Аналітичне визначення продуктивності протиточної головки гомогенізатора

Abstract

UA: В сучасній молочній промисловості досить гостро стоїть питання розробки нових видів гомогенізаторів. Існуючі машини для гомогенізації мають низку недоліків, основними серед яких є великі питомі витрати енергії та невелика ступінь диспергування. Ефективним методом є заміна клапанної головки на протиточно-струминну, в якій вхідний потік емульсії розділяється на два зустрічних кільцевих струменя. Завдяки цьому вдосконаленню можливо зменшити енерговитрати і знизити знос деталей головки гомогенізатора. Для такої нової конструкції клапанної головки проведені моделювання руху рідини, завдяки чому вдалося розробити форму внутрішніх поверхонь головки, яка забезпечує мінімальні втрати енергії потоків рідини. Але залишаються відкритими питання розробки математичної моделі диспергування в протиточно-струминній голівці гомогенізатора, зокрема визначення її продуктивності. Тому мета статті - розробити аналітичні залежності для визначення продуктивності нової високоефективної конструкції протиточно-струминної головки гомогенізатора молока. Розрахована оптимальна відстань між соплами форсунок протиточно-струминної головки гомогенізатора, яка з умови отримання найбільшої продуктивності і найвищого ступеня гомогенізації (при постійному значенні надлишковому тиску) залежить від співвідношення відстані між кільцевими каналами та ширини щілини і повинна бути більше одиниці. Розроблені аналітичні залежності для визначення продуктивності нової високоефективної конструкції протиточно-струминної головки гомогенізатора молока. Представлені формули враховують конструктивні й технологічні параметри головки та властивості продукту, що піддається гомогенізації – молока. EN: In the modern dairy industry the issue of developing new types of homogenizers is quite acute. Existing homogenization machines have a number of disadvantages, the main of which are high specific energy consumption and low degree of dispersion. An effective method is to replace the valve head with a countercurrent jet, in which the incoming flow of the emulsion is divided into two opposing annular jets. Thanks to this improvement, it is possible to reduce energy consumption and reduce the wear of the parts of the homogenizer head. For such a new design of the valve head, fluid flow simulations were performed, thanks to which it was possible to develop the shape of the inner surfaces of the head, which provides minimal energy loss of fluid flows. However, the issues of developing a mathematical model of dispersion in the countercurrent jet head of the homogenizer, in particular the determination of its productivity, remain open. Therefore, the aim of the article is to develop analytical dependences to determine the performance of a new highly efficient design of countercurrent jet head of a milk homogenizer. The optimal distance between the nozzles of the nozzles of the countercurrent jet head of the homogenizer is calculated. Analytical dependences for determination of productivity of a new highly effective design of a countercurrent jet head of the homogenizer of milk are developed. The presented formulas take into account the design and technological parameters of the head and the properties of the product to be homogenized - milk. It is established that when the distance between the annular nozzles of the nozzles is less than the width of the annular slit, the quality of dispersion decreases (the degree of homogenization). It is calculated that to obtain industrial values of productivity - 2.5 t/h is possible with a value of the slit width and the distance between the nozzles of 0.5 mm.