5. Розрахунок молочного сепаратора

1. Об’ємна продуктивність тарілчастого сепаратора по молоку при безперервній роботі (м³ /с):

(1)

де d _Ж – діаметр жирових часток, м;

w - кутова швидкість ротора, рад/с;

z - кількість тарілок;

α - кут нахилу твірної конуса тарілки, град (α = 45 – 60°);

R_max - максимальний радіус тарілки, м;

R_min - мінімальний радіус тарілки, м;

ρ_М - густина дисперсного середовища, кг/м³;

ρ_Ж - густина дисперсної фази, кг/м³ ;

μ - коефіцієнт динамічної в'язкості дисперсного середовища, Па·с;

- ККД сепаратору (.

2. Об’ємна продуктивність тарілчастого сепаратору за вершками на основі матеріального балансу визначається за формулою:

м³/с (2)

де - відповідно вміст жиру в молоці, вершки і відсепарованному (знежиреному) молоці, %.

3. Об’ємна продуктивність за відсепарованим молоком:

, м³/с (3)

4. Загальна потужність, яка витрачається на привод сепаратора:

, (4)

де N₁ — потужність, яка витрачається на надання кінетичної енергії ротору сепаратора, кВт;

N₂ — потужність, яка витрачається на надання кінетичної енергії рідині, яка викидається, кВт;

N₃ — потужність, яка витрачається на подолання сили тертя ротора в повітря, кВт.

5. Величини, які входять в цю формулу визначають таким чином:

, (5)

де А - кінетична енергія ротора сепаратора, Дж, (А = GR_і² w² 2g),

G - вага ротора, Н;

R - радіус інерції ротора, м; w - кутова швидкість ротора, рад/с);

τ - час розгону ротора, с.

, (6)

φ - коефіцієнт, який враховує радіальну швидкість струмини сконструйованного сепаратора з внутрішнім діаметром стінки корпуса ротора (φ =1,0-1,2);

П - продуктивність сепаратора, кг/с;

R - відстань від осі обертання до вихідних отворів, м;

γ - питома сила тяжіння рідини, Н/м.

, (7)

де β - емпіричний коефіцієнт (β = l,85);

F₁ - загальна площа поверхні тертя ротора, м²;

n - частота обертання ротора, с^-1 ;

k - кількість виділених ділянок на роторі;

F- площа поверхні тертя певної ділянки ротора, м²;

Rсp- середній радіус певної ділянки поверхні тертя ротора, м;

р_п - густина повітря, кг/м³.

6. Потужність електродвигуна в робочий період визначається з формули:

, (8)

де N₁, N₂, N₃, - потужності, які визначались у вищенаведених формулах;

η - ККД приводу.

В період розгону ротора необхідна потужність, приблизно в 1,5 раза більша, ніж в період робочого ходу.

Приклад. Визначити граничний діаметр жирових шариків і кількість вершків відсепарованого молока, який відокремлюється в сепараторі продуктивністю м³/с, якщо кутова швидкість барабану рад/с, кількість тарілок, кут нахилу тарілок утворюючої тарілки,мм,мм, густина молокакг/м³, густина жирових часток кг/м³, динамічна в’язкість молока Па с, жирність молока, жирність вершків, жирність відсепарованого молока% і ККД сепаратора.

Згідно формулою (1) граничний діаметр відокремлених жирових часток

Кількість отриманих вершків з сепаратора визначається за формулою (2):

кг/с (V _В=0,000183 м³/с)

Об’єм відсепарованого молока:

м³/с.