автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Реология процесса межоперационного транспортирования мясной шквары при производстве сухих животных кормов

Министерство высшего и среднего специального образовании РСФСР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ!'! ИНСТИТУТ

МЯСНОЙ II МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

I

11а правах рукописи

Кандыбка Петр Михайлович

УДК 636.087.6.002.71;532.135

ЕОЛОГИЯ ПРОЦЕССА МЕЖОПЕРАЦИОННОГО ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ МЯСНОЙ ШКВАРЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СУХИХ ЖИВОТНЫХ

КОРМОВ

пециалыюсть 05.18.12. - процессы и аппараты

пищевых производств

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1988

Работа выполнена в лаборатории гидравлики кафедры "Прошшл ное строительство и охрана труда" Московского ордена Трудовог Красного Знамени технологического института мясной и молочной п мышленности и в лаборатории кафедры технологии мяса и мясопроду тов Киевского ордена Трудового Красного Знамени технологическог института пищевой промышленности.

(

Научные руководители - доктор технических наук, профессор

Горбатов A.B.;

кандидат технических наук, доцент Тульчевский М.Г.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Азаров Б.М.;

кандидат технических наук, доцент Филипенко Б.П.

Ведущее предприятие - УкрНШмясомолпром.

Защита состоится "/£" zv ёддя mQ г. на заседани: специализированного Совета К.063.46.\)1 Московского ордена Трудо го Красного Знамени технологического института мясной и молочно промышленности, I098I8, г.Москва, ул.Талалихина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского дена Трудового Красного Знамени технологического института мясй| и молочной промышленности.

Автореферат разослан

"/4" 1988 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, к.т.н., доцент

Е.И.Титов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из основных условий реализации родовольственной программы СССР на период до 1990 года является скорение научно-технического прогресса во всех отраслях агропро-ышленного комплекса и в том числе, в мясной промышленности. Пе-Ьд промышленностью поставлена задача - за счет внедрения поточ-о-механизированных линий, безотходных и малоотходных технологий ерерабатывать продукцию животноводства с максимальной эффективнос-ыо, сократить и исключить потери на всех стадиях обработки, посто-нно увеличивать ассортимент и повышать качество готовых изделий.

В мясной промышленности при переработке животных получают не олько пищевую, но и техническую продукцию, в том числе и сухие :ивотные корма.

Прогрессивной технологией в области производства сухих живот-нх кормов, позволяющей интенсифицировать процесс, повысить выход [ улучшить качество готовой продукции, является технология с приме-[ением центрифуг для обезжиривания мясной шквары - полуфабриката, юлучаемого после тепловой обработки сырья. Однако при использова-ши данной технологии возникает необходимость транспортировать «ясную шквару между основными видами оборудования.

Использование винтовых конвейеров, подъемников, тележек и т.п. ) качестве межоперационного транспорта, не обеспечивает поточности 1роизводства при перемещении проекта в вертикальном направлении, требует затрат ручного труда, ухудшает санитарное состояние произ-5одства и окружающей среды. Кроме того, выгрузка мясной шквары из ■'оризонтально-вакуумных котлов является источником повышенной трав-лоопасности для обслуживающего персонала, так как при открывании <рышки выгрузочной горловины возможны выбросы горячей массы продукта.

В связи с этим представляется перспективным исследование процессов реодинамики мясной шквары с целью изучения реологических характеристик и определения возможности использования трубопровод-того транспорта для ее перемещения.

Диссертационная работа была выполнена в соответствии с отраслевой научно-технической программой Минвуза РСФСР на 1986-1990 гг. по решению проблемы "Разработать научные основы и создать опытные образцы системы контроля и управления процессами механической обра-

ботки и межоперационной транспортировки пищевых продуктов" (№ гос. регистрации 0186007185), программой и планом хоздоговорной темы № 734/83 с Тернопольским мясокомбинатом (№ гос. регистрации 0183.0072250).

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы являются экспериментальные исследования процессов реодинамики мясной шквары и разработка инженерной методики расчета ее пневмотранспор-тирования по трубам при производстве сухих животных кормов. (

В соответствии с поставленной целью решались следующие задач*

1. Исследовать влияние температуры на изменение реологических характеристик мясной шквары.

2. Изучить совместное влияние влажности и жирности на реологические характеристики мясной шквары.

3. Исследовать изменение реологических характеристик и плотности мясной шквары от величины сжимающего давления.

4. Исследовать процесс течения мясной шквары в круглых трубах и насадках.

5. Разработать инженерную методику расчета межоперационного трубопроводного пневмотранспорта для мясной шквары.

6. Разработать и внедрить линию для пневмотранспортирования мясной шквары по трубам.

Научная новизна. Впервые исследованы процессы реодинамики мяс ной шквары в рабочих камерах вискозиметров и круглых трубах. Установлены качественные и количественные закономерности изменения рес логических и физических характеристик мясной шквары от температурь влагосодержания, содержания жира и приложенного давления. Получень эмпирические зависимости для определения потерь давления при тече^ нии мясной шквары в круглых трубах и насадках. Расчетные уравненш связывают геометрические размеры трубы с кинематическими и динамическими параметрами потока и учитывают реологические характеристи) продукта.

Предложен аналитический метод расчета потерь давления в труб' проводах.

Практическая ценность. Разработана инженерная методика расче1 межоперационного трубопроводного пневмотранспорта мясной шквары.

Разработана линия для пневмотранспортирования мясной шквары Трубопроводам, позволившая механизировать межоперационное перемещ ние шквары, повысить качество готовой продукции, улучшить санитар

)е состоение производства и окружающей среды, устранить источник эавматизма обслуживающего персонала. Линия внедрена в прсмышлен-)сть на Тернопольском мясокомбинате с фактическим экономическим йектом 12,4 тыс. руб. в год.

На основании результатов исследований модернизирован вакуум-эризонтальный котел КВМ-4,6А, который прошел испытания и рекомен-|)ван межведомственной комиссией для серийного изготовления.

Разработки включены в сборник технологических инструкций по роизводству сухих животных кормов и жиров для кормовых и технически целей.

Апробация работы. -Основные результаты исследований по теме иссертации доложены на 51, 52, 53, 54 научных конференциях КТИШ 1985-1988 гг., на Всесоюзных научно-технических конференциях "О овышении роли молодых ученых и специалистов в ускорении научно-ехнического прогресса в мясной и молочной промышленности" (Моск-а, 1985 г.); "Теоретические и практические аспекты применения ме-одов- инженерной физико-химической механики с целью совериенство-ания и интенсификации технологических процессов пищевых произ-одств" (Москва, 1986 г.); "Биотехнологические и биотехнические роцессы в мясной промышленности" (Москва, 1987 г.); на Республи-анской научно-технической конференции "Дальнейшее повышение уровня еханизации погрузочных и транспортно-складских работ в отраслях ищевой промышленности" (Ворошиловград, 1987 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введет;'!, чв~ 'jpex глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изло-ена на 171 страницах машинописного текста и содержит II таблиц, рисунков. Библиография включает 163 наименования работ отече-твенньгх и зарубегсных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и дана общая характе-мстика работы.

Первая глава посвящена рассмотрению состояния вопроса. В ней фиведена характеристика мясной шквары, как объекта исследования. 1ясная шквара представляет собой концентрированную грубодисперсную :истему,дисперсной фазой которой являются частицы,образованные из (енатурированных животных тканей, а дисперсионной средой - жир и

вода, выделившиеся в процессе тепловой обработки и механического воздействия на сырье.

Представлен анализ научных достижений как в нашей стране, так и за рубежом в области теории и практики современных методов определения реологических характеристик. Описаны конструкции приборов и методики определения реологических характеристик на них.

Обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов течения вязко-пластичных .продуктов по трубам и на-^ садкам.

Приведенный анализ литературных данных свидетельствует о том, что до настоящего времени: - реологические характеристики мясной шквары не исследованы; - не разработана методика расчета трубопроводных линий для межоперационного пневмотранспортирования мясной шквары по трубам; - применение предложенных аналитических зависимо! тей ограничено пределами определения кинематических, динамических I реологических параметров. Поэтому при изучении процессов пневмотра! портирования мясной шквары по трубам большое значение приобретает эксперимент, позволяющий получить эмпирические расчетные зависимости, пригодные для конкретных условий.

При выполнении диссертационной работы учитывались труды по физико-химической механике и реологии дисперсных систем советских и зарубежных ученых: Б.М.Азарова, О.А.Арета, Г.К.Бермана, Г.В.Виноградова, М.П.Воларовича, А.В.Горбатова, Н.Э.Груздева, В.Д.Косого, Г.Е.Лимонова, Н.Н.Липатова, А.М.Маслова, С.А.Мачихина, Ю.А.Мачихи-на, П.А.Ребиндера, И.А.Рогова, В.Д.Суркова, Н.Ф.Федорова, Б.П.Филипенко, З.П.Шульмана, Д.Мак-Келви, Н.Муни, Рабиновича, У.Л.Уилкинса-на и др.

На основе анализа литературных данных обоснованы цель и зада-1 чи исследований.

Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию реологических характеристик и плотности мясной шквары. Объектом исследований являлась мясная шквара, полученная в производственных условиях в соответствии с действующей технологической "инструкцией по производству сухих животных кормов. Реологические характеристики мясной шквары при атмосферном дайлении определяли на ротационном вискозиметре "Реотест"-2, а при избыточном давлении - с помощью модернизированного ротационного вискозиметра РВД-МТ. Плотность мясной шквары при атмосферном давлении измеряли пикнометрическим методом,

при избыточном - на специально разработанном приборе. Одновремен-) с измерением реологических характеристик и плотности мясной свары стандартными методами определяли содержание влаги и жира в ¡й.

Зависимость реологических характеристик мясной шквары от тем-зратуры^ влажности, жирности и давления. В реальных условиях воз-кжны значительные колебания физико-химического состава и техноло-тческих характеристик производственных композиций, поэтому требо-алось установить границы изменения реологических характеристик гсной шквары при различных значениях температуры, влажности и жир-эсти. Исследование влияния давления на реологические характеристи-л мясной шквары вызвано тем, что при течении по трубам продукт на-эдится в условиях всестороннего сжатия.

Изучение влияния этих параметров проводили в интервале темпе-атур (313 *■ 373) К; влажности (0,25 + 0,45») кг влаги на I кг родукта, жирности (0,2 + 0,45) кг жира на I кг общей массы продук-а; давлений (0 + 10) • 10^ Па. Перед проведением вискозиметричес- " их исследований мясную шквару, находящуюся в зазоре между ротором стаканом вискозиметра, термостатировали в течение (900 + 1200) с ри заданной температуре^

Результаты исследований показали, что увеличение температуры ызывает снижение числовых значений величин реологических характе-истик. Исключение составляет темп разрушения структуры, который е зависит от температуры. Изменение величин реологических характе-истик с увеличением температуры неодинаково. Наиболее резкое изме-ение характеристик происходит в диапазоне температур от 313 до 38 К.При более высоких температурах изменение величин реологических арактеристик происходит более медленно. Это связано с тем,что с погашением температуры коагуляционно-кристаллизационная структура жи-:а,как основного наполнителя шквары, разрушается с одновременным величением его текучести. При температурах выше 338 К весь жир пе-1еходит в жидкое состояние и с увеличением температуры вязкость •меныпается по аналогии с изменением вязкости ньютоновской жидкости.

Повышение влажности и жирности мясной шквары вызывает увеличе-те водно-жировых прослоек между частицами шквары, снижает проч-юсть структуры и значения величин реологических характеристик гменьшаются. Темп разрушения структуры от влажности не зависит, а 1ри увеличении жирности возрастает по параболическому закону.

При повышении давления числовые значения величин реологических характеристик увеличиваются. Изменение характеристик под воздей ствиеу давления объясняется перераспределением дисперсионной среды в системе, уменьшением воздушных полостей, а также переориентацией частиц шкварн и более компактной их унаковкой.

По опытным данным построены кривые течения и установлено, что мясная шквара принадлежит к неньютоновским псевдопластичным жидкостям, обладающей предельным напряжением, I

Для определения реологических характеристик мясной шквары при изменении температуры, влагоеодержания, жирности и давления получены эмпирические зависимости, имеющие вид:

Я, = аа[1-а1(Т-373)]ехр[а-Ви(1-сЬУ)]; (2 Л) Е£=Оо[1-си(Т-373)]ехр[а -Ш +(Ьси+к)ВдУ]; (2.1а) т=ав({ +а. + с1дУ), <2.1б)

где й, - предельное напряжение сдвига и эффективная вязкость при скорости деформации I м/с в области напряжений, превышающих предельное напряжение сдвига; Ва - эффективная взякость при единичном значении градиента скорости; ГП - темп разрушения структуры; 0.о- экстраполированное значение Лэ,Д,и /77 , соответствующее величине реологических характеристик обезвоженной и обезжиренной мясной шквары; й1 - коэффициент, характеризующий влияние температуры шквары; а,6,С,К - эмпирические коэффициенты, зависящие от содержания жира в шкваре; Т - абсолютная температура, К;

вларозодер^ание> кг влаги на I кг сухого остатка;

IV - влажность, кг влаги на I кг общей массы шквары;

У - жирность, кг жира на I кг общей массы шквары; 1

У = (р-10 -*-/)- модуль (числовое значение) абсолютного давления;

Р - гидростатическое давление, Па;

а=-а^ау: с^^сУ:(2-2)

Коэффициенты к уравнениям (2.1) и (2.2) приведены в табл.2.1.

Таблица 2.1.

Реологические характеристики ! ! ! я о; а, ; я, 0-2. 4:4:4; : 4:

во .Па 2253 0,019 6,68 - 2,25 1,97 8,64 0,45 0,69 -

5 .Па-с 55,15 0,018 8,31 - 2,79 - 4,92 0,18 1,73 -

I ,Па-с 4722 0,018 7,32 - 2,78 -0,14 4,47 0,22 1,65 -

/77 0,714 - 0,01 0,45 - - - 0,05 -0,05 0,56

Уравнения (2.1.) справедливы при температуре от 343 до 363 К, давлении от 0 до Ю^а .влагосодержзнии от 0,333 до 0,828, жирности эт 0,251 до 0,449.

Расчетные данные для мясной швары отличаются от экспериментальных ,по которым выведены уравнения (2.1.) на величину для 90 =16,У^ ; В =±8,8$ ; 8?= ±10,3% ; /77 =±2,6;?

По расчетным величинам построены графические криволинейные поверхности .описывающие зависимости реологических характеристик от влагосодержания, жирности и давления (рис.2.I.).Они позволяют определять реологические характеристики по известным технологическим параметрам (жирность,влагосодержание) при атмосферном и избыточном давлении в широком интервале переменных.

Для аналитического определения эффективной вязкости $ эср. (в Па-с) при любых значениях температуры и градиента скорости получено эгягарическое уравнение:

¿V =[А 51, ехр. (£/ят)1 (%Г(2.з.)

где А - постоянная; ВоПр.-Впр.(0,001&)~'т'-приеденная эффективная вязкость при единичном значении градиента скорости ( Г<= Iе ') и температуре (363 К); £ -энергия активации, кДж/кмоль; Я - универсальная газовая постоянная (8,32 кДж/кмоль • К); £,,=55,15 ехр Г-8,31У-(3,79-4,92Т)]-приведенная эффективная вязкость при единичном значении скорости деформации к Т = 363 К; 3"-градиент скорости,с-1 . Значение коэффициентов к уравнению (2.3.)приведены в табл.22

Ц25 0,30 0,55 ОАО

а

0,25 0,30 0,35 ОАО О

Рис.1.1. Зависимость предельного напряжения сдвига (а) и темпа разрушения структуры

мясной шкаиь: (&) от влагосолеожания. жипнппти и пявлрнип' т —й- о _ о т-тп^по

в'М/Ъс

0,25 0,30 0.35 0,40 -- V

Рис. 2.1.в. Зависимость эффективной вязкости при градиенте скорости I с" мясной шквары от влагосодержания, жирности и давления: 1-0: 2-2,1-Ю5 Па; 3-5,0*10^.

Таблица 2.2

Изменение температуры, К $ Коэффициенты

} А | Е, кДж/кмоль

313 - 343 6,54 • Ю~7 4,14 • Ю4

343 - 363 5,82 • Ю-3 1,56 • Ю4

Рассчитанные значения эффективной вязкости мясной шквары по уравнению (2.3) отличаются от экспериментальных на величину -8,3%.

Зависимость плотности мясной шквары от влагосодержания, жирности и давления. Исследования проводили при температуре 363 К в интервале: давлений (0 * 10)*Ю^Па, влажности от 0,25 до 0,45 кг

влаги и жирности от 0,2э до 0,45 кг жира на I кг общей массы продукта.

Графоаналитическая обработка экспериментальных данных позвол* ла получить уравнение для определения плотности ( р , кг м3) мяс ной шквары:

р = 11бз(1+а!37с-о№Ч>-о,07бЦ+№111$У. (2.4.)

где С - содержание кости в шкваре, кг кости на I кг общей массы шквары; У - - модуль (числовое значение)

абсолютного давления.

Полученная зависимость справедлива при: содержании кости (0+0,30), влагосодержании (0,33+0,79), жирности (0,25+0,39) и давлении (0,1+9,7)-10°Па.

Ошибка при вычислении плотности мясной шквары по уравнению (2.4.) не превышает ¿2,6%.

В третьей главе приведены результаты исследований процессов течения мясной шквары по круглым трубам большого диаметра и цилиндрическим насадкам.

Для определения потерь давления при течении мясной шквары по горизонтальным трубам, цилиндрическим насадкам, а также в местных сопротивлениях были сконструирована и изготовлены экспериментальные установки. Давление продукта в трубопроводах и насадках измеря ли посредством тензометрических датчиков, сигналы от которых посту пали на тензометрический усилитель "ТОПАЗ-З" и регистрировались на фотобумаге шлейфового осциллографа Н—117. Среднюю скорость движения измеряли по массовой подаче продукта с учетом его плотности. Размеры рабочих органов установок, методики проведения исследований подбирали таким образом, чтобы максимально моделировать производственные условия, что позволило получить достоверные- результаты и сформулировать объективные выводы.

При проведении экспериментальных исследований были сделаны следующие допущения: процесс течения мясной шквары в трубах и насадках - изотермический; течение продукта в трубах и насадках происходит в условиях простого сдвига; режим движения мясной шквары -по закону „степенной"жидкости.

Потери давления в круглых горизонтальных трубах исследовали н; специально разработанной пневматической установке, оснащенной набо-

ом сменных труб диаметром от 0,5 до 0,15 м.

В задачу исследований входило определение потерь давления при ечении мясной шквары по трубе в зависимости от кинематических фак-оров потека, геометрических размеров трубы и реологических харак-еристик продукта.

По экспериментальным данным построены кривые течения мясной квары в консистентных переменных - "напряжение сдвига" рс(и градиент скорости" 8 для труб различного диаметра (рис. 3.1). исследуемых диапазонах градиентов скорости экспериментальные точи в логарифмических шкалах располагаются вдоль прямых, что указы-ает на применимость "степенного" закона для обобщения данных и равильность принятых ранее допущений.

п

Ш'Па

7

б

5

к

3

2

4 _

34568/0* 2 3 Ц 5 6 8 Юг 3 УУ

Ш

Рис. 3.1. Зависимость напряжения сдвига на стенке трубы от среднего градиента скорости для мясной шквары при значении: = 0,536; Ч> = 0,242; 2 = 0,605, У = 0,311; 3-"М = 0,544, 0,367.

Сравнение полученных кривых течений с результатами ротационной искозиметрии показало, что для расчета потерь давления по длине рубы (Р, Г1а) применимо уравнение течения "степенной" жидкости в онсистентных переменных:

рд г /3/7*/ )П[& IV )" (31)

7Гё 01 { 4П / > ]

где с1 - внутренний диаметр трубы, м; £ - длина трубы, м;

В0 - эффективная вязкость при единичном значении градиента скорости, Па"с; /7 - иццекс течения, П -ГП - I; IV - средняя скорость потока, м/с;

Д напряжение на стенке трубы при единичном значении

° ' ' относительного среднего градиента скорости, Па.

Числовые значения коэффициентов А^ и Д7 > входящих в уравнение (З.1.), определяются экспериментально по кривым течения.

Потери давления в плавных поворотах определяли для сегментных колен диаметром (0,1-0,15 м) при отношении радиуса поворота к внутреннему диаметру ( К/с( ) от 1,5 до 8.

Анализ результатов показал, что потери давления в плавных поворотах при отношении о эквивалентны потерям давления на прямолинейном участке трубы, длина которого равна длине осевой линии поворота.

Для определения потерь давления при течении мясной шквары в поворотах ( , Па) с отношением 4»"3 получена эмпи-

рическая зависимость:

где - коэффициент, характеризующий местные сопротивления е „ поворотах (1820 Па);

Щ&оГ числовое значение эффективной вязкости мясной шквары;

Ь^ц - числовое значение средне-объемной скорости движения мясной шквары; оС - угол поворота, град.

Потери давления при истечении мясной шквары через отверстия и насадки определяли на экспериментальной установке, которая состоит из цилиндра, набора насадков различной длины и диаметра, рес-сивера сжатого воздуха и компрессорной установки.

На рис.3.2. в логарифмических шкалах представлены типичные зависимости общих потерь давления от скорости течения мясной шквары через насадки (прямые 1,2,3). Зависимость общих потерь давления при фиксированных скоростях течения (0,05; 0,2; 0,5; 0,75;. 1,0; 2,(

i/c) от относительной,длины ( ^/d ) представлена на рис. 3.2б). ¡кстраполяция прямых до пересечения с осью обсцисс позволила найти ютери давления в местном сопротивлении на входе в насадок. Найден-гае значения местных потерь давления вычитали из общих и получали ¡ависимость потерь давления по длине от^скорости течения (рис. i.2а, экспериментальные точки к прямым 1,2,3).

Для аналитического определения потерь давления по длине, насад-га использовали критериальные зависимости движения вязко-пластич-шх продуктов. Графо-аналитическая обработка экспериментальных дан-(ых, полученных при течении мясной шквары, имеющей разные реологи-шские характеристики, через насадки различного диаметра и длины, юзволила получить уравнение для расчета потерь давления по длине:

р^ты-вГшГ!

О R4R

■•де 715 - опытно-расчетный коэффициент, имеющий размерность М- » г

Дальнейшая графо-аналитическая обработка экспериментальных дан-1ых позволила получить уравнение для расчета потерь давления в мест-юм сопротивлении (Рм, Па) при входе в насадок: п П 0.481 10802 , 10,505

Рм - 56,4 во a w , (3.4)

где 56,4 - опытно-расчетный коэффициент, имеющий размерность, fr0,222 с -0,533 кг0,5»

Зависимость для расчета общих потерь давления (Р0, Па) при истечении мясной шквары через насадки имеет вид:

п п г\°-т /а ,0,348 0,481 -.0,902, Л505 „,

P0=71SN 90 (¿тРаТНМ) +56А во d У. (3.5)

( Уравнения 3. и 3. применимы при: d = (0,015 * 0,05)м, W = [0,05 * 2) м/с, ß = (0,075 + 0,75)м.

Уточненный метод расчета потерь давления. Для расчета потерь давления по длине при транспортировании мясной шквары по трубопроводам используется уравнение течения "степенной" жидкости в консистентных переменных (у-ние 3.1). Реологические характеристики ( ß0 л Л ), входящие в уравнение, получены при атмосферном давлении.

Однако, в процессе пневмотранспортирования шквара подвергается переменному давлению - максимальному на входе и минимальному на выходе из трубопровода, что приводит к изменению реологических характеристик. Дня более точного определения потерь давления по дли-

рю%

ю< 6

6 5

к 3

3 4 56 8 10'' 2 3 А 5 6 8 /0° 2 Цм/е

Рис. 3.2. Типичная зависимость потерь давления при течении мясной шквары через насадки диаметром 0,1 м: а - от скорости течения при относительной длине: 1-8; 2-4,5; 3-2 (сплошная линия - общие потери; штрихпунктирная - потери по длине); б - от относительной длины при различной скорости: I - 0,05 м/с; 2 - 0,1 м/с; 3 - 0,5; 4 - 0,75; 5-1,0; 6 - 2,0.

! трубопровода В.Д.Цосой и др. предложили интегральный метод рас-¡та, который учитывает изменение реологических характеристик от явления. Ими получено уравнение ¿>

+5(1-т)//~т]'-т (2/¡г,й)>-т 1 (3,б)

Реологи ;еские характеристики ( В* и /77 ), входящие в эавнение (3.6), зависят от влагосодержания, жирности и давления каждой точке трубопровода (уравнения 2.1).

Расчет потерь- давления в трубопроводе длиной £ по уравнению 3.6) был проведен с помощью ЭВМ ЕС-Ю22, для которой была состав-эна программа, реализующая этот метод.

На рис. 4.3 представлены зависимости потерь давления от длины эубопрозода при различных скоростях пневмотранспортирования мясной гсвары по трубам диаметром 0,15 м. Представленные зависимости полу-зны по результатам экспериментальных исследований (кривая I и ана-^тически: по уравнению течения "степенной" жидкости в консистент-лх переменных (кривая 3) и по интегральному методу, который учи-ывает изменение реологических характеристик от химического соста-а и давления, и реализованного с помощью ЭВМ (кривая 2). Как вид-о из представленных зависимостей, метод расчета потерь давления в рубопроводе с использованием ЭВМ дает значительно меньшие (в пре-елах IО/о) расхождения с экспериментальными данными.

В четвертой главе представлено практическое применение резуль-атов экспериментальных исследований процессов реодинамики мясной квары.

На основании приведенных экспериментальных исследований пред-ожена методика реодинамического расчета межоперационного пневмо-ранспорта мясной шквары по трубам, учитывающая изменение реологи-еских характеристик от химического состава (влагосодержания и жир-ссти) и давления по длине трубопровода.

Методика расчета и полученные в работе данные были использова-ы при разработке линии для пневмотранспортирования мясной шквары :о трубам и определения давления на выходе из побудителя движения.

Предложено в производстве сухих животных кормов применять тру-юпроводный транспорт для межоперационного перемещения мясной шква->ы и использовать в качестве побудителя движения давление пара или юздуха, создаваемого в вакуум-горизонтальном котле.

Для реализации предложенного способа перемещения мясной шква-

СП

Рис.3.3. Потери давления по длине трубопровода при течении мясной шквары [2 = 0,609; = 0,338 со скоростями: а - 0,48 м/с; б - 0,83 м/с; в - 1,62 м/с, определенные экспериментально (I); по интегральному методу (2) и по уравнению "степенной" жидкости в консистентных переменных (3).

был модернизирован вакуум-горизонтальный котел. При модерниза-и разработан узел соединения трубопровода с котлом и изменена нструкция выгрузочной горловины. Это позволило совместить вы-узку шквары и одновременно транспортировать ее по трубопроводу з открывания крышки выгрузочной горловины и создать безопасные ловия труда.

Модернизированный вакуум-горизонтальный котел прошел испытает и рекомендован межведомственной комиссией к серийному изготов-яию.

Разработанная линия для пневмотранспортирования мясной шквары трубам, состоящая из модернизированных вакуум-горизонтальных глов, транспортного трубопровода с запорной арматурой, бункера я приема шквары и устройства для очистки "соковых" паров, внедрена Тернопольском мясокомбинате при производстве сухих животных рмов.

Внедрение линии позволило механизировать межоперационное'переценив шквары, создать безопасные условия труда, повысить качество гового продукта, улучшить санитарное состояние производства и ружающей среды.

Для эксплуатации линии разработаны режимы выгрузки и пневмо-анспортирования мясной шквары из котла, которые включены в сбор-к технологических инструкций по производству сухих животных кор-в.

По предложенной методике определены режимы движения мясной вары по трубам и давление на выходе из побудителя при различных ачениях влажности, жирности и длины трубопровода.

1 ВЫВОДЫ

1. Получены частные и обобщенные эмпирические зависимости для счета реологических характеристик мясной шквары при изменении мпературы, влагосодержания, жирности и давления при различных гра-ентах скорости.

2. Получена эмпирическая зависимость для расчета плотности сной шквары при изменении технологических факторов и давления в следуемых диапазонах.

3. Предложеш уравнения для определения потерь давления при тении мясной шквары по горизонтальным трубам и цилиндрическим на-цкам.

4. Предложен аналитический метод расчета потерь давления при течении мясной шквары в трубопроводах, который учитывает изменение реологических характеристик мясной шквары от химического состава (влагосодержачге и жирность) и избыточного давления.

5. Разработана инженерная методика реодинамического расчета межоперационного трубопроводного транспорта для пневмотранспортиро-вания мясной иквары. j

6. Разработана линия для межоперационного перемещения мясной шквары по трубам при производстве сухих животных кормов. Фактический экономический эффект от внедрения линии на Тернопольском мясокомбинате составил 12,4 тыс. руб. в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работ;

1. Кандыбка П.М., Старчевая В.Н., Руденко В.И. Совершенствование транспортировки шквары в процессе производства сухих животных кормов. - В сб.: О повышении роли молодых ученых и специалистог. в ускорении научно-технического прогресса в мясной и молочной промышленности. Всесоюзная научно-техническая конференция. Тезисы докладов. - М., 1985, с. 41-42.

2. Совершенствование производства кормовой муки. (М.Г.Тульчев-ский, В.Н.Старчевая, Г1.М.Кандыбка, Е.Д.Ткаченко, П.Г.ГЪатюк) - М.: Мясная индустрия СССР, 1986, № 4, с. 25-27.

3. Тульчевский М.Г., Кандыбка П.М., Старчевая В.Н. Влияние та ператур на сдвиговые реологические свойства непищевой шквары.- М.: Мясная индустрия СССР, 1987, № 4, с. 44-46.

4. Кандыбка П.М., Тульчевский М.Г., Гуц B.C.* Реологические свойства мясной шквары. - Киев: Пищевая промышленность, 1987, № 4,( с. 43-45.

5. Г^ц B.C., Руденко В.И., Кандыбка П.М. Удар при пневмотранс портировке мясной шквары по трубам. - В сб.: Биотехнологические и биотехнические процессы в мясной промышленности. Тезисы докладов. М.: 1987, с. 69-70.

6. Транспортирование мясной.шквары по трубам (М.Г.Тульчевский В.С.ГУц, В.Н.Старчевая, П.М.Кандыбка). В сб.: Дальнейшее повышение уровня механизации погрузочных и транспортно-складских работ в отраслях пищевой промылленности. Республиканская научно-техническая конференция. Тезисы докладов. - Ворошиловград, 1987, т.2, с. 5-6.