СТВОРЕННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ. ШТУКАТУРНИХ СТАНЦІЙ І АГРЕГАТІВ. НОВОГО ПОКОЛІННЯ

Кутова швидкість робочого органа

Кутова швидкість ю обертання стрічкового вала змішувача суттєво впливає на величину потужності перемішування. Для одного й того ж ви­падку, коли змінним параметром є лише кутова швидкість ю, а всі інші па­раметри постійні, залежність потужності, яка витрачається на обертання одного витка шнекової стрічки, від кутової швидкості ю може бути записа­на у вигляді

(3.53)

де A3, B3, C3 - постійні коефіцієнти.

Ми бачимо, що із збільшення кутової швидкості обертання стрічки шнека потужність збільшується за законом увігнутої кривої (рисунок 3.14), проте кривизна лінії потужності незначна (графіки одержані чисельним методом за формулою (3.50) із використанням математичного пакету Maple).

Зрозуміло, що кутова швидкість стрічки шнека з точки зору інтен­сифікації процесу перемішування повинна бути найбільшою, так як із збільшенням кутової швидкості збільшується число перелопачувань стрічкою матеріалу в змішувачі за одиницю часу, а відповідно, приско­рюється процес перемішування, підвищується продуктивність приготу­вання розчинної суміші. Проте за великих значень кутової швидкості та завантаженні бункера нижче верхньої межі стрічки у момент виходу її з суміші окремі частки розчину відцентровою силою інерції можуть вики­датися із зони окружності, котра описується стрічкою шнека [ 56, 89]. Внаслідок різної маси цих часток вони відкидаються на різну відстань - може відбуватися розшарування суміші, від чого якість перемішування знижується.

Розглянемо сили, що діють на частку розчину (див. рисунок 3.3). Ба­чимо, що зміщенню частки по стрічці шнека внаслідок дії відцентрової си­ли інерції перешкоджають сили тертя та складова її власної ваги. Прийме­мо наближено, що у момент виходу стрічки шнека із розчину сила тертя визначається лише тиском частки на стрічку від складової власної ваги. При цьому також слід урахувати нахил стрічки до площини обертання (кут 8). Маючи на увазі, що кутова швидкість стрічки повинна бути найбі­льшою та разом із тим такою, що розкидування суміші не відбуватиметься, правомірно записати:

F ^ G(sinа + kf cosа + kf cos8), (3.54)

де FiH - відцентрова сила інерції, Н; G - сила тяжіння, що діє на частку, Н; а - кут між радіус-вектором r, який проходить через частку та горизонтал­лю (кут а визначається коефіцієнтом заповнення бункера, адже частка ро­зчину, що нами розглядається, лежить на стрічці шнека у момент виходу останньої з розчину), °; kf - коефіцієнт тертя розчину по стрічці, °; 8 - кут нахилу стрічки шнека до площини обертання, °.

Ураховуючи, що відцентрова сила інерції F = m<$2r та сила тяжіння G = mg, де m - маса частки розчину, кг; r - радіус-вектор, що визначає по-

ложення частки розчину, м; g - прискорення вільного падіння, м/с2, одер­жуємо теоретичну залежність для критичної кутової швидкості обертання стрічки шнека змішувача:

Дослідження останнього виразу (рисунок 3.15) показує, що найбіль­ше на величину критичної кутової швидкості впливають коефіцієнт запов­нення бункера, який входить до залежності (3.55) у вигляді кута а, та кое­фіцієнт тертя kf.

Отже ми бачимо, що значення кутової швидкості обертання стрічки шнека, при досягненні якої починає виникати явище розбризкування роз­чину, залежить як від фізико-механічних властивостей (коефіцієнт тертя kf) суміші, що перемішується, так і від конструктивних параметрів змішувача (кут нахилу стрічки шнека 8, зовнішній радіус r стрічки) та ступеня заван­таження бункера розчином (кут а). При цьому значною мірою впливають параметри а, kf і r, а кут 8 - меншою мірою.