3.3. Розрахунок продуктивності вакуум-насоса

Для забезпечення нормальної роботи доїльної апаратури необхідно створення вакууму певної величини. Кількість повітря, яке відсмоктується з вакуумної системи трубопроводів, визначається із наступних міркувань. Позначимо об'єм всіх трубок змінного вакууму одного доїльного апарату величиною при нормальному атмосферному тиску повітря . На рис. 3.3 цей об'єм позначений суцільними лініями. При створенні вакууму проходить збільшення об'єму до величини і зме­ншення тиску до величини .

Розглядається ізотермічний процес і враховується закон Бойля-Марріота*, що . При цих умовах можна записати:

(3.11)

Рис. 3.3 Схема для розрахунку вакуумного насосу

Прирощування об'єму при створенні вакууму , який має тиск доцільно призвести до приведеного об'єму при нормальному атмосферному тиску , а потім визначити його значення, тобто:

Величина представляє собою кількість відсмоктуємого повітря для забезпечення однієї пульсації доїльного апарату.

Тиск може бути виражений різницею , де - номінальний вакуум в системі.

Величина визначається із рівності (3.11). Враховуючи викладене, можна записати:

. (3.13)

Продуктивність вакуум-насосу визначається таким виразом:

, (3.14)

де - частота пульсацій доїльного апарату в хв,

кількість доїльних апаратів, коефіцієнт герметичності системи.

3.4. Теплові процеси при постійній температурі навколишнього середовища

Особливе місце в обробці молока займає охолодження. Всі охолоджувальні пристрої основані на принципі теплообміну. Теплообмін - охолодження та нагрівання - процеси нерівномірні. Із зміною різниці температур на протязі процесу змінюється також і швидкість охолодження тіла. Ці процеси були розглянуті Ньютоном. У найпростішому вигляді швидкість охолодження тіла під впли­вом постійної температури навколишнього середовища пропорційна поверхні охолодження , коефіцієнту тепловіддачі до миттєвої різниці температур T-t_B і обернено пропорційна кількості охолоджуємого молока та його теплоємності - Швидкість охолодження представле­на диференціальним рівнянням в такому вигляді:

,

де Т температура охолоджуємого молока,

-швидкість охолодження молока,

- час охолодження.

Величина К залежить від ряду факторів, і в першу чергу від:

матеріалу та товщини стінки,

швидкості руху рідин,

властивості самих рідин (в'язкість, теплоємкість, теплопровідність),

температури рідин

Рис. 3.4. Графік зміни Рис.3.5. Графік нагрівання

Температури молока молока

На рис.3.4 представлений графік зміни температури молока за часом. Температурні умови, а разом з ними і коефіцієнт , весь час змінюється. Вище приведене диференціальне рівняння можна легко інтегрувати, якщо для певного температурного інтервалу враховувати величиною постійною, середньою для всього процесу.

Тоді після інтегрування і розв'язання відносно часу , отримаємо:

. (3.16)

Процес нагрівання молока під впливом постійної температури навколишнього середовища представлений графічно на рис. 3.5. Швидкість нагрівання молока при згаданих умовах описується наступним виглядом диференціального рівняння:

(3.17)

Після інтегрування цього рівняння та розв'язання відносно часу, отримаємо:

. (3.18)