Физические параметры некоторых кормовых материалов при обработке электрическим током

Таблица 1

Параметры	Способ обработки
	Электрогигротермическая обработка (ЭГТО) фуражного зерна	Электрогигротерми-ческая обработка (ЭТХО) соломы	Электрозапаривание кормового картофеля
Степень измельчения, 10-3м	Плющение 0,3…5	Измельчение 10…30	Мезга
Состав увлажняющего водного раствора	1% NaCl +2%CO(NH2)2	1.5 NaCl +5% Na2CO3	-
Модуль увлажнения	0.8	1.0	-
Давление уплотнения, 103Па	25	320	5
Напряженность электрическогополя в кормовой массе, В/м	(20…25)102	(8…10)102	(15…20)102
Температура обработки, 0С	80	95	70
Допустимая плотность тока на электродах, А/м2	1000	900	1700
Остаточное боковое давление в камере, 103Па	2,1	25	-
Коэффициент бокового давления при уплотнении	0,25	0,61	-
Время обработки, с	160…240	400…480	120…140

Параметры процессов обработки электрическим током некоторых

кормовых материалов

Таблица 2

Параметр	Зерновая масса, ячмень (ЭГТО)	Соломенная масса (ЭТХО)	Картофельная мезга (электрозапаривание)
Плотность насып-ной увлажненной массы	560	180	890
Плотность массы в рабочей камере (по воздушно-сухому корму)	850	510	95
Пикнометрическая плотностьмассы,%	975	1040	102
Относительная влажность кормовой массы,%	45	56	75
Средняя за время обработки удель-ная теплоемкость, Дж/(кг С)	2680	3260	3560
Удельная электрическая проводимость при 20 С, См/м	0,18…0,28	0,22…0,31	0,62…0,76
Температурный коэффициент:	3,6…4,2 -3,22…-3,96	3,32…4,04 -1,31…-1,68	0,89…1,4

Коэффициент трения кормовых материалов о стенки рабочей камеры

Таблица 3

Материал элемента камеры	Зерновая масса (ЭГТО)	Соломенная масса (ЭТХО)
Нержавеющая сталь Х18Н10Т Текстолит ПТ Графит ГЭ Асбоцемент	0,39 0,36 0,32 0,48	0,50 0,56 0,35 0,66

ЗАДАЧА. Рассчитать параметры рабочей поршневой прямоходной камеры для электрогигротермической обработки фуражного зерна производительностью m_τ=300 кг/ч. Начальная температура зерновой массы t_l=15⁰C, конечная – 80⁰С, напряжение питание камер 220/127В, материал электродов – графит ГЭ, стенок – текстолит ПТ. Получены экспериментально параметры зерновой массы: γ₂₀=0,21 см/м, α=3,7·10^-2 l/⁰C, β=-3,54·10^-4 l/⁰C².

Последовательность расчета

1.Принимаем 3 – камерную установку (n=l) с горизонтальной расположенными электродами (рис. 1) при соединении электродных систем в звезду.

1

Рис. 1. Технологическая схема установки прямоходового типа для обработки электрическим током влажных кормовых материалов: 1 – загрузочная воронка; 2 – приемная (уплотняющая) камера; 3 – разовая уплотненная порция (подача) корма; 4 – рабочая камера; 5 – электроды; 6 – поршень.

2. Расчетная мощность установки Р_р ;

3. Производительность на одну камеру (ф. 1);

4. Мощность в камере (ф. 2);

5. Среднее значение силы тока в камере (ф. 3);

6. По рекомендациям (табл. 1) принимаем значение напряженности электрического поля Е в межэлектродном пространстве;

7. Расстояние между электродами (ф. 4);

8. Ширина электрода (ф. 5);

9. Среднее за время обработки значение удельной электрической проводимости влажной кормовой массы (ф. 6,7,8);

10. Длина электрода (ф. 9);

11. Площадь поверхности электрода S = hb;

12. Максимальная плотность тока (ф. 10), (табл.1);

13. Толщина разовой порции подачи массы (ф. 11);

14. Расстояние безопасности (ф. 12);

15. Расчетная длина рабочей камеры (ф. 13);

16. Длина рабочей камеры, необходимая для обеспечения требуемого уплотнения массы (ф. 14);

17. Процентное расхождение между и не должно превышать 5%;

18. Степень уплотнения кормовой массы в рабочей камере (ф. 15);

19. Длина отверстия загрузочной камеры (ф. 16);

20. Длина хода поршня;

21. Вместимость загрузочной камеры (ф. 18);

22. Частота рабочих ходов поршня (ф. 17);

23. Время обработки корма в электрическом поле (ф. 19).

ТЕМА ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ: Расчет электрического плазмолизатора растительного сырья

Электроплазмолиз относится к процессам электроконтактной обработки растительного сырья — мезги и стружки плодов и овощей, зеленой массы и т. п. Процесс может осуществляться как на переменном, так и на постоянном и импульсном токе. При прохождении электричес­кого тока через влажную растительную массу выделяется теплота. При этом в растительной клетке возникает состояние плазмолиза — отслоение от оболочки протоплазмы, которая сжимается. Это ведет к повышению клеточной проницаемости и, следовательно, к увеличению сокоотдачи плодов, овощей, ускорению обезвоживания травяной массы.

Разработаны различные конструкции электроплазмолизаторов — с продольной и поперечной камерами электроплазмолиза, барабанные и с точеч-ными электродами. Конструкция плазмолизатора определя­ется в основном удельным сопротивлением растительного сырья

Электроплазмолизатор "Импульс М" на трехфазном токе промыш­ленной частоты производительностью 6..9 т/ч предназначен для обра­ботки дробленой ткани плодов и овощей. Разработаны опытные образцы электроплазмолизатора-косилки. Наибольший интерес представляет расчет параметров барабанного электроплазмолизатора, конструктивная схема которого показана на рисунке 1 .

Задача расчета. Определить размеры электродов - длину и шири­ну, силу тока и мощность, продолжительность процесса и др.

Исходные данные. Производительность электроплазмолизатора, электро-и теплофизические характеристики сырья, температура обра­ботки, конструктивные параметры плазмолизатора (рис. 1) .

Рис. 1. Конструктивная схема барабанного электроплаз­молизатора: 1 - заземленный барабан с диэлектрическими бор­тами; 2 - фазные электроды; 3 — подача сырья; 4 - выход сырья после обработки.

Последовательность расчета. Напряженность электрического поля между электродами плазмолизатора

Е= р или Е=U/l, (1)

где 0,6 10³ А/м² - допустимое значение плотности тока на электро­дах; - удельное сопротивление растительного сырья, Ом м, l - рас­стояние между электродами и барабаном, м.

При <1 Ом м используют электроплазмолизатор с точечными электродами, при 8 > >1 Ом м - продольный, при >8 Ом м - бара­банный.

Продолжительность электроплазмолиза, с

, (2)

где к - коэффициент токоустойчивости, характеризующий прочность клеточной оболочки (к равен для яблок - 1, груш -1,25, слив - 0,75, сахарной свеклы - 10, винограда - 0,9...9); t - конечная температура обработки, °С;

E - напряженность электрического поля, В/м.

Скорость перемещения растительного сырья в плазмолизаторе

v=Q _mS, (3)

где Q- производительность плазмолизатора, кг/с; _м- плотность из­мельченного сырья, кг/м³; S=hl - площадь сечения потока сырья, м² (рис. 1).

Длина зоны электрообработки, м (рис. 1)

L = vx. (4)

Частота вращения барабана, мин

п = , (5)

nd

где d-диаметр барабана, м.

Площадь фазного электрода

S =(L-X)h/3, (6)

где Х- расстояние между электродами, м.

Сила тока фазы

, (7)

где ⁼1,1 - коэффициент, учитывающий утечку тока.

Мощность электроплазмолизатора

Р=ЗU (8)

Выход сока из растительного сырья определяют по эмпирическим формулам.

ЗАДАЧА. Рассчитать параметры электроплазмолизатора техно­логической линии для обработки стружки сахарной свеклы произво­дительностью Q=8000 кг/ч. Удельное сопротивление массы сахарной свеклы =9 Ом м, конечная темпе-ратура обработки t=40°С, расстоя­ние между фазным электродом и заземлен-ным барабаном l=0,03 м, ширина канала h=0,5 м, диаметр барабана d=0.7 м, расстояние между элекродами Х=0,01 м. Напряжение питания 380/220 В.

Алгоритм расчета:

1. Напряженность электрического поля (ф.1);

2. Продолжительность электроплазмолиза (ф.2);

3. Скорость перемещения растительного сырья (ф.3)

(Р_м=700 кг/м³⁾.

4. Длина зоны электрообработки (ф..4);

5. Частота вращения барабана (ф.5);

6. Площадь фазного электрода (ф.6);

7. Сила тока фазы (ф.7);

8. Мощность электроплазмолизатора (ф.8).

ТЕМА ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ: Расчет электрофильтров

Для очистки сухих газов применяются преимущественно пла­стинчатые электрофильтры, а для очистки трудноулавливаемой пыли и капель жидкости из туманов (не требующих встряхивания электродов), а также для обеспечения наиболее высокой степени очистки — трубчатые электрофильтры.

С увеличением силы тока возрастает скорость движения частиц к осадительному электроду и таким образом улучшается улавливание. Обычно потребную силу тока принимают для коронирующего электрода трубчатого электро­фильтра i = 0,1-0,35 ма/пог. м, а для коронирующего электрода пластинчатого электрофильтра i==0,1 - 0,35 ма/пог. м. Диаметры коронирующих электродов обычно принимают равными 2—4 мм.

Так как сила тока в электрофильтрах прямо пропорциональна приложенной разности потенциалов, то повышение ее улучшает улавливание частиц. Напряжение выбирают в пределах U= 35-70 кв/см.

Разность потенциалов между электродами равна

U = ER kВ, (1)

где E — градиент напряжения в кВ/см;

R — расстояние между разноименными электродами в см (при­нимаемое равным 100—200 мм). Рекомендуется в среднем принимать при нормальной темпера­туре газа E = 4,3- 4,5 кв/см (до E=4,8 кв/см), а для горячих га­зов E=3,8-4,0 кВ/см (до E = 4,0 кВ/см). Время движения осаждающейся частицы

, (2)

где — радиус трубы электрофильтра в см.

При расчете пластин­чатого электрофильтра — расстояние между осадительными электродами и осью коронирующего электрода;

— радиус коронирующего электрода в, см;

(3)

где U — разность потенциалов,

е= 1,59-10^-20 — заряд электрона ; — вязкость газа в кгс-сек/м²; d — диаметр наименьших улавливаемых частиц в см;

l — длина среднего пробега молекул очищаемого газа в см.

Предварительно принимая время пребывания газа в электро­фильтре =(2—4) , можно определить потребный объем его:

Vэл=V_сек (4)

Выбрав длину труб (или пластин) и диаметр (или расстояние между пластинами), определим объем одной трубы (или секции) ₀. Тогда потребное количество труб (или секций) будет

п₁ = . шт. (5)

Округляя в сторону увеличения полученное значение n до п, определяем действительное время пребывания газа в электро­фильтре:

= . (6)

Скорость движения газа в трубах (секциях) электрофильтра будет

= м/сек, (7)

где f — площадь сечения трубы (секции) в м .

При длине поля 3—4 м полученная скорость газа должна быть в среднем равна 0,8—1,5 м/сек (для трубчатых электрофильтров) и 0,5—1,0 м/сек (для пластинчатых электрофильтров).

Расход энергии определяется по уравнению

N= , кВт, (8)

где i — плотность тока в А/м;

= 0,7—0,8 — КПД электромотора; U — напряжение.

ЗАДАЧА. Рассчитать электрофильтр для очистки 30 000 м³{ч сухого запы­ленного газа с температурой t_г = 70°С. Наименьший размер улавливаемых час­тиц 0,2 мк.

Выбираем конструкцию пластинчатого электрофильтра. Расстояние между пластинами осадительных электродов принимаем равными 150 мм и диаметр про­волоки коронирующего электрода 2 мм, градиент напряжения Е — 3 кB/см.

(Справочные материалы:

Средний пробег молекул воздуха при t=0 l = 1,12 см

Формула для пересчета при заданной температуре

, см

Коэффициент динамической вязкости

кгс

Кафедра энергообеспечения производств в АПК