Пресс для отжима растительного масла из маслосодержащего снрья /Ю.П.Кудрин, В.К.Ложе-шник.Ю.А.Толчинский и др. (СССР). - 2 е.: ил. 3.

50. A.c. 1022368 СССР, ¿И AB ЗОВ 9/14. Экстрактор /В.К.Локеш-ник, Ю.П.Кудрин, Н.С.Арутпнян и др. (СССР). - Публ. не подлежит.

51. A.c. 1043028 СССР,SM А Б 303 £/16. Пресс для отжима растительного масла /В.Н.Гусев, Ю.П.Кудрин (СССР). - 2 е.: ил. 2.

52. A.c. IC98263 СССР, м. Кл-° Б ЗОВ 9/16. Пресс для отжима растительных масел /В.К.Ложешник, Ю.П.Кудрин, Ю.А.Толчинский и др. (СССР), - Публ. не подлежит.

53. A.c. 1529720 СССР, Л7/ AI С IIB 1/06. ¡.¡аслооткимный шнек-пресс /В.Н.Гусев, К.П.Кудрин, H.Q.Васильев и др. (СССР), -Публ. не подлежит.

54. A.c. I6I867I СССР, ш. Кл.и Б 303 9/16. Пресс для отжима растительного масла /Ю.П.Кудрин, А.Ю.Авербах, З.Н.Гусев и др. (СССР), - 4 е.: ил. 2.

Рис. 2. Диффузор прямоугольного поперечного сечения с подвижными стенка-га

Рис. 3. Диффузор с подвижными параллельными и неподвижные сходящимися стенка!'.®

Рис. 4. Составной канал а его модели

У-

/ ✓__

.у «с 1

Рис. 5. Система отсчета, связанная с движущимся пером сопряженного червяка

Рис. 7. Поперечное сечение двуугольного канала

Ук

¡У

7.

гг:

V

У/////ШШ.

~/г

Рис. 8. Вязкопластическое течение в щелеЕом канале

канале

&

Ф Р, МПа

Рис. 10. Зависимость эффективной вязкости материала из ядра семян подсолнечника при влаякости ^в=6,]> от давления до 2,0 МПа при температуре (в °С)'ц частоте вращения валов Ъ (в с-1): I -Т*=2э°С, П3 =0 4С-1. 2 -7«гв95°С/в =0,8с-1; 3 - =95°С Пь =1 2с-*- ' 4 _Т„=1150С, /7, =0,4с-1; 5 -7„=115°С Пг =0 8с"1.

6 -Т^=И50С, П, =1,2с_1

Рис. II. Зависимость эффективной вязкости материала из ядра семян подсолнечника при влажности ¡Vе~ Qti% 0т давления до 10,0 Mía при температуре А- (в0 С) и частоте вращения валов /?s (в с~Г): I Э5°С, П% =0,4с~*; 2 - Ь =95°С, /7, =0,8o-J; 3 -£,=95°С, Л; =1 2с"1. ' 4 - £ =Н5°С, П, =0,4^; 5 =115°С, /7, ^O.V1! 6 -т; =И5°С, =1,2с

Подписано к печати 3G.Xn.i2 года

----------lKpaiUQO_aK¿._

OPA УкрНХПхгд-каш

31С120, г. Харьков, ул. ¡.¡ареала Конева, 21