Моделирование виброперемешивателя для суспензии соевого шрота

Аннотация

Традиционные лопастные и пропеллерные мешалки не обеспечивают достаточного сдвигового воздействия для разрушения агломератов при высокой концентрации твёрдой фазы, что делает виброперемешиватели перспективным решением. Реологические свойства суспензии описываются моделью Оствальда-де Ваале, что характеризует суспензию как псевдопластичную жидкость: с ростом скорости сдвига её эффективная вязкость снижается. Разработанная модель охватывает кинематику рабочего органа, поля скоростей сдвига и напряжений, динамику привода, тепловыделение и кинетику разрушения агломератов. Рабочий орган - шток с перфорированными дисками — совершает гармонические колебания с амплитудой A = 0,009 м при различных частотах. Критический радиус зоны эффективного воздействия, при котором напряжение сдвига τ превышает пороговое значение, необходимое для разрушения агломератов, возрастает с ростом частоты; площадь зоны увеличивается с 21 до 264% от площади поперечного сечения рабочего органа. Средняя мощность вязкостных потерь для суспензии шрота превышает аналогичный показатель для воды в 142-191 раз; при каждой смене направления вибрации эффективная вязкость резко возрастает, создавая пиковые нагрузки на привод. Применение ньютоновской модели систематически занижает потребляемую мощность и не позволяет правильно определить зону эффективного воздействия. При кратковременной работе тепловой нагрев незначителен, однако при длительных режимах необходимо предусматривать охлаждение рабочей камеры. Электродвигатель следует выбирать на основе модели Оствальда с коэффициентом запаса по моменту не менее 1,25-1,35 от максимального расчётного значения. Результаты применимы при проектировании виброперемешивателей для кормопроизводства и перерабатывающей промышленности.