Підвищення ефективності клапанної головки гомогенізатора за рахунок використання зустрічних струменів

Abstract

UK: Підвищення конкурентоспроможності молочних продуктів безпосередньо пов'язане з проблемою зменшення енергоємності процесу диспергування емульсії молока. Створюючи перспективні типи енергоефективних диспергаторів, необхідною умовою є вибір коректної аналітичної моделі, яка враховує специфіку процесу диспергування мікроемульсії жирного молока. На основі критичного аналізу методів дослідження гомогенізаторів різних типів визначено основні напрямки їх вдосконалення, враховані при розробленому методі дослідження перспективного гомогенізатора молока. Визначено переваги та недоліки процесу клапанної та протиточно-струминної гомогенізації. Представлено схему протиточно-струминної головки. Розроблено модель у CAD-системі Solidworks і проведено розрахунки в програмній системі кінцево-елементного аналізу ANSYS. RU: Создавая перспективные типы энергоэффективных диспергаторов, необходимым условием является выбор правильной аналитической модели, учитывающей специфику процесса диспергирования микроэмульсии жирного молока. На основе критического анализа методов исследования гомогенизаторов различных типов, определены основные направления их совершенствования, учтены при разработанном методе исследования перспективного гомогенизатора молока. Определены преимущества и недостатки процесса клапанной и противоточно-струйной гомогенизации. Представлена схема противоточно-струйной головки. Разработана модель в CAD-системе Solidworks и проведены расчеты в программной системе конечно-элементного анализа ANSYS. EN: When creating promising types of energy-efficient dispersants, a necessary condition is the choice of a correct analytical model that takes into account the specifics of the process of dispersing the microemulsion of fat milk. Based on a critical analysis of research methods of homogenizers of different types, the main directions of their improvement are determined, taken into account in the developed method of research of a promising milk homogenizer. The advantages and disadvantages of the process of valve and counter-jet homogenization are determined. The improved design of the valve head provides that the coarse emulsion under pressure through the supply channel is fed into the Central channel, and then enters the seat and the valve, dividing into oppositely directed flows. As they pass through the annular channels of the valve and the seat, the emulsion flows collide, resulting in a velocity difference between the dispersed part and the dispersed phase, which is necessary for the destruction of the dispersed part. The scheme of the countercurrent jet head is presented. A model in the CAD-system Solidworks was developed and calculations were performed in the software system of finite element analysis ANSYS. Calculations of the fluid velocity show that at a supply pressure of 5.5 MPa, it has a maximum velocity of 90–95 m / s in the supply channel and the central valve. The speed of the fluid in the valve exceeds the speed in the seat, as a result of which the speed in the annular channels of the valve exceeds the speed in the annular channels of the seat 2 times. The proposed improvement of the countercurrent-jet head of the valve homogenizer, according to the results of computer simulation, allows to reduce the specific energy consumption by 3-5 times. This is achieved by using a new design of the valve homogenizer head without completely changing the new homogenizer. This solves the problem of purchasing new equipment. With this design improvement, it is possible to significantly reduce the energy costs of the milk processing line in the food industry and dairies.