3. Обладнання для поділу сипучих сумішей
3.1. Способи поділу сипучих сумішей
У харчовій промисловості при переробці сипучих матеріалів часто виникає необхідність розділити їх на фракції, що розрізняються тими або іншими властивостями: геометричними, аеродинамічними, магнітними, пружними і т.д.
Так у борошномельному виробництві розділяються на отруби і борошно продукти помолу; у борошномельному, спиртовому, пивоварному виробництвах проводитися сепарування зернових сумішей з метою очищення від домішок, у тому числі металевих домішок. Процес поділу сипучої суміші на складові компоненти, більш однорідні за ознакою розподілу, називається сепаруванням.
Сепарування здійснюється на машинах, які називаються сепараторами.
Сепаратори бувають прості, у яких зернова суміш розділяється по одній ознаці на дві фракції, і більш розповсюджені складні, у яких суміш розділяється по декільком ознакам на три й більш фракції.
Принцип дії сепараторів базується на різних фізико-механічних властивостях компонентів зернової суміші, які одержали назву ознаки:
геометричні параметри (довжина, ширина, товщина);
аеродинамічні властивості;
магнітні властивості;
густина;
пружність;
стан поверхні (коефіцієнт тертя);
Можливість поділу суміші на компоненти із заданою ефективністю визначається її подільністю за даною ознакою. Для оцінки подільності суміші й вибору інженерного варіанта сепарування, тобто сепаратора, необхідно провести статистичний аналіз варіації властивостей за даною ознакою й побудувати варіаційні криві для кожного компонента за даною ознакою (мал. 28 ).
Зрівнявши всі варіаційні криві для компонентів суміші вибирають конкретний варіант процесу сепарування.
Рис. 28. Варіаційні криві двокомпонентної сипучої суміші: 1,2 - компоненти суміші. |
При аналізі варіаційних кривих компонентів сипучої суміші можливі також випадки.
Варіаційні криві не перекриваються (мал. 28а) – можливий повний поділ суміші на компоненти за даною ознакою;
Варіаційні криві перекриваються (мал. 28б) – поділ практично неможливий, необхідно вибрати іншу ознаку поділу.
Варіаційні криві частково перекриваються (мал. 28в) – можливо неповний поділ. У цьому випадку можна провести сепарування на три фракції:
за значенням ознаки х1, виділивши чисту першу фракцію;
за значенням ознаки х2, виділивши чисту другу фракцію;
третю фракцію зі значеннями ознаки від х1 до х2, що представляють собою неподільну суміш двох компонентів, розділити за іншою ознакою сепарування.
Наприклад при поділі пшениці з домішками курая не вдається їх розділити по геометричних ознакам на ситах і трієрах, тому що варіаційні криві перекриваються, але їх можна розділити на повітряних сепараторах по аеродинамічних властивостях.
3.2. Повітряні сепаратори
Поділ на повітряних сепараторах
Застосовують для поділу сипучих сумішей у яких компоненти мають різні аеродинамічні властивості.
Принцип повітряної сепарації суміші сипучих матеріалів заснований на різних аеродинамічних властивостях компонентів суміші. Визначальною властивістю її подільності в повітряному потоці служить швидкість витання.
Рис. 29. Поділ зернової суміші по швидкості витання часток |
При турбулентному русі повітряного потоку, наприклад у вертикальному пневмосепаруючому каналі, сила опору в основному залежить від динамічного впливу потоку на частку й визначається формулою Ньютона:
,
де ζ - коефіцієнт аеродинамічного опору; F - площа проекції частки на площину, нормальну до вектора її відносної швидкості, м2; ρ - густина повітря, кг/ м; υ- відносна швидкість частки, м/с.
Величина коефіцієнта ζ залежить від форми частки, стан її поверхні й режиму потоку, тобто від величини критерію Рейнольдса Re.
У вертикальному висхідному потоці повітря сили тяжіння й опору, що діють на частку, завжди спрямовані в протилежні сторони, у зв'язку із чим можливо три випадки:
R>G - частка рухається нагору;
R=G - частка в рівновазі;
R<G - частка рухається вниз;
У такий спосіб відношення R/G визначає напрямок руху частки й свідчить про можливість поділу часток повітряним потоком.
Швидкість повітряного потоку υв, при якій частка перебуває у підвішеному стані, називають швидкістю витання, або критичною швидкістю.
Найбільш широке поширення повітряні сепаратори одержали в зернопереробний промисловості.
Рис. 30. Повітряний сепаратор РЗ-БАБ: 1 — оглядове вікно; 2 — дросельна заслінка; 3- штурвал заслінки; 4, 9- штурвали рухливої стінки; 5 — рухлива стінка; 6 -пневмосепаруючий канал; 7 — пружина; 8 — жалюзі; 10 -вібратор; 11 — вібролоток; 12 -приемни;13 - вісь. I- вихідна суміш; II - очищене зерно; III - легкі домішки з повітрям. |
Повітряний сепаратор Р3-БАБ.
Призначений для очищення зерна від легких домішок. Прийомна камера 12 сепаратора (мал. 30) звареної конструкції має отвір у верхній частині для надходження зерна. Корпус виготовлений з листової сталі у вигляді вертикального прямокутного каналу.
На боковинах сепаратора по всій висоті розташовані оглядові вікна. Задня стінка, має жалюзі 8 для надходження повітря в пневмосепаруючий канал. Усередині корпуса встановлена рухлива стінка 5, яка з передньою стінкою корпуса утворює пневмосепаруючий канал 6. Рухлива стінка складається з верхньої й нижньої частин, шарнірно з'єднаних між собою. Положення обох частин регулюють штурвалами 4 і 9 так, що можна встановлювати різну швидкість повітря у верхній і нижньої частинах пневмосепаруючого каналу.
У верхній частині пневмосепаруючого каналу встановлена дросельна заслінка 2 для регулювання витрати повітря. Її положення фіксують штурвалом 3. Вібролоток 11 звареної конструкції забезпечує подачу зерна в пневмосепаруючий канал. Гумова накладка вібролотка служить днищем прийомної камери. З корпусом лоток з'єднаний гумовими підвісками й пружинами 7, які забезпечують необхідний підпір зерна в прийомній камері незалежно від навантаження, що запобігає підсмоктуванню повітря в пневмосепаруючий канал. Для встановлення початкового зазору між вібролотком і приймальною камерою служить вісь із обмежувачем ходу 13. Це гвинтовий пристрій, на який опирається вібролоток.
Вібролоток приводиться в коливальний рух інерційним вібратором 10, який являє собою електродвигун з дебалансними вантажами. Змінюючи їх положення, збільшують або зменшують амплітуду коливань вібролотка в межах 1,5...2,5 мм. На бічній стінці корпуса розташована люмінесцентна лампа, що висвітлює пневмосепаруючий канал, що полегшує візуальний контроль і регулювання робочого процесу.
Технологічний процес у повітряному сепараторі відбувається в такий спосіб. Зерно надходить у прийомну камеру 12, потім на вібролоток 11. Підпір зерна перешкоджає підсмоктуванню повітря в прийомну камеру. Вібролоток не тільки вирівнює шар зерна по всій довжині пневмосепаруючого каналу, але й сприяє розшаруванню зернової суміші так, що легкі домішки переміщуються у верхній шар. Це сприяє більш ефективному їхньому виділенню повітрям. Крім того, рухливу стінку 5 у нижній частині встановлюють у таке положення, щоб шар зерна, що сходить із вібролотка 11, був практично горизонтальним. Усе це створює оптимальні умови для пневмосепарування.
Основна кількість повітря, проходячи під вібролотком 11, поєднується з повітрям, що надходять через жалюзі задньої стінки, і пронизує шар зерна. Додаткове надходження повітря через жалюзі перешкоджає осіданню пилу в пневмосепаруючому каналі. Легкі домішки разом з повітрям піднімаються нагору по каналу й несуться в аспіраційну систему, а очищене зерно виводиться через випускний патрубок.