Расчет молочных сепараторов

Теоретическая производительность сепаратора-сливкоотделителя равна

Q_т = ,

где d – диаметр жирового шарика минимальных размеров, м;

ω – угловая скорость вращения ротора, рад/с;

z – число межтарелочных пространств в барабане;

a – угол наклона тарелок;

ρ _м, ρ _ж – плотность плазмы и жирового шарика, кг/м³;

μ – динамическая вязкость плазмы, Па× с;

R_max, R_min – максимальный и минимальный радиусы рабочей части тарелки.

Рисунок 6.1 – Расчетная схема сепаратора

Для молока справедливо соотношение , где t – температура молока, º С. Тангенс угла определяется как tgα = . Технологический КПД сепаратора равен η с = ,

где Q_д - действительная производительность сепаратора (паспортная производительность), м³/с.

η _с = 0, 5 – 0, 7.

Если η _с больше 0, 7, то действительная производительность чрезмерно большая. В результате этого в обрат будут попадать жировые шарики с размером, большим d, что приведет к повышенному содержанию жира в

Рисунок 6.2 – Зависимость между максимально предельным диаметром жировых частиц в обрате и его жирностью

обрате, т. е. более 0, 02 – 0, 04 %. О минимальном размере жировых шариков, выделенных из молока (или о максимальном размере жировых шариков, оставшихся в обрате) можно судить по жирности обрата (рисунок 6.2). Если η с < 0, 5, то действительная про изводительность ниже возможной и данный сепаратор выделяет из молока значительно меньших размеров жировые шарики, чем это требуется (высокая острота сепарирования).

Таким образом, если η _с > 0, 7 необходимо для обеспечения заданной производительности увеличивать температуру молока, а если η _с < 0, 5 имеется возможность увеличить производительность сепаратора.

Время t_р пребывания молока в рабочем межтарелочном пространстве можно получить из дифференциального уравнения

dt = .

После интегрирования имеем

t_р = .

Продолжительность непрерывной работы сепаратора

τ = ,

где V_гр – объем грязевого пространства;

q – загрязненность молока, % (объемная концентрация загрязнений).

Эффективность работы сепаратора – сливкоотделителя характеризуется степенью обезжиривания в процентах

σ = 100 ,

где М_сл, , М_м – масса сливок и сепарированного молока;

Ж_сл, Ж_м – жирность сливок и молока, %.

Количество сливок, выделенных сепаратором

М_сл = М_м ,

где Ж_об – жирность обрата.

С учетом этого

σ = 100 .

Пример

Определить технологический КПД сепаратора-сливкоотделителя, продолжительность непрерывной работы сепаратора, время пребывания молока в рабочем межтарелочном пространстве и эффективность работы сепаратора, если его паспортная производительность составляет 10000 л/ч, максимальный размер жировых шариков в обрате не превышает 1 мкм, объемная концентрация загрязнения молока до сепарирования равна 0, 04%, жирность молока – 3, 5%, температура молока 40º С, жирность сливок – 30%. Сепаратор имеет 142 конических тарелок, у которых максимальный и минимальный радиусы рабочей части составляют 200 и 70 мм. Частота вращения барабана равна 83 с^-1. Высота рабочей части тарелок 163 мм. Объем грязевого пространства барабана равен 9 л. Зазор между тарелками составляет 0, 5 мм.