Расчетная часть

Задание: выполнить расчет гомогенизатора, если заданы:

D – диаметр плунжера, м;

S – ход плунжера, м;

ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, с^-1;

z – число плунжеров, шт.;

ρ – давление гомогенизации, Па.

Методика расчета

1. Производительность плунжерного гомогенизатора G, м³/с,

(1)

где S и D – диаметр и ход плунжера, м (см. данные табл.);

ω – угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с;

z – число плунжеров, шт.;

η_н – КПД насоса (η_н = 0,80…0,90).

2. Мощность электродвигателя гомогенизатора N, кВт,

(2)

где ρ - давление гомогенизации, МПа;

η - КПД гомогенизатора (η = 0,75…0,85).

3. Определяем диаметр нагнетательного и всасывающего клапанов

(3)

где ΔF - площадь сечения хвостовика клапана, м². Примем ΔF=0,010 м²;

G - производительность плунжерного гомогенизатора, м³/с;

(см. расчет ранее);

- допускаемая скорость жидкости в седле клапана нагнетательного м/с.

Выбираем в пределах 5...8 м/с;

- допускаемая скорость жидкости в седле всасывающего клапана - 2 м/с.

4. Толщина тарелки клапана h_кл, м:

(4)

где - средний размер клапана, м (Примем );

ρ – давление гомогенизации, Па;

[σ] = 24 ·10⁷ Па – допускаемое напряжение для заданного материала клапана.

5. Рассчитываем усилие нагнетательного клапана Р_пр, Н:

(5)

где М – масса клапана, кг (М­ = 0,4 кг);

е – длина клапана, м (Примем );

λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (λ = 0,15…0,20);

6. Сила сжатия пружины при рабочей деформации Р_д, Н,

(6)

7. Жесткость пружины Ж, Н/м,

(7)

где h – высота пружины, м (h = 0,10…0,14 м).

8. В процессе гомогенизации часть механической энергии превращается в теплоту, вследствие чего происходит повышение температуры гомогенизируемого продукта Δt, °С:

(8)

где с – удельная теплоемкость молока с = 3880 Дж/(кг ·К).

9. Средний диаметр жировых шариков , м, (в диапазоне изменения давления от 2,0 до 20,0 МПа) определяется по формуле Н.В.Барановского

(9)

10. Расчет предохранительных клапанов можно свести к определению проходного сечения седла клапана с учетом вязкости обрабатываемой жидкости. Для маловязких жидкостей (молоко, соки) диаметр проходного сечения седла в метрах определяется по формуле

м (10)

где ρ_в – давление всасывания, МПа (ρ_в = 0,2 МПа);

δ_в – отношение массы перекачиваемой жидкости к массе воды

(для молока δ_в = 1,03).

Варианты индивидуальных заданий

Номер варианта	D, мм	S, мм	ω, рад/с	z, шт.	ρ, МПа
1	25	10	36,1	5	25,5
2	35	60	38,1	3	20,3
3	20	10	36,2	5	25,6
4	30	60	38,2	3	19,8
5	22	10	36,3	5	25,7
6	32	60	38,3	3	19,9
7	24	10	36,4	5	25,1
8	34	60	38,4	3	20,1
9	21	10	36,5	5	25,4
10	31	60	38,5	3	20,3
11	23	10	36,6	5	25,9
12	33	60	38,6	3	20,4
13	25	10	36,7	5	25,8
14	35	60	38,7	3	20,5
15	20	10	36,8	5	26,3
16	30	60	38,8	3	20,7
17	22	10	36,9	5	24,9
18	32	60	38,9	3	20,9
19	25	10	36,1	5	26,0
20	35	60	38,1	3	20,4
21	20	10	36,2	5	26,7
22	30	60	38,2	3	20,9
23	22	10	36,3	5	22,6
24	32	60	38,3	3	21,7
25	20	10	36,4	5	26,3