Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Аналитический обзор состоянрія техники и технологии обрушивания масличных семян 8
1.1 Методы обрушивания масличных семян и конструкции оборудования для их реализации 9
1.1.1 Метод многократного удара. Конструкция бичевой семенорушки 9
1.1.2 Метод однократного удара. Конструкции центробежных рушек 12
1.1.3 Альтернативные методы обрушивания 21
1.2 Обзор теории движения семян в центробежной рушке 22
1.3 Цель и задачи исследования 33
Глава 2 Теоретическая часть 36
2.1 Особенности характера износа рабочей поверхности направляющих лопаток ЦБР 36
2.2 Моделирование процесса движения семянки в центробежной рушке 45
2.2.1 Моделирование процесса движения семянки в роторном устройстве ЦБР 45
2.2.2 Моделирование процесса движения семянки в кольцевом зазоре между ротором и декой 52
Глава 3 Экспериментальная часть 58
3.1 Удельная работа разрушения бобов сои 58
3.2 Определение коэффициента аэродинамического давления роторного устройства ЦБР марки МРЦ 65
3.3 Исследования обрушивания производственной смеси масличных семян на центробежной рушке марки МРЦ-5 70
3.3.1 Обрушивание производственной смеси гибридных семян подсолнечника 72
3.3.2 Обрушивание производственной смеси бобов сои 76
Глава 4 Методика расчета энергетических затрат ЦБР 83
Глава 5 Совершенствование конструкции ЦБР 93
Выводы 99
Список использованных источников 101
Приложения 114
- Обзор теории движения семян в центробежной рушке
- Моделирование процесса движения семянки в центробежной рушке
- Определение коэффициента аэродинамического давления роторного устройства ЦБР марки МРЦ
- Обрушивание производственной смеси бобов сои
Введение к работе
Семена подсолнечника и сои относятся к основному масличному сырью для производства растительного масла и высокопротеиновых продуктов.
При переработке этого сырья одной из базовых операций является обрушивание. Эффективность осуществления этого процесса определяет качество и выход получаемого растительного масла, жмыха и шрота.
Наиболее эффективный способ обрушивания масличных семян метод однократного удара, который реализован в центробежных рушках (ЦБР). Теория работы ЦБР базируется на уравнениях движения частицы при скольжении ее с трением по рабочей поверхности направляющей лопатки вращающегося роторного устройства. В этом случае износ рабочей поверхности направляющих лопаток, возникающий вследствие трения, должен быть равномерным по длине. Однако, эксплуатация ЦБР показала, что на рабочей поверхности лопатки образуются периодически чередующиеся зоны износа. Экспериментальные исследования и развитие теории центробежного обрушивания с учетом этого эффекта актуальны для научного обоснования совершенствования процесса, оборудования и технологического режима переработки семян подсолнечника и сои, обеспечивающих высокое качество рушанки.
Теоретическим и практическим исследованиям процессов центробежного обрушивания посвящены работы В.А. Масликова, И.М. Василинца и Кузнецова А.Т., Е.П. Кошевого, В.Н. Коваленко и других. Работа проводилась в рамках х/д №18 от 17.08.2001 «Разработка и изготовление центробежной рушки» с ОАО «Токаревский комбинат хлебопродуктов»
Цель работы - совершенствование процесса центробежного обрушивания масличных семян и конструкции ЦБР, а также разработка математической модели движения частички в ней, адекватно описывающей экспериментальные данные. Задачи исследования:
исследовать экспериментально характер износа рабочей поверхности направляющих лопаток ЦБР;
- разработать математическую модель процесса движения семянок в направляющих каналах и кольцевом зазоре;
- изучить зависимость удельной работы обрушивания семян сои от их размеров и влажности;
- исследовать влияние основных технологических параметров на качественный состав рушанки, получаемой при обрушивании семян подсолнечника и сои, и на коэффициент аэродинамического давления (напора) роторного устройства;
- разработать инженерную методику расчета затрат энергии при работе ЦБР;
с учетом результатов проведенных исследований усовершенствовать конструкцию ЦБР.
Научная новизна работы заключается в следующем:
выявлены особенности износа рабочей поверхности направляющих лопаток в процессе длительной эксплуатации ЦБР и установлено, что по их длине повторяются локальные зоны контакта, т.е. имеет место скачкообразное движение семянки относительно рабочей поверхности лопатки;
разработана математическая модель движения семянки при периодическом ударном контакте ее с поверхностью направляющей лопатки Модель согласуется с экспериментом и идентифицирована по опытным данным;
получено уравнение для расчета удельной работа обрушивания семян сои в зависимости от влажности;
получена зависимость фракционного состава рушанки производственных смесей подсолнечных семян и семян сои от производительности рушки и частоты вращения ротора;
разработана методика расчета энергетических затрат функционирования ЦБР, учитывающая сложный характер движения семян и влияние аэродинамического потока воздуха, нагнетаемого роторным устройством.
Практическая ценность работы. В результате теоретических й экспериментальных исследований усовершенствована центробежная рушка, предназначенная для обрушивания подсолнечных и соевых семян. Предложенные конструкции ЦБР защищены патентами на полезные модели РФ № 25006 «Центробежная рушка для обрушивания масличных семян» и № 32109 «Центробежная рушка для обрушивания бобов сои».
Производственные испытания центробежной рушки МРЦ-5М на «Аткарском Маслоэкстракционном Заводе» ЗАО «Янтарное» при переработке подсолнечных семян и ООО «Кубаньагропрод-Т» ст. Тбилисская при переработке семян сои, показали высокую эффективность обрушивания.
На защиту вынесены следующие основные положения работы:
- результаты износа рабочей поверхности направляющих лопаток, выявленные в процессе длительной эксплуатации ЦБР, определенные по их длине повторяющиеся локальные зоны контакта, установленное скачкообразное движение семянки относительно рабочей поверхности лопатки;
- разработанную математическую модель движения семянки при периодическом ударном контакте ее с поверхностью направляющей лопатки;
полученную зависимость для расчета удельной работы обрушивания семян сои в зависимости от влажности, целесообразность фракционирования семян сои перед обрушиванием для снижения энергетических затрат и получения рушанки требуемого состава;
полученную зависимость фракционного состава рушанки производственных смесей подсолнечных семян и семян сои от производительности рушки и частоты вращения ротора;
- полученную зависимость коэффициента аэродинимического давления центробежной рушки в зависимости от площади рабочего сечения загрузочного устройства ЦБР;
разработанную методику расчета энергетических затрат функционирования ЦБР, учитывающую сложный характер движения семян и влияние аэродинамического потока воздуха, нагнетаемого роторным устройством;
- усовершенствованные конструкции центробежных рушек.
Обзор теории движения семян в центробежной рушке
Теория работы центробежной рушки, предложенная Масликовым В.А. [21] основывается на следующих положениях. Семянка движется вдоль радиальной лопатки вращающегося ротора, имеющего постоянную угловую скорость со. Семянка находится в поле действия следующих сил: центробежной силы, силы тяжести и Кориолисовой силы, которая прижимает ее к стенке (рисунок 7), и силы трения при постоянном коэффициенте трения. Центробежная сила где / — коэффициент трения семени по материалу ротора.В результате автор [21] согласно второго закона Ньютона получил следующее уравнение:4t Автором [21] сделаны следующие выводы. Ни в одно из этих уравнений не входит масса семян. Из этого следует, что семена, различные по массе, движутся по ротору с одинаковой скоростью и одинаковым ускорением и, вылетая с ротора, имеют одинаковую скорость. Кроме того, более крупные семена, сходя с ротора, обладают большим запасом кинетической энергии, чем семена мелкие; это объясняется различной массой и одинаковой выходной скоростью семян. Такое соотношение запаса кинетической энергии в сходящей семенной смеси находится в полном соответствии с условиями ее обрушивания, так как для крупных семян требуется затратить большую работу, чем для мелких. Это предотвращает образование недоруша и сечки в рушанке. Однако, как будет показано ниже, этого не происходит из-за другого характера движения семянок по направляющим лопаткам. Аналогичные расчеты приведены и в работе [58]
В работе [104] получены следующие зависимости для определения пути частицы:где направление оси координат у выбрано вдоль канала, по направлению движения частицы, ось х расположена перпендикулярно ей: а- положение частицы в начальный момент времени или начальный радиус лопатки, м; /— коэффициент трения скольжения семян о поверхность лопатки; g —ускорение свободного падения, .м/с2; t — время, за которое частицапроходит путь (у,-а), с: Л1 = (-/ + ф + /2)а) и Л2 =(-/-ф + /2) корни .характеристического уравнения; со — угловая скорость вращения ротора, с"1.
В результате расчетов автором было показано, что величина силы инерции Кориолиса, действующая на семянку, в 1600 раз превышает силу тяжести.
На основании аналитических исследований в работе [27] получено отношении радиальной к окружной скорости в следующем видеИ сделаны следующие выводы:1) Отношение Z радиальной скорости к окружной в каждой точкезависит только от отношения переменного радиуса (х) к начальному радиусу(г0) и от коэффициента трения (/).X2) При отношении — стремящемся к бесконечности, Z стремится кзначению yjf2 + l-f
Рассчитанное по ( 19) отношение Z при постоянном коэффициенте трения семянки равным 0,35 стремится к величине 0,7. На основании чего сделан вывод, что наиболее выгодный режим работы рушки с точки зренияконструкции роторного устройства ЦБР соответствует условию — 3го
Попытка учесть силу давления воздуха на семя при движении в роторе были предприняты в работе [97]. Поэтому в известное уравнение движения семянки ( 8) введено дополнительное слагаемое - сила давления воздуха, которое имеет следующий вид.где к — коэффициент сопротивления семянки подсолнечника, равный 0,51 [21]; QB — плотность воздуха, кг/м3; Fc — миделево сечение семени, м2; ив, dx— относительная скорость воздуха в направляющем канале, м/с; и = dtотносительная скорость семени в направляющем канале, м/с.
Дифференциальное уравнение относительного движения семени во вращающемся в горизонтальной плоскости радиальном направляющем канале с учетом влияния давления воздуха на семя имеет вид:
В результате решения дифференциального уравнения было полученаотносительная скорость воздуха в направляющем канале [98]где Q — количество воздуха, всасываемого вращающимся ротором рушки, м3/с; ju — коэффициент заполнения сечения ротора потоком воздуха; а —ширина направляющего канала, м; п — число дисков в роторе, равное 4.
В конструкции, которую рассматривает автор [97], роторное устройство состоит из двух дисков, между которыми расположены радиально расходящиеся направляющие лопатки. Направляющие каналы ограничены начальным и конечным радиусом и двумя соседними направляющими лопатками. Канал в таком случае имеет форму трапеции. Поэтому относительная скорость воздуха уменьшается и на определенном расстоянии от входа в канал, его абсолютная скорость может становиться меньше скорости семян. В результате авторы пришли к выводу, что в начальный период полета семянки перед направляющим каналом и в начале канала поток воздуха способствует увеличению относительной скорости семени, а после определенного момента скорость семени в канале становится несколько больше скорости воздуха.
В работе [22] предложено определять необходимую для обрушивания семян скорость вращения ротора следующим образом.
Определяется требуемая работа разрушения семян Ас, исходя из влажности семян и , и нормальная скорость встречи семянки с декой по Масликову В.А. [21]
В соответствии со схемами скоростей при встрече семени с декой(рисунок 8)Абсолютная скорость семениДля нахождения угла у использовали теорему синусов31 С учетом характера движения семени по ротору — при условии г2 Зг,[27] скорость приближается к установившемуся значению — следует выбирать г2, и для этого случая уравнения движения упрощаются и принимают значения ( 14), ( 15).
Угол р между абсолютной и переносной скоростьюДля определения v по уравнению (15) предварительно определяют г из уравнения (14) при г = г2 и задавшись о. Переносная скорость семян при выходе с ротораАбсолютная скорость семян при выходе с ротораОпределение абсолютной скорости сводится к поиску корнятрансцендентного уравнения [22].
Моделирование процесса движения семянки в центробежной рушке
Рассмотрим особенности движения одиночной семянки в П-образном канале вращающегося роторного устройства. При вращении роторного устройства его тангенциальная скорость на начальной кромке радиальной направляющей лопатки равна coR0. В этой точке происходит первое столкновение семянки (удар) с кромкой направляющей лопатки роторного устройства. После удара семянка отскакивает от поверхности лопатки. За время полета семянки роторное устройство поворачивается на угол, при котором кромка рабочей поверхности лопатки пересекается с траекторией движения семянки, где происходит следующий удар. Такая периодичность (скачки) повторяется до вылета семянки из направляющего канала роторного устройства. Ранее нами была предложена математическая модель скачкообразного движения семянки по рабочей поверхности направляющих лопаток [107, 108], которая базируется на положениях известной теории неупругого удара двух тел [109, ПО], с учетом пренебрежения эффекта коллективного движения семянок, т.е. их соударение в канале ротора и без учета образования на ней зон износа. В последней коэффициент восстановления к был принят величиной постоянной. На самом деле при увеличении скорости соударения семянки с рабочей поверхностью радиальной направляющей лопатки коэффициент восстановления уменьшается, согласно известным данным полученным для зерен других видов [111].
На основании вышеизложенного, разработана математическая модель движения семянки в направляющем канале роторного устройства, учитывающая влияние воздушного потока и коэффициент восстановления, который будет определенен ниже по опытным данным.
Рассмотрим движение семянки при поступлении ее из питателя на лопатку ротора и до попадания на деку. Известно аналитическое решение дифференциального уравнения, описывающего движение материальной точки в поле центробежных сил:
Продифференцировав зависимость (37) получили линейную скорость движения этой материальной точки в зависимости от времени т и угловой скорости (о:
Определим постоянные интегрирования, входящие в это уравнение решив совместно уравнения ( 37) и ( 38) для начального момента времени г = 0:угловую скорость движения лопатки, с"l; U - скорость воздушного потока, м/с.
Решая аналитически систему уравнений ( 39) и ( 40), определили постоянные интегрирования:Проведя подстановку найденных значений постоянныхинтегрирования в уравнение ( 37), получим следующую зависимость:R=i 0—+—sh(coT) + R )ch(coT)
Полученная зависимость дает возможность определить время полёта семянки после первого удара до момента второго удара.
Для определения численного значения расстояний между точками удара было проведено обследование комплекта направляющих П-образных лопаток в количестве 16 штук, входящих в одно роторное устройство ЦБР типа МРЦ-5, которое эксплуатировалось в производственных условиях, при частоте вращения ротора 215 с"1. Длина направляющей лопатки составляет 0,125 м, а расстояние от центра роторного устройства до передней кромки лопатки (точка первого удара) составляет 0,065 м. На рисунке 15 представлено фото рабочей поверхности лопатки с характерными зонами износа (показана одна половинка, разрезанной вдоль оси симметрии П-образной лопатки). Как видно, на рабочей поверхности лопатки четко просматривается шесть зон износа, обозначенных цифрами 1 - 6 по ходу движения семянки. Центры зон износа соответствуют точкам удара. Замеры средних расстояний между ними представлены в таблице 1.Расчет проводился для частоты вращения роторного устройства со = 215 с"1 и скорости воздушного потока в канале роторного устройства
Время полета семянки между последующими ударами определяли аналогично по зависимости ( 43), использую в качестве RQ и R экспериментальные данные по расстояниям приведенным в таблице 1.Для определения коэффициента восстановления к рассмотрим схему треугольников скоростей семянки при первом ударе ее передней кромкой радиальной направляющей лопатки и далее в последующих точках удара о ее рабочую поверхность [107, 108], представленную на рисунке 16. Семянка подвергается первому удару кромкой лопатки с начальным радиусом i .
После первого удара семянка отскакивает с результирующейскоростью движения с, которую можно разложить на две составляющие - радиальную, равную скорости семянки, поступающей на лопатку роторногоустройства; т - тангенциальную составляющую.В рассматриваемом случае масса ротора во много раз больше массы семянки, которую можно принять равной 0, и учитывая, что семянка не является вполне упругим телом, можно записать в следующем виде:
Таким образом, тангенс угла наклона полёта семянки представляет собой отношение пути прямолинейных участков равных линейной скорости в момент удара на время полёта семени и коэффициент восстановления семянки подсолнечника к к длине участка от центра роторного устройства до точки удара, который при расчете брали из экспериментальных данных (таблица 1).Уравнение ( 49) решили численным методом на ЭВМ [112, 113, 114] и рассчитали значения коэффициента восстановления формы семянки к в каждой точке удара. Полученные значения аппроксимированы следующей степенной зависимостью и представлены на рисунке 17
Определение коэффициента аэродинамического давления роторного устройства ЦБР марки МРЦ
Важнейшей характеристикой динамического нагнетателя,определяющей затраты мощности на преодоление аэродинамических потерь при нагнетании воздуха роторным устройством в ЦБР, является коэффициент давления. Обычно при расчете ЦБР коэффициент давления имеет большее значение по сравнению с коэффициентом давления в бичевой рушке и его рекомендуют принимать равным 0,7 - ,09 [21, 22]. В связи с этим были проведены экспериментальные исследования по определению коэффициента давления роторного устройства ЦБР марки МРЦ-5.
Роторное устройство ЦБР с радиально установленными рабочими лопатками рассматривалось, как безнапорный вентилятор, который не создает статического напора [98-100]. Энергия вращения роторного устройства затрачивается на создание скорости перемещаемого воздуха. Как известно [98-100], для лопастных безнапорных вентиляторов с радиальными лопатками теоретическое давление рт равно:где: рв - плотность воздуха, кг/м3; и - окружная скорость роторного устройства, с"1. Теоретически, для вентиляторов с радиальными лопатками коэффициент у/ имеет максимальное значение у/=2, а фактически максимальное значение достигает до 1,7 [100]. Это объясняется тем, что внутри самого нагнетателя (роторного устройства) имеются потери давления (напора), связанные с условиями входа воздуха, потерями в самом роторе и потерями за ним.
Коэффициент ц/ рассчитывался по формуле где рф- фактическое давление, создаваемое роторным устройством ЦБР,измерялось экспериментально с помощью микроманометра и пневмометрической трубки (рисунок 24).
Экспериментальные исследования по определению коэффициента давления (напора) роторного устройства осуществляли на стендовой установке с ЦБР марки МРЦ-5. Частоту вращения п роторного устройства изменяли в интервале 1610 - 2530 об/мин, а рабочее сечение S загрузочного устройства фиксировалось от 0 до 8,33 10"3 м2, что определяло производительность по семенам ЦБР. Диаметр роторного устройства составлял 380 мм.
В процессе эксперимента было установлено, что максимальное значение фактического давления газодинамического потока воздуха, нагнетаемого роторным устройством, достигается при у « 40 в исследованных интервалах со= 160-250 рад/с.
Полученные значения коэффициента нагнетания ц/ в зависимости от частоты вращения п и площади рабочего сечения S аппроксимированы следующим уравнением:Где S - площадь рабочего сечения, м ; п - частота вращения ротора.Расхождения между экспериментальными данными и рассчитанными по предлагаемой зависимости ( 63 ) составляют не более Л = ±10%
Зависимость влияния частоты вращения роторного устройства и площади рабочего сечения загрузочного бункера на коэффициент у/ представлена на рисунке 25 и действительна в исследуемых интервалах частот вращения роторного устройства ЦБР. Как видно, для рабочей производительности ЦБР марки МРЦ-5 (частота вращения 2060 об/мин) равной 1,5 тонны в час по семенам подсолнечника площадь рабочего сечения соответствует 2.8-10"3 м2, а коэффициент давления равен 0,38.
Изменение площади рабочего сечения загрузочного устройства ЦБРмарки МРЦ-5 в зависимости от производительности определенаэкспериментально. Для получения достоверных данных на каждой точкепроводилась серия параллельных экспериментов, и по среднему значению определяли производительность загрузочного устройства при даннойплощади рабочего сечения загрузочного отверстия. Результаты эксперимента приведены в таблице 2.
Обрушивание производственной смеси гибридных семян подсолнечника и производственной смеси семян сои осуществляли на центробежной рушке типа МРЦ-5 [101] (рисунок 26), которая состоит из: корпуса 1, загрузочного бункера 2, питателя 3, роторного устройства 4, деки 5, патрубка для вывода рушанки 6 и привода 7.
В верхней части рушки к корпусу 1 крепится загрузочный бункер 2, оснащенный питателем 3 с шибером 8. Внутри корпуса 1 на опорах 9 крепится дека 5, состоящая из уголков набранных и приваренных под определенным углом.
Внутри корпуса 1 установлено роторное устройство 4, снабженное распределителем 10. Роторное устройство 4 закреплено на вертикальном валу 11, которое соединяется через клиноременную передачу с приводом 7. Роторное устройство 4 смонтировано из нижнего и верхнего дисков соответственно 12 и 13, а между ними расположены радиальные лопатки 14. При этом они основанием крепятся на нижнем диске 12.
Центробежная рушка работает следующим образом. Исходные семена поступают в приемный бункер 2, где шибером 8 регулируется поток семян подаваемый на распределитель 10. Далее последним семена распределяются внутри роторного устройства 4 по радиальным лопаткам 14. Под действием центробежной силы семена движутся вдоль рабочей поверхности радиальной лопатки при вращении роторного устройства 4 и выбрасываются из него. Вылетающие семена ударяются о деку 5. При ударе семена обрушиваются и в виде рушанки выводится через патрубок 6.
Обрушивание производственной смеси бобов сои
Как видно из рисунка 29 в рушанке уменьшается процентное содержание частиц свободной лузги с увеличением ее размеров. Поэтому при отделении лузги в аспирационной камере семеновейки наибольшая нагрузка приходится на каналы, в которые поступает сходовые фракции рушанки с сита диметром 3 и 4 мм.
Полученные зависимости позволяют определить производительность ЦБР при заданном фракционном составе получаемой рушанки и различных режимах работы рушки.
На ЦБР типа МРЦ-5, проведены испытания по обрушиванию производственной смеси семян сои [125], которые предварительно были подсушены в производственных условиях до влажности 8.8%. Такая технологическая подготовка позволяет при обрушивании осуществлять достаточно высокую степень отделения плодовой оболочки от частичек ядровой фракции. Обрушивание проводили при частоте вращения роторного устройства 2060 об/мин и 1610 об/мин. Производительность регулировали от 14 до 74 тонн в сутки по семенам сои.Результаты обрушивания производственной смеси соевых семян представлены на рисунках 30-33.
Как видно на рисунках 30, 32 с увеличением производительности наблюдается снижение содержания в соевой рушанке основных фракций: половинок, четвертинок, восьмиринок и проходовой фракции через сито 3 мм с различной степенью интенсивности. При этом в рушанке увеличивается содержание целых семян сои, а количество свободной плодовой оболочки практически остается постоянной.
С увеличением производительности повышается плотность потока семян, что приводит к возрастанию их степени стесненности при движении в каналах роторного устройства. Поэтому увеличивается вероятность столкновения семянок между собой. В результате столкновений происходит уменьшение кинетической энергии семян сои до величины меньшей удельной работы разрушения, что и объясняет разнокачественный состав получаемой рушанки. При этом следует иметь в виду, что удельная работа разрушения соевых семян заметно зависит от их линейных размеров и от направления удара семянки о деку.
На рисунках 31, 33 представлены зависимости процентного содержания фракций в соевой рушанке от их размеров. Как видно, изменения процентного содержания фракций в рушанке при частоте вращения ротора 2060 и 1610 об/мин в целом носят общий характер, но имеются некоторые отличия.
Прежде всего, это касается фракции половинок, содержание которых с увеличение частоты вращения резко снижается для сходовых фракций с сита диаметром 6 мм. Увеличение процентного содержания сходовой фракции с сита диаметром 5 мм происходит при п=2060 об/мин. Процентное содержание половинок сходовых фракций с сита диаметром 4 мм практически одинаковы.
Следует отметить, что при частоте вращения роторного устройства п=1610 об/мин содержание свободной плодовой оболочки в рушанке составляет порядка 75% общего количества и приходится на сходовые фракции с сит диаметром 3, 4 и 5 мм. При п=2060 об/мин содержание свободной плодовой оболочки в рушанке составляет порядка 60% от общего количества и приходится на проходовую фракцию через сито диаметром 3 мм, из которой плодовую оболочку практически выделить невозможно. Эта важная технологическая особенность имеет большое практическое значение, так как позволяет подобрать рациональные размеры сит, необходимые для калибровки рушанки с последующим удалением в воздушном потоке плодовой оболочки.
Таким образом анализ результатов показывает, что сою целесообразно перерабатывать при частоте вращения роторного устройства 1610 об/мин и производительности до 50 т/сутки семян сои на ЦБР марки МРЦ-5. Эта важная технологическая особенность имеет большое практическое значение, так как позволяет разработать рациональную схему рушально-веечного цеха и подобрать размеры сит, необходимые для калибровки рушанки с последующей ее обработкой в воздушном потоке с целью удаления плодовой оболочки.
Для определения энергетических затрат при работе ЦБР использованы зависимости [126], в которых учтены аэродинамическая характеристика ротора - коэффициент давления у/, и рассчитаннаярадиальная скорость движения семянки vR.
Энергетические затраты при работе роторного устройства следующие. WK— кинетическая энергия семянок вылетающих из ротора; W" - потери энергии за счет трения вращающегося ротора о воздух; Wa3- энергия на нагнетание ротором воздуха; Wn— энергия на преодоление сил трения в подшипниках. Значениепоследней незначительно, поэтому в дальнейших расчетах не учитывается.
Кинетическую энергию, получаемую семянкой при /-ом ударе с рабочей поверхностью лопатки вращающегося роторного устройства по аналогии с известной зависимостью при частично упругом ударе [ПО] можно записатьгде W\ - сумма кинетических энергий семянки и ротора до соударения, Дж; W\ - сумма кинетических энергий семянки и ротора после соударения Wj+1.
Масса ротора во много раз больше массы семянки, поэтому принимаем, что кинетическая энергия ротора до и после соударения не изменяется, тогда где тс и тр - соответственно масса семянки и роторного устройства, кг; v c ,v c - соответственно скорости семянки до и после удара, м/с. Подставим (66) и (67) в ( 65) получим
Мощность затрачиваемая при /-ом ударе семянки с роторным Потери энергии на трение вращающегося ротора о воздух [126] зависят от числа оборотов ротора в единицу времени о, площади поверхности ротора S, коэффициента трения /аэ, а также плотности воздуха рв. В качестве независимых переменных были выбраны величины рв, а , S и задача решалась методом анализа размерностей и теории подобия для Wmp.
Для этого была установлена независимость перечисленных параметров путем представления размерности этих величин в общем видеГде v - кинематическая вязкость воздуха, м /с.
При нагнетании воздуха роторным устройством энергия расходуется на Wa3 - работу сил трения воздуха о стенки канала, а также на создание скорости перемещаемого воздуха [126]. Площадь поверхности семянок по сравнению с площадью направляющего канала ротора во много раз меньше.
