Тема практического занятия: расчет параметров рабочей камеры установки обработки электрическим током влажных кормовых материалов

Задача расчета.

Определить конструктивные размеры электродной системы и рабочей камеры, обеспечивающие необходимую мощность, производительность и режимы обработки. Расчет дан применительно к установки поршневого прямоходного типа (рис.1) для обработки плющенного увлажненного фуражного зерна, измельченной соломы, кормового картофеля, других подобных влажных полидисперсных систем.

Исходные данные.

Вид, электро- и теплофизические свойства обрабатываемого материала, производительность установки, напряжение питание камер, их число, материал электродов, стенок и др.

Расчет является приближенным (техническим), основанным на использование экспериментальных данных. Приведенные в таблицах численные значения величин, характеризующие физические свойства материалов, получены эмпирически при некоторых условиях и характеризуют лишь порядок величин. Их значение зависит от вида (сорта) растений, климатических условий произрастания, сроков хранения, условий предварительной обработки и т. д. В конкретных условиях для надежности расчетов численные значения параметров необходимо уточнить. Методика расчета при этом не изменяется.

Последовательность расчета.

Определяют расчетную мощность Р_р установки по формулам

; ,

где = m_τ – производительность установки, кг/ч; с- средняя за время обработки удельная теплоемкость кормовых материалов, Дж/(кг С); - коэффициент запаса; - тепловой КПД установки; = 0,5…0,98 – электрический КПД установки.

    Разрабатывают конструктивную и электрическую схемы установки, определяют число рабочих камер в фазе n, обеспечивают напряжение питания камер U.

Производительность на 1 камеру, кг/ч

,                              (1)

Мощность одной камеры, Вт

.                                (2)

Среднее за время обработки значение силы тока в одной камере

I_I=P_I/U.                                  (3)

Принимают из рекомендуемых значений допустимую напряженность поля Е в межэлектродном пространстве (табл. 1) и находят межэлектродное расстояние, м

l=U/E                                    (4)

Задают значение ширины электродов b в пределах

b=(2…3) l.                           (5)

Используя общее выражение для температурной характеристики удельной электрической проводимости влажной кормовой массы

γ_t = γ₂₀ (l+αΘ+βΘ²)               (6)

находят среднее за время обработки значение.

 

,                 (7)

где Θ=(t-20), γ₂₀ – удельная электрическая проводимость массы при 20⁰С, см/м; α и β – эмпирические коэффициенты удельной электрической проводимости γ_макс имеет место при Θ_макс;

 

Θ_макс= α/β.                                  (8)

Если Θ_макс>Θ₂=(t₂-20), то γ_макс находят по (7) для Θ₂.

    Длина электродов, м

.                              (9)

Максимальная плотность тока на электродах, А/м²

J_макс=U γ_макс/l.                          (10)

Должно соблюдаться условия J_макс < J_доп, где  J_доп – допустимое значение плотности тока (табл. 1).

Толщина разовой уплотненной порции (подачи) корма (рис. 1):

,    (11)

где μ – коэффициент бокового давления кормовой массы; f_c – коэффициент трения массы по стенкам камеры; q₀  - среднее значение остаточного бокового давления в рабочей камере, Па; k_H – коэффициент неравномерности уплотнения массы по длине камеры (0,7…0,8) р – давление уплотнения, Па (табл. 1).

        Расстояние от края электродов до выхода из камеры (расстояние безопасности).

.                                    (12)

Расчетная длина рабочей камеры (рис. 1), м,

L_p=d+h+c.                               (13)

Длина рабочей камеры, необходимая для обеспечения требуемого уплотнения массы, м.

,  (14)

 

где f­₃ – коэффициент трения массы по электродам.

Должно выполняться соотношение L_k >L_р при допустимом расхождении не более 10%.

Степень уплотнения кормовой массы в рабочей камере

,                          (15)

где Р_н – плотность насыпной массы корма (в приемной камере); Р_у – плотность уплотненной массы (в рабочей камере); Р_n – пикнометрическая плотность массы (табл. 2).

Длина отверстия загрузочной (приемной) камере

А=k_y/k_pg,                                     (16)

где k_зп – коэффициент заполнения загрузочной камеры (1,1…1,2).

Длина хода поршня А=а+ .

Частота ходов поршня, l/c

,                                (17)

где V_зп – вместимость загрузочной камеры, м³,

V_зп=abl.                                          (18)

Время (продолжительность) обработки корма в электрическом поле электродной системы, с

τ=h/δv                                             (19)