Размещено на http://www.allbest.ru/

ВІБРОУДАРНЕ ЗНЕВОДНЕННЯ ВІДХОДІВ ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ

Ключові слова: віброударне зневоднення, відходи харчових виробництв, вібропресова гідроімпульсна машина, густина відходів.

Вступ

Перспективним способом утилізації відходів харчових виробництв (спиртової барди, пивної дробини, бурякового жому, кавового та ячмінного шламу) є їх зневоднення до вологості 10 - 20% з подальшим використанням твердої фази в якості добавки до сільськогосподарських кормів або як добрива [1]. Але відоме обладнання для зневоднення вказаних відходів часто не забезпечує достатньо високої ефективності робочого процесу. Так, шнекові преси та декантерні центрифуги не дозволяють досягти кінцевої вологості нижчої, ніж U_к = 30 - 76%. При цьому U_к = 30% забезпечується при суттєвому зниженні продуктивності зневоднення та підвищенні інтенсивності зношування шнекової насадки [2]. Але й ця вологість не задовольняє вказаним вище вимогам до технології зневоднення, що змушує перед застосуванням твердої фази відходів здійснювати її додаткове підсушування. Зневоднення відходів у сушарках (барабанних, вальцьових, розпилювальних, вакуумних) потребує найбільших витрат енергії від 740 до 2500 кВт·год/т видаленої рідини [1, 3]. Що стосується технологічних комплексів для хімічного та біологічного зневоднення, то вони часто малопродуктивні (тривалість розділення порції відходів в деяких апаратах складає від 10 до 40 год), дуже громіздкі та енергоємні [1, 3]. У зв'язку із всім вищевикладеним, вітчизняні підприємства харчової промисловості вважають недоцільним впроваджувати вказане відоме обладнання для зневоднення відходів і змушені зливати останні на спеціальні земельні ділянки, що призводить до забруднення навколишнього середовища. Автори статті пропонують використовувати для утилізації відходів харчових виробництв високоефективний спосіб віброударного зневоднення на гідроімпульсних машинах [1]. Як показали проведені експерименти [1], пропоновані спосіб і машини забезпечують U_к = 20 - 24% (при зневодненні кавового шламу, бурякового жому та спиртової барди), при майже такій самій як у шнекових пресів продуктивності робочого процесу та середній енергоємності - 90 кВт/т [1].

Метою даної статті є розробка схеми високоефективного промислового обладнання з гідроімпульсним приводом (ГІП) для віброударного зневоднення відходів харчових виробництв, придатного для впровадження на вітчизняних підприємствах харчової промисловості, а також одержання рівнянь для визначення фізико-механічних характеристик відходів та робочих параметрів процесів віброударного зневоднення, від яких залежать основні показники його ефективності.

Розробка схеми технологічного комплексу для зневоднення відходів харчових виробництв

На рис. 1 представлена розроблена авторами схема високоефективного технологічного комплексу для зневоднення відходів харчових виробництв. Комплекс містить дві станини. На станині 19 змонтований шнековий прес з насадкою 7, а також пристрій для завантаження прес-форми 21 відходами що зневоднюються з приводом від насоса 55.

Рис. 1. Схема технологічного комплексу для зневоднення відходів харчових виробництв

Станина вібропресової гідроімпульсної машини складається верхньої - 10, середньої - 41 та нижньої - 40 поперечин, з'єднаних двома колонами 11 та чотирма колонами 29. Станина машини установлена на віброопорах 31. Станина 19 складається з трьох поперечин, десяти колон і також базується на віброопорах. На верхній поперечині станини 19 закріплений зовнішній циліндр 5 з патрубком 4 шнекового преса, в середині якого розташовується внутрішній циліндр 6 з великим числом дрібних наскрізних отворів закритих металевою фільтрувальною сіткою (на схемі не показані). Шнекова насадка 7 приводиться в обертання від електродвигуна 1 через пружну муфту 2 та редуктор 3. Внутрішня порожнина циліндра 5 сполучається трубкою 22 з баком 20, установленому на середній поперечині станини 19. До верхньої поперечини останньої прикріплена одна сторона бака 9 для відходів, що зневоднюються. Днище 8 бака 9 є висувним у горизонтальній площині, за рахунок того, що воно має дві напрямні 57 типу «ластівчин хвіст», які вільно входять у відповідні пази бака 9 (див. також розріз А - А на рис. 1). Днище 8 зв'язане зі штоком гідроциліндра 51, установленого на середній поперечині 52 станини 19. Привод гідроциліндра 51, окрім насоса 55 з фільтром 54 у всмоктувальній гідролінії, включає також двопозиційний чотирилінійний гідророзподільник 53 з електромагнітним керуванням та переливний клапан 56. Ще одна сторона бака 9 пов'язана з верхньою поперечиною 10 вібропресової машини, на якій змонтований допоміжний гідроциліндр 14. Привод гідроциліндра 14 містить насос 17 з фільтром 16 у всмоктувальній гідролінії, двопозиційний чотирилінійний гідророзподільник 15 з електромагнітним керуванням та переливний клапан 18. Зі штоком гідроциліндра 14 зв'язана рухома траверса 12 з інерційними масами 13 та пуансоном 26, що переміщується відносно напрямних колон 11. На середній поперечині 41 змонтований гідроциліндр 43 ГІП, плунжер якого жорстко пов'язаний з вібростолом 28. Останній підпружинений відносно поперечини 41 пружинами 30. На поперечині 41 навколо вібростолу установлений бак 42. ГІП машини окрім гідроциліндра 43 включає насос 35 з фільтром у всмоктувальній гідролінії, запобіжний клапан 32, регулятор витрат 33, двопозиційний дволінійний гідророзподільник 34 з електромагнітним керуванням, одноцикловий рідинний гідроакумулятор 36 та основний елемент керування та регулювання ГІП - двокаскадний трилінійний віброзбуджувач, приєднаний за схемою «на виході» [4]. У розточці однієї з колон 11 установлений упорний шарикопідшипник 46 (див. розріз Д - Д на рис. 1), у який впирається бурт 47 вала 48. Ще один бурт 49 вала 48 базується на упорний шарикопідшипник 50, установлений у розточці поперечини 41. При цьому вал 48 вільно проходить скрізь отвір у поперечні і з'єднується через пружну муфту 38 з планетарним редуктором і кроковим електродвигуном 39. До вала 48 жорстко прикріплені два кронштейни 24, на кінцях яких виконані вертикальні напрямні типу «ластівчин хвіст» (див. вид Б на рис. 1). Напрямні кронштейнів вільно входять у відповідні пази башмаків 23, прикріплених до прес-форм 21, 27. Зверху напрямні кронштейнів впираються у жорсткі обмежувачі башмаків 23. Прес-форми 21, 27 вільно установлені відповідно на верхній поверхні середньої поперечини станини 19 та на верхній поверхні вібростолу 28. У бокових стінках та днищі обох прес-форм виконане велике число дрібних наскрізних отворів, закритих з середині металевою фільтрувальною сіткою (отвори і сітки на схемі не показані). Поряд з вібропресовою машиною на окремій станині змонтований стрічковий конвеєр 44. Над верхньою гілкою стрічки конвеєра на кронштейні, що жорстко зв'язаний з його станиною, закріплений кутовий ніж 45. кормовий гідроімпульсний віброударний зневоднення

Технологічний комплекс на рис. 1 працює таким чином. Відходи, що зневоднюються подаються безперервним потоком але з певною незмінною продуктивністю через патрубок 4 у внутрішній циліндр 6 шнекового преса. Насадка 7 безперервно і рівномірно обертається, створюючи у середовищі відходів в циліндрі 6 певний статичний тиск, необхідний для попереднього зневоднення відходів до вологості 75 - 80%. Видалена з відходів рідина витискається через дрібні отвори в циліндрі 6, закриті фільтрувальною сіткою, збирається у зовнішньому циліндрі 5, а з нього по трубці 22 стікає у бак 20. Попередньо зневоднені у шнековому пресі відходи скидаються у бак 9. Для зневоднення порції відходів на вібропресовій машині від реле часу або комп'ютера (на схемі не показані) у певний момент подається команда на перемикання золотника гідророзподільника 53 у ліву за схемою позицію (насоси комплексу 17, 35 і 55 є постійно увімкненими). Робоча рідина від насоса 55 подається під тиском через гідророзподільник 53 у штокову порожнину гідроциліндра 51, тоді як поршнева порожнина останнього з'єднана зі зливним баком. Поршень гідроциліндра зміщується вправо за схемою до упору, разом з ним повністю висувається днище 8. В результаті прес-форма 21, що знаходиться під днищем завантажується відходами. Далі подається команда на перемикання золотника гідророзподільника 53 у праву за схемою позицію. Робоча рідина від насоса 55 під тиском надходить у поршневу порожнину гідроциліндра 51, а штокова порожнина останнього сполучається зі зливом. Поршень гідроциліндра з днищем 8 переміщуються у вихідне положення, таким чином бункер 9 знизу знову закривається. Подається команда на перемикання золотника гідророзподільника 15 у праву за схемою позицію. Робоча рідина від насоса 17 під певним надлишковим тиском починає надходити у штокову порожнину допоміжного гідроциліндра 14; поршнева порожнина останнього з'єднується зі зливом. Поршень гідроциліндра 14 і разом з ним рухома траверса 12 з інерційними масами 13 та пуансоном 26 піднімаються до упору у верхнє положення. Вмикається кроковий електродвигун 39, що забезпечує плавний повільний поворот вала 48 з кронштейнами 24, башмаками 23 та прес-формами 21, 27 на кут 180°. Прес-форма 21 заповнена порцією попередньо зневоднених на шнековому пресі відходів установлюється на вібростолі 28 під пуансоном 26, тоді як прес-форма 27, яка до повороту вала двигуна 39 розташовувалась на вібростолі, установлюється на середній поперечині станини 19 під баком 9 (для полегшення установлення прес-форм на вібростолі та на поперечині станини 19 на їх нижніх поверхнях в одному з перерізів виконані лиски (див. розріз А - А на рис. 1). Далі електродвигун 39 вимикається, золотник гідророзподільника 15 перемикається у ліву позицію, робоча рідина від насоса 17 подається у поршневу порожнину гідроциліндра 14 (штокова з'єднана з баком). Поршень гідроциліндра 14, а також траверса 12 з інерційними масами 13 та пуансоном 26 опускаються вниз до установлення пуансона на порцію відходів 25. Для компенсації похибок точності розташування прес-форми 27 на вібростолі 28 кромки двох бокових стінок пуансона 26 відігнуті у протилежні сторони (див. розріз Г - Г на рис. 1), таким чином при повільному опусканні пуансона положення прес-форми на вібростолі за потребою корегується. Задане зусилля статичного притискання пуансона 26 до порції 25 відходів під час їх віброударного зневоднення у прес-формі попередньо налаштовують за допомогою переливного клапана 18 [1]. Золотник гідророзподільника 34 перемикається у ліву за схемою позицію в результаті злив у бак робочої рідини, що подається від насоса 35, припиняється і в нагнітальній гідролінії насоса ГІП, а також у порожнині гідроакумулятора 36 починається збільшення тиску. У початковий момент часу циклу віброударного зневоднення золотник основного каскаду віброзбуджувача 37 знаходиться у лівій за схемою позицією При цьому порожнина гідроциліндра 43 ГІП з'єднана зі зливом і тиск в ній мінімальний. Плунжер гідроциліндра 43 знаходиться у вихідному нижньому положенні, а вібростіл 28 притиснений пружинами 30 до запліччя поперечини 41. В момент коли тиск робочої рідини у нагнітальній гідролінії ГІП та у порожнині гідроакумулятора 36 досягає максимального попередньо налаштованого значення р₁ віброзбуджувач 37 відкривається (перемикається у праву за схемою позицію), таким чином, робоча рідина від насоса 35 та від гідроакумулятора 36 під тиском, що є незначно меншим за р₁ подається у порожнину гідроциліндра 43. Тиск в останній також практично миттєво і досить суттєво збільшується, що призводить до швидкого переміщення вверх плунжера гідроциліндра 43 вібростолу 28, прес-форми 27 з порцією відходів 25, пуансона 26, траверси 12 з інерційними масами 13, а також штока і поршня гідроциліндра 14. При цьому стискаються пружини 30. Рухомість прес-форми 27 відносно вертикальної осі забезпечується за рахунок з'єднання прикріпленого до неї башмака 23 і кронштейна 24 через напрямні типу «ластівчин хвіст». Під час переміщення вібростолу 28 вверх порція відходів 25 у прес-формі 27 піддається зверху динамічному інерційному та статичному навантаженню. Інерційне навантаження створюється пуансоном 26, траверсою 12 та інерційними масами 13. Статичне навантаження забезпечує гідроциліндр 14 та допоміжний гідропривод з насосом 17. Тим часом клапан першого каскаду віброзбуджувача 37 ГІП закривається, що призводить до падіння тиску робочої рідини у нагнітальній гідролінії до мінімальної величини р₂ та обумовлює перемикання золотника основного каскаду у ліву за схемою позицію. Порожнина гідроциліндра 43 знову сполучається зі зливом тиск в ній різко падає, внаслідок чого плунжер гідроциліндра й інші рухомі елементи (вібростіл 28, прес-форма 27 з порцією відходів 25, рухома траверса 12 з пуансоном 26 та інерційними масами 13, а також поршень зі штоком гідроциліндра 14) під дією сил власного тяжіння та сили пружності стиснених пружин 30 повертаються у вихідне нижнє положення. Наприкінці холостого ходу вібростолу він вдаряється об запліччя поперечини 41, що обумовлює ударне навантаження порції відходів 25 знизу. Одночасно у нагнітальній гідролінії ГІП знову починається збільшення тиску робочої рідини від р₂ до р₁, після чого описаний цикл спрацьовування ГІП раз за разом повторюється. В результаті прес-форма 27 здійснює періодичні вертикальні зворотно-поступальні переміщення з частотою н до 60 Гц і амплітудою z_Іа до 4 мм. Порція відходів 25 у прес-формі 27 піддається віброударному інерційному та статичному навантаженню, що призводить до зневоднення відходів. Віджата з них рідина витікає через фільтрувальну сітку та дрібні отвори у прес-формі 27 і збирається у баку 42, звідки йде на фільтрування [1]. Тим часом за описаною вище послідовністю здійснюється завантаження прес-форми 21 порцією відходів з бака 9, з перемиканнями гідророзподільника 53 та переміщеннями поршня гідроциліндра 51 й днища 8. Після реалізації необхідного числа циклів п_ц віброударного навантаження порції відходів 25 у прес-формі 27 до забезпечення їх заданої кінцевої вологості U_к = 20 ч 25% (оптимальна величина п_ц визначається експериментально за допомогою гідроімпульсного стенду-прототипу вібропресової машини [1] або розрахунком за формулами [1]), золотник гідророзподільника 34 перемикається у ліву за схемою позицію. Робоча рідина від насоса 35 ГІП починає зливатись через гідророзподільник 34 в бак, не виконуючи ніякої роботи. Зворотно-поступальні переміщення вібростолу 28 та віброударне зневоднення порції відходів 25 у прес-формі 27 припиняються. Золотник гідророзподільника 15 перемикається у праву за схемою позицію, робоча рідина від насоса 17 починає надходити у штокову порожнину гідроциліндра 14. Поршень останнього і разом з ним траверса 12 з пуансоном 26 та інерційними масами 13 піднімаються вверх. Вмикається електродвигун 39, який забезпечує поворот вала 48 і прес-форм 27, 21 на кут 180°. Під час цього повороту прес-форма 27 проходить під ножем 45, який нижньою кромкою притискається до її днища. В результаті порція зневоднених відходів скидається з прес-форми на конвеєр 44. Наприкінці повороту вала електродвигуна 39 порожня прес-форма 27 установлюється на середній поперечині станини 19 під баком 9, а завантажена попередньо зневодненими на шнековому пресі відходами прес-форма 21 займає положення на вібростолі 28. Далі описаний цикл віброударного зневоднення відходів повторюється. Оптимальні параметри навантаження відходів під час їх віброударного зневоднення (амплітуда z_Іа і частота н коливань вібростолу 28, а також максимальний тиск р_г.тах робочої рідини у порожнині гідроциліндра 43 ГІП) налаштовуються при зміні робочих і конструктивних параметрів вібропресової машини: тисків р₁ і р₂, робочого об'єму W_а гідроакумулятора 36, попереднього стискання z_0у пружин 30, площі прохідного перерізу S_р.в регулятора витрат 33, інерційних мас т_і.м 13, зусилля статичного притискання Р_ст пуансона до порції відходів 25 [1].

Описане віброударне зневоднення відходів харчових виробництв (кавового шламу, бурякового жому, спиртової барди,) у прес-формі закритого типу при невеликій початковій товщині порції (20 - 30 мм) дозволяє при мінімальних втратах енергії і з достатньо високою продуктивністю (див. вище) забезпечити порівняно низьку кінцеву вологість відходів U_к = 20 ч 24% [1].

Аналіз динаміки процесів віброударного зневоднення відходів харчових виробництв

Цикл віброударного зневоднення відходів харчових виробництв у прес-формі закритого типу можна поділити на чотири етапи [1].

Найінтенсивніше навантаження відходів створюється на І-му етапі, коли віброзбуджувач 34 (див. рис. 1) є відкритим, тиск р_г робочої рідини у порожнині гідроциліндра 43 практично миттєво, за час, що відповідає швидкодії віброзбуджувача із золотниковими запірними елементами t_ш = 10^-3 с [2], збільшується від зливного - р_зл до величини, що незначно менша за р₁ [4]. Нижній виконавчий елемент вібропресової машини масою т_І (включає маси плунжера гідроциліндра 43, вібростолу 28, прес-форми 27 та порції відходів 25), а також верхній виконавчий елемент масою т_ІІ (складається з мас пуансона 26, рухомої траверси 12, інерційних мас 13, поршня і штока допоміжного гідроциліндра 14) здійснюють швидке переміщення вверх. При цьому переміщення і початкова швидкість маси т_І на розглядуваному етапі будуть меншими, ніж переміщення і початкова швидкість маси т_ІІ, внаслідок стискання порції відходів та втрат енергії на демпфірування відходів. Враховуючи значні прискорення виконавчих елементів вібропресового обладнання з ГІП під час їх робочого ходу - (8 ч 10)·g [4], можна вважати цілком обґрунтованим те, що на даному етапі у середовищі порції відходів в напрямках від днища прес-форми вверх і від нижнього перерізу пуансона вниз проходять хвилі стискальних напружень та деформацій. Останні створюються зусиллями F_zІ(t), F_zІI(t) відповідно на нижньому та верхньому виконавчих елементах під час їх переміщення відносно вертикальної осі z [1].

На рис. 2 представлені осцилограми зміни тиску р_а(t) робочої рідини у порожнині гідроакумулятора ГІП вібростенда-прототипу [1] вібропресової машини (див. рис. 1) та зміни тиску р_г(t) у порожнині гідроциліндра його ГІП. Осцилограми одержані з використанням тензометричного датчика тиску моделі ADZ-SML-10.0, АЦП моделі Е14-140, персонального комп'ютера та програмного пакету LGraph2 під час зневоднення на вібростенді у прес-формі закритого типу спиртової барди, бурякового жому та кавового шламу.

Згідно із осцилограмою на рис. 2, б, збільшення р_г(t) на І-му етапі циклу спрацьовування ГІП відбувається у продовж проміжку часу, що дорівнює половині тривалості t_в відкриття віброзбуджувача, яка в свою чергу, відповідає тривалості t_І І-го етапу. Таким чином, значення F_zІ(t), F_zІI(t) для першої половини І-го етапу циклу ГІП вібропресової машини (див. рис. 1) можна визначити за рівняннями

(1)

(2)

де S_г, S_д.г - площі поперечного перерізу плунжера гідроциліндра 43 ГІП та поршня допоміжного гідроциліндра 14; б_г, б_д.г - коефіцієнти в'язкого демпфірування при переміщенні плунжера гідроциліндра ГІП та поршня допоміжного гідроциліндра; б_mz, б_pz - коефіцієнти в'язкості твердої та рідинної фаз відходів відносно осі z [1]; c_mz, c_pz - коефіцієнти

Рис. 2. Осцилограми зміни: а - тиску р_а робочої рідини в акумуляторній гідролінії; б - тиску р_г робочої рідини у порожнині гідроциліндра ГІП вібропресової машини

жорсткості твердої та рідинної фаз відходів відносно осі z [1]; R_д.г - сила сухого тертя в ущільненнях поршня і штока допоміжного гідроциліндра (згідно із експериментальними даними [4], з достатньою для проектних розрахунків точністю може бути визначена як: ; z_І, z_ІІ - переміщення мас т_І та т_ІІ; у_0z - межа текучості твердої фази відносно осі z [1]; F_к - сила, що утримує рідинну фазу відходів у капілярах частинок твердої фази [5].

Тривалість t_в у рівняннях (1, 2) для віброзбуджувача, приєднаного за схемою «на вході» може бути обчислена за формулою [1, 4]

(3)

в якій К_зв.а.о - зведений модуль об'ємної пружності об'єму W_а.о ГІП, що акумулює (включає гідроакумулятор 36 та нагнітальну гідролінію) [1]; Q_н1 - подача насоса 35 ГІП.

Залежність р_г(t) практично на всьому діапазоні режимів гідроімпульсного вібропресового обладнання з віброзбуджувачем «на вході» [4] має вигляд показаний на рис. 2, б. Тому у першій половині І-му етапі циклу спрацьовування ГІП ця залежність може бути досить точно апроксимована лінійною функцією

(4)

У роботі [6] на підставі розрахунків доведений імпульсний характер силового впливу на виконавчі елементи вібропресового обладнання з віброзбуджувачем «на вході». Це дозволяє розглядати їх рух у другій половині І-го етапу та на ІІ-му - ІV-му етапах циклу спрацьовування ГІП вібропресової машини (див. рис. 1), як вільні коливання лінійної неконсервативної системи (без врахування наявності та змін тиску р_г(t)), при цьому похибка у обчисленнях складе менше 10% [7].

У зв'язку із вищевикладеним, значення F_zІ(t) у продовж другої половини І-го етапу циклу ГІП визначаємо як

(5)

де z_Ік - переміщення маси т_І від початку циклу до моменту часу (може бути обчислено за допомогою рівняння (1)). Зміну F_zІІ(t) для проміжку часу визначаємо за рівнянням (2).

Тиски, створювані на І-му етапі зусиллями F_zІ(t), F_zІI(t) у середовищі відходів у об'ємах прес-форми відповідно нижче фронту хвилі напружень, що переміщується від днища прес-форми вверх (1-а ділянка) і вище фронту хвилі, яка рухається від пуансона вниз (2-а ділянка), до моменту зустрічі даних хвиль, розраховуємо за рівняннями

(6)

де S_п.в - площа поперечного перерізу порції відходів у прес-формі (відповідає площі поперечного перерізу пуансона).

На цьому ж етапі тиск у середніх шарах порції після зустрічі хвиль напружень, що проходять від днища прес-форми та від пуансона (3-тя ділянка) знаходимо як

(7)

Зміну густини с_в.д.і(t) відходів на І-му етапі на трьох розглядуваних ділянках у порівнянні із густиною с_в.а цих же самих відходів при атмосферному тиску р_а визначаємо за формулою [8]

(8)

де К_в - модуль об'ємної пружності відходів, що може бути визначений експериментально [1, 8].

У зв'язку із тим, що за результатами вимірювань та експериментів, значення c_pz для основних видів відходів харчових виробництв на два порядки перевищують c_mz (наприклад, для кавового шламу вологістю U = 75% вказані параметри складають відповідно c_pz = =163880294 Н/м і c_mz = 49749,4 Н/м [1]), а максимальні значення F_zУ(t) на різних режимах віброударного навантаження при зневодненні кавового шламу, бурякового жому та спиртової барди змінюються від 60 до 160 кН [1], стискання рідинної фази відходів можна не враховувати. До цього ж у рідинної фази є можливість для витікання через фільтрувальну сітку та отвори у прес-формі 27 (див. рис. 1), тому стискатись вона практично не буде.

Сумарну поточну деформацію твердої фази відходів на І-му етапі циклу в обчислюємо як

(9)

Умова пластичної деформації твердої фази відходів на І-му етапі має вигляд

(10)

Якщо умова (10) у певний момент часу І-го етапу циклу виконується, то для визначення пружної деформації твердої фази - z_т.пр(t) слід від відповідного значення z_тУ(t) відняти пластичну деформацію - z_т.пл(t). Якщо ж умова (10) не виконується, то у розглядуваний момент часу z_т.пр(t) = z_тУ(t).

Рідину у відходах харчових виробництв можна умовно поділити на вільну, капілярно-зв'язану, адсорбційно-зв'язану та хімічно-зв'язану[9]. При цьому механічним зневодненням можна видалити тільки вільну і капілярно-зв'язану рідину [9].

Умова початку видалення під час віброударного зневоднення капілярно-зв'язаної рідини має вигляд

(11)

де р_у - капілярний тиск рідинної фази відходів, що визначається як [5] (у₁₂ - коефіцієнт поверхневого натягу між газовою та рідинною фазами порції; r - середній радіус капілярів у твердих частинках).

Простіша для перевірки умова початку видалення капілярно-зв'язаної рідини в процесі віброударного зневоднення записується як

(12)

де F_к, згідно із [5] визначається за формулою (R - універсальна газова постійна; Т_р, М_м - робоча температура і молекулярна маса відходів; ц_в - відносна вологість повітря).

Що стосується витискання вільної рідини відходів харчових виробництв під час їх віброударного зневоднення у прес-формі закритого типу, то механізм даного процесу, а також рівняння, які його описують, наведено у роботі [1].

Як показали результати виконаних нами розрахунків та експериментів [1], від наведених вище умов і параметрів (зусиль та тисків, створюваних у середовищі оброблюваних відходів, густини різних ділянок їх порції, деформацій твердої фази) значною мірою залежіть продуктивність та енергоємність віброударного зневоднення, а отже й ефективність утилізації відходів харчових виробництв з використанням пропонованого способу.

Висновки

1. Севостьянов И. В. Процессы и оборудование для виброударного разделения пищевых отходов. Монография/ И. В. Севостьянов. - Saarbrьcken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. - 417 с.

2. Казаков К. В. Разработка энергосберегающей технологии сушки свекловичного жома с исследованием параметров шнекового пресса: дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 / К. В. Казаков. - Белгород, 2002. - 156 с.

3. Антипов С. Т. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1/ С. Т. Антипов, И. Т. Кретов, А. Н. Остриков; Под ред. В. А. Панфилова. - М.: Высш. шк., 2001. - 703 с.

4. Іскович-Лотоцький Р. Д. Основи теорії розрахунку та розробка процесів і обладнання для віброударного пресування/ Іскович-Лотоцький Р. Д. Монографія. - Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця, 2006. - 338 с. Іскович-Лотоцький Р. Д. Основи теорії розрахунку та розробка процесів і обладнання для віброударного пресування/ Іскович-Лотоцький Р. Д. Монографія. - Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця, 2006. - 338 с.

5. Лыков А. В. Теория сушки / Лыков А. В. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.

6. Іскович-Лотоцький Р. Д. Процеси та машини вібраційних і віброударних технологій. Монографія/ Іскович-Лотоцький Р. Д., Обертюх Р. Р., Севостьянов І. В. - Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця, 2006. - 291 с.

7. Пановко Я. Г. Введение в теорию механического удара/ Пановко Я. Г. - М.: Наука, 1977. - 224 с.

8. Башта Т. М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы/ Т. М. Башта, Б. Б. Некрасов. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

9. Ребиндер П. А. Физико-химические основы пищевых производств/ Ребиндер П. А. - М.: Химия, 1952. - 320 с.

Размещено на Allbest.ru