Совершенствование процесса перекачивания молока насосом доильной установки

• Автор: Колпаков, Антон Васильевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 215 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА.

1.1 Воздействие молочного насоса и процесса подсоса воздуха на качественные показа гели молока.

1.2 Классификации существующих молочных насосов и рабочих органов.

1.3 Обзор существующих насосов для перекачивания молока

1.4 Анализ конструктивных схем рабочих органов молочных насосов.

1.5 Факторы, влияющие на эффективность процесса перекачивания молока насосом

1.6 ВЫВОДЫ.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕКАЧИВАНИЯ МОЛОКА НАСОСОМ ДОИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.

2.1 Выбор реологических параметров молока

2.1.1 Определение плотности молока.
2.1.2 Определение вязкости молока
2.1.3 Определение градиента скорости.
2.2 Математическая модель взаимодействия лопасти рабочего колеса с молоком
2.2.1 Определение геометрических соотношений углов лопастей
2.2.1.1 Определение угла установки лопасти
2.2.1.2 Определение касательного угла
2.2.2 Определение формы лопасти рабочего.
2.3 Расчет конструктивноэксплуатационных параметров насоса доильной установки.
2.3.1 Выбор теоретических параметров насоса
2.3.2 Расчет действительных параметров насоса.
2.3.3 Выбор и расчет основных размеров центробежного колеса.
2.3.4 Связь основных параметров насоса с геометрией рабочего колеса
3. МЕТОДИКА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.
3.1 Алгоритм математического моделирования
3.2 Реализация программы для ЭВМ
3.2.1 Работа с реологическими параметрами молока
3.2.2 Работа с конструктивными параметрами насоса.
3.2.3 Выбор эксплуатационных параметров процесса
3.2.4 Выходные техникоэкономические параметры
4. ПРОГРАММА И ЧАСТНЫЕ МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ПЕРЕКАЧИВАНИЯ МОЛОКА НАСОСОМ ДОИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
4.1 Программа исследований
4.2 Экспериментальная база для исследований
4.3 Методики экспериментальных исследований.
4.3.1 Цикл опытов по определению эксплуатационных параметров процесса перекачивания молока насосом
4.3.1.1 Методика определения динамического коэффициента.
4.3.1.2 Методика определения нормального усилия .
4.3.2 Цикл опытов по исследованию влияния подсоса воздуха и конструктивно геометрических параметров насосной установки на эффективность процесса перекачивания молока.
4.3.2.1 Методика определения влияния конструктивно геометрических параметров насосной установки на эффективность процесса перекачивания молока
4.3.2.2 Методика определения влияния подсоса воздуха на эффективность процесса перекачивания молока насосом.
4.3.3 Цикл опытов по исследованию влияния конструкций рабочих колес на эксплуатационные параметры процесса работы насоса и качество перекачиваемого молока.
4.3.3.1 Методика определения влияния конструктивных параметров рабочих колес на эксплуатационные параметры процесса работы насоса
4.3.3.2 Методика определения гидромеханического воздействия оптимальной и базовой конструкций рабочих колес па качество перекачиваемого молока
5. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Результаты определения эксплуатационных параметров процесса перекачивания молока насосом
5.1.1 Результаты определения динамического коэффициента
5.1.2 Результаты определения нормального усилия
5.2 Результаты исследований влияния подсоса воздуха и конструктивногеометрических параметров насосной установки на эффективность процесса перекачивания молока.
5.2.1 Результаты определения влияния конструктивногеометрических параметров насосной установки на эффективность процесса перекачивания молока
5.2.2 Результаты определения влияния подсоса воздуха на эффективность процесса перекачивания молока насосом.
5.3 Результаты исследований влияния конструкций рабочих колес на эксплуатационные параметры процесса работы насоса н качество перекачиваемою молока
5.3.1 Результаты определения влияния различных конструкций рабочих колес на эксплуатационные параметры процесса работы насоса
5.3.2 Результаты определения гидромеханического воздействия оптимальной и базовой конструкций рабочих колес на качество перекачиваемого молока насосом
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ РАБОЧЕГО КОЛЕСА И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ МОЛОЧНОГО НАСОСА.
6.1 Мегодика расчета экономической эффективности внедрения экспериментальных образцов
6.2 Расчет экономической эффективности внедрения экспериментальных образцов
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Шарообразные частицы вращаются вокруг собственной оси с угловой скоростью под влиянием характера распределения напряжения и давления вокруг них. При этом на одну и ту же точку частицы периодически действуют усилие сжатия и напряжение сдвига. Эти силы трения молочной плазмы можно рассчитать. По Раашу , , распределение давления на поверхности шарообразной частицы при течении сдвига рис. Р С п 5Ш 2р СОБ V
где коэффициент динамической вязкости, сП с градиент скорости или среза, с1, р,у пространственные углы, град. Рис. Если предположить, что частица обладает линейноупругими характеристиками на том основании, что жировой шарик вследствие наличия у него оболочки и прилегающего к ней кристаллизационного триглицеридного слоя имеет стабильную форму, то величину чистого напряжения сдвига рис. Эти рассуждения о действующих на поверхности жировых шариков напряжениях сдвига показывают, что при течениях сдвига жировые шарики испытывают нагрузку со стороны окружающей их молочной плазмы. Однако на практике не существует чистых течений сдвига. Всякие препятствия и поворотные участки трубопроводов ведут к возникновению турбулентных течений. Рис. Более подробное рассмотрение турбулентного течения показывает, что в заданной точке объема жидкости скорость и давление не постоянны во времени, а изменяются с частой повторяемостью. Вследствие незначительной разницы в плотности жира и воды, а также малого диаметра жировых шариков 1 мкм, они участвуют в пульсационных движениях турбулентного течения. В турбулентных течениях образуются завихрения, обладающие энергией, которая оказывает воздействие на грубо и тонко диспергированные частицы. Нм тТи напряжение сдвига турбулентного течения, Нм2. Рис. Схематичное изображение течения а ламинарного, б турбулентного. Напряжения турбулентности в большинстве случаев преобладают над напряжениями ламинарного течения, поэтому при турбулентных течениях турбулентные напряжения сдвига, вызываемые трением, играют решающую роль в изменениях диспергированных частиц, вызываемых механической энергией. С д возникающие в турбулентных течениях пульсации, выражаемые через степень турбулентности Ти. Кроме этого, на все механические воздействия оказывает значительное влияние температура. Последствия воздействия. Режимы течения в трубопроводах и насосах или при перемешивании выбирают в зависимости от цели транспортировки молока или поддержания равномерного диспергирования жировых шариков. В то же время, при перемешивании кинетическая энергия должна превышать энергию дисперсионных сил жировых шариков, чтобы препятствовать интенсивному образованию гроздевидных скоплений и хлопьев. Барток и Мейсен установили, что жировые шарики при скоростях течения, характеризующихся малыми числами Рейнольдса, сближаясь, не входят в прямой контакт друг с другом и не соприкасаются. Следовательно, эта энергия выше, чем минимум вторичной энергии, но меньше, чем энергетический барьер между жировыми шариками. Более высокие силы давления и напряжения сдвига ведут к деформации жировых шариков и повреждению их оболочек. Особенностью фермских молочных линий является постоянный подсос воздуха в молочные коммуникации, что связано с обеспечением работы вакуумных доильных аппаратов. В связи с этим, транспортирование молока через технологические коммуникации осуществляется в виде молоковоздушной смеси со сравнительно большим объемом газосодержания 2. Движение молоковоздушной смеси носит ярко выраженный неустановившийся характер со сравнительно большими мгновенными значениями скоростей и ускорений при наличии больших удельных поверхностей раздела фаз. В процессе транспортировки молоковоздушная смесь подвергается интенсивным механическим ударам, перемешиванию и сопровождается ценообразованием. Совокупное воздействие перечисленных факторов приводит к отрицательному изменению одного из важнейших технологических показателей молока дисперсного состояния жировой фазы, что проявляется образованием в молоке масляных зерен и комков жира. Последние оседают на внутренних поверхностях коммуникаций, задерживаются фильтрами и при промывке безвозвратно теряются.