5. Практические приложения принципов инженерной реологии

5.1 Расчет трубопроводного транспорта

При переработке пищевых материалов как в молочной, так и в других отраслях промышленности в качестве межоперационного транспорта применяется трубопроводный транспорт.

Перед проектированием трубопроводного транспорта необходимо определить следующие параметры: диаметр трубопровода, давление продукта на входе в трубу и мощность для выполнения прочностных расчетов и для подбора двигателя.

1. Исходные параметры.

1. Рецептура.

2. Производительность трубопровода М_С, кг/с:

, (5.1)

где: М_см – выработка за смену, кг;

t_Р – эффективное время работы в смену, ч.

3. Общая длина трубопровода l, м, с учетом поворотов (отношение радиуса закругления к диаметру трубы должно быть больше шести, с тем, чтобы не учитывать потери в местных сопротивлениях).

2. Выбираемые параметры.

Скорость движения продукта по трубопроводу w₀, м/с, (чем больше вязкость продукта, тем меньше скорость).

3. Расчетные параметры.

1. Объемный расход V_С, м³/с:

. (5.2)

2. Диаметр трубопровода d₀, м:

. (5.3)

По значению диаметра d₀ по ГОСТу выбирают ближайшую величину d, м. Действительную среднюю скорость w, м/с, вычисляют по формуле:

. (5.4)

3. Консистентную переменную (градиент скорости) , 1/с, вычисляют по формуле:

. (5.5)

Безразмерная консистентная переменная:

, (5.6)

где: = 1, т.е. градиент скорости, равный единице его измерения.

4. Консистентную переменную (напряжение сдвига) τ, Па, определяют по формуле:

, (5.7)

или

, (5.8)

где: А₁ – напряжение сдвига при единичном значении градиента скорости, Па;

n – индекс течения;

р – потери давления или давление на выходе из насоса, Па.

Величины А₁ и n выбирают по таблицам или определяют по формулам:

, (5.9)

где: – эффективная вязкость, Па·с, при единичном значении градиента скорости;

m – темп разрушения структуры соответственно.

5. Потери давления р, Па – давление продукта на выходе из насоса, определяют по формуле:

. (5.10)

Полезная мощность насоса N, кВт:

N = pV_С·10^–3. (5.11)

4. Выбор оборудования.

1. Насос выбирают по требуемой производительности трубопровода М_С или М_Ч = 3600 М_С, принимая во внимание, что объемный к.п.д. составляет 0,5 ÷ 0,6.

2. Мощность электродвигателя N_ЭД, кВт:

, (5.12)

где α – коэффициент запаса мощности (для коротких трубопроводов до 5 м α = 1,2; для длинных α = 1,5);

К_п, К_н, К_ш – к.п.д. соответственно механических передач от электродвигателя к насосу, насоса и шнеков (питателей);

N ,N_ш – полезная мощность, развиваемая насосом и шнеком соответственно, кВт.

Электродвигатель выбирают по каталогу.