к.т.н., доц. Шинкарик М.М. асист. Ворощук В.Я. к.т.н., доц. Петрик М.Р. к.т.н., доц. Закалов О.В.

УКЛАДАЧІ:

РЕЦЕНЗЕНТ: ВІДПОВІДАЛЬНИЙ ЗА ВИПУСК:

Методичні вказівки розглянуто і затверджено на засіданні кафедри обладнання харчових технологій. Протокол № 18 від 17 червня.

Схвалено і рекомендовано до друку методичною Радою факультету переробних і харчових виробництв Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. Протокол № 9 від 18 червня.

Лабораторна робота № 4

Дослідження робочих характеристик тарілкових сепараторів

МЕТА. Дослідити робочі характеристики сепаратора; ознайомитись з будовою та принципом дії сепаратора.

1. Теоретичні відомості

Тарілковий сепаратор служить для розділення рідких неоднорідних систем на фракції і застосовується в таких харчових виробництвах: молочному, консервному, пивоварному, спиртовому, та ін.

Розглянемо принцип дії тарілкового сепаратора на прикладі розділення молока на вершки (жир) та знежирене молоко (плазма).

Як відомо, жир в молоці знаходиться у вигляді кульок діаметром 1...10 мкм і його густина становить ρ_ж = 912 кг/м³ при температурі t = 25 °С. густина молочної плазми при цій же температурі ρ = 1032 кг/м³. Оскільки густини жиру та плазми відрізняються на незначну величину, то ефективність їх розділення в полі дії сили земного тяжіння дуже мала. Для інтенсифікації та покращення цього процесу і використовуються тарілкові сепаратори.

Під час роботи сепаратора молоко, або інший продукт, що підлягає розділенню, неперервно подається в барабан, що обертається, де рухаючись по вертикальних каналах, які утворені отворами в конічних тарілках, поступає в міжтарілкові зазори і рухається в цих зазорах до периферії тарілок.

В результаті дії доцентрового прискорення жирові кульки рухаються до осі обертання, утворюючи на зовнішній поверхні j-тої тарілки вершки, а знежирене молоко, маючи більшу густину, рухається до периферії барабана по внутрішній поверхні j+1-ої тарілки.

Таким чином відбувається сепарування (розділення) неоднорідних рідких систем. Необхідно зауважити, що сепарування буде здійснюватись тільки тоді, коли в міжтарілкових зазорах буде існувати ламінарний режим руху потоків рідини, механічні домішки відкидаються до стінок барабана і відкладаються на них у вигляді щільного шару.

2. Основні розрахункові залежності

В молочній промисловості використовуються сепаратори двох типів: сепаратори - вершковідділювачі і сепаратори - молокоочищувачі.

Продуктивність сепаратора - вершковідділювача визначають, виходячи з умоми виділення жирових кульок мінімальних розмірів. Жирова кулька буде виділена з молока при умові, якщо за час руху в потоці молока до краю тарілки, вона встигне перейти в шар вершків під впливом швидкості осаджування, тобто пересікти потік молока між тарілками в напрямку до поверхні нижньої

тарілки, де швидкість потоку мінімальна. Теоретична продуктивність сепаратора [м³/с] за Г.І.Бремером визначається з рівняння:

V_T=0,116·ω^2·z·tg(α).(R³_max-R³_min) (1)

де V - витрата сепарованої рідини через барабан, м³/с;

ω = 2 • π• n - кутова швидкість барабана, рад/с;

n - кутова швидкість барабана, об/с;

z - кількість тарілок в барабані;

α - кут твірної конуса тарілки, град;

R_max - максимальний розрахунковий радіус тарілки, м;

R_min - мінімальний розрахунковий радіус тарілки, м;

ρ_с - густина дисперсійного середовища, кг/м³;

ρ_д - густина виділеного дисперсного середовища, кг/м³;

μ_с - динамічна в'язкість дисперсійного середовища, Па • с;

Як правило, дійсна продуктивність є меншою від теоретичної. Відношення дійсної продуктивності до теоретичної називають технологічним к.к.д. сепаратора:

(2)

КЯ. Лук'янов експериментальне встановив, що комплекс:

(3)

де t - температура молока, °С.

Температура молока при сепаруванні t = 36+40 °С.

Інтенсивність процесу розділення в полі відцентрових сил характеризує критерій Фруда (фактор розділення):

(4)

Для тарілкового сепаратора:

(5)

Мінімальний діаметр жирової кульки [м], яка, досягнувши шару вершків у міжтарілковому просторі, не змивається з брудом визначається з залежності:

де δ- міжтарілкова відстань по нормалі до твірної, м.

Сепаратори-молокочищувачі виділяють з молока лише ті частинки забруднень, густина яких більша від густини молока. Теоретична продуктивність сепараторів-молокоочищувачів при умові незмивання виділеної частинки бруду в очищений продукит визначається за формулою:

(7)

де d₂ - мінімальний розмір виділених частинок, які не змиваються, м.

(8)