Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,731

К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКЦИИ В ДИСКОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНОАКТИВАТОРАХ

Беззубцева М.М. 1 Волков В.С. 1
1 Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
1. Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование энергоэффективности дискового электромагнитного механоактиватора путем анализа кинетических и энергетических закономерностей // Фундаментальные исследования, 2013. – № 10 Ч.9. С. 1899-1903.
2. Беззубцева М.М., Волков В.С., Обухов К.Н. Исследование тепловых режимов электромагнитных механоактиваторов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 6. С. 108.
3. Беззубцева М.М., Мазин Д.А., Зубков В.В. Исследование тепловых характеристик аппаратов с магнитожиженным слоем // Известия СПбГАУ. 2011. № 24. C. 371–377.
4. Беззубцева М.М., Волков В.С., Платашенков И.С. Метод расчета стационарного теплового поля электромагнитного криоизмельчителя // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. СПб: СПбГАУ, 2009. № 13. С. 118–122.
5. Беззубцева М.М., Волков В.С., Зубков В.В. Исследование аппаратов с магнитоожиженным слоем // Фундаментальные исследования. – 2013. № 6. Ч.2. С. 258 – 262.
6. Беззубцева М.М., Волков В.С. Обеспечение условий управления процессом измельчения продуктов в электромагнитных механоактиваторах (ЭММА) //Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. № 7. С. 93 – 94.
7. Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование режимов работы электромагнитных механоактиваторов // Успехи современного естествознания. – 2012. – № 8. – С. 109–110.
8. Беззубцева М.М., Волков В.С. Прикладная теория способа электромагнитной механоактивации // Известия Международной академии аграрного образования. 2013. № 16. Том 3. С. 93-96.
9. БеззубцеваМ.М. Энергоэффективный способ электромагнитной активации // Международный журнал экспериментального образования. 2012. № 5. С. 92–93.
10. Беззубцева М.М. Электромагнитный измельчитель // Патент России 2045195, 1995. Бюл № 7.
11. Волков В.С. Электромагнитный измельчитель // Патент России 84263. 2009. Бюл. № 19.

Тепловой режим переработки продукции в электромагнитных дисковых механоактиваторах (ЭДМА) [1] устанавливается технологией диспергирования и регулируется отводом теплоты в окружающую среду [2, 3, 4].

Необходимость применения системы принудительного охлаждения обусловлена выделением части энергии в виде теплоты и потерями энергии в «слое скольжения» ЭДМА [5]. Эти потери энергии приводят к перегреву загрузки рабочего объема и соприкасающихся с ним частей устройства, что ухудшает эксплуатационные свойства аппарата и качество переработанного продукта. Перегрев обмоток управления приводит к увеличению их сопротивления, снижению тока возбуждения, уменьшению силы взаимодействия между ферромагнитными размольными элементами [5, 6, 7].

ЭДМА работает с использованием двух потоков энергии [6]: энергии, затрачиваемой электродвигателем на вращение подвижного диска и энергии, затрачиваемой на питание обмоток управления. Выявлено, что часть потерь мощности выделяется в виде тепловых потерь: потери мощности на трение в подшипниках ЕТР; потери мощности в щетках-кольцах ЕЩ; потери мощности в обмотках управления ЕУ; потери мощности в «слое скольжения» ЕС, которые возникают при разрушении и построении структурных групп из ферромагнитных размольных элементов [8, 9].

Выражение для определения суммарных тепловых потерь ΣQ в ЭДМА имеет вид:

bezz1.wmf. (1)

ЭДМА, предназначенных для механоактивации продукции с небольшими усилиями сдвига и скоростью вращения вала (n = 700-800 об/мин), потери на трение в подшипниках скольжения при установившейся температуре их нагрева и соответствующей смазке пропорциональны скорости вращения в степени 3/2:

bezz2.wmf, (2)

где КС – коэффициент пропорциональности.

В ЭДМА для диспергирования высокопрочных продуктов с большой скоростью вращения вала (до 3000 об/мин) применены роликовые (или шариковые) подшипники качения. При установившейся температуре их нагрева потери на трение пропорциональны скорости вращения вала bezz3.wmf.

Потери мощности на трение щеток о кольца пропорциональны линейной скорости в месте контакта щетки и кольца VЩ, коэффициенту трения щеток о кольцо fЩ, удельному давлению щеток о кольцо РЩ, и площади прилегания всех щеток к кольцам FЩ:

bezz4.wmf. (3)

Потери мощности в «слое скольжения» пропорциональны скорости вращения подвижного диска ЭДМА:

bezz5.wmf, (4)

bezz6.wmf (5)

где MВ – момент вращения на уровне «слоя скольжения», НС – высота разрыва «слоя скольжения»; Рτ – усилие, развиваемое между ферромагнитными размольными элементами в слое разрыва.

Потери мощности в обмотке управления режимами работы ЭДМА определены выражением [2] bezz7.wmf bezz8.wmf (здесь IУ – ток в обмотке управления; ρН – удельное сопротивление обмотки управления в нагретом состоянии; ρ0 – удельное сопротивление обмотки управления при температуре окружающей среды; RОУ – сопротивление обмотки управления при температуре окружающей среды).

Таким образом, для расчета мощности, выделяемой в виде тепловых потерь в проектируемых ЭДМА, применима формула:

bezz9.wmf. (6)

Представленные формулы использованы при проектировании ЭДМА конструктивных модификаций, представляющих предмет изобретений [10, 11].

В результате теоретических и экспериментальных исследований тепловых режимов процесса механоактивации продукции сельскохозяйственного назначения – кормовых добавок из вторичного сырья кондитерского производства (какаовеллы) [1] выявлено, что температура в рабочем объеме исследуемых конструкций ЭДМА [1, 10, 11] не превышает 60 °С, что соответствует технологическим требованиям переработки и обеспечивает выход продукции высокого качества.


Библиографическая ссылка

Беззубцева М.М., Волков В.С. К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКЦИИ В ДИСКОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНОАКТИВАТОРАХ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 1-2. – С. 232-233;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=4641 (дата обращения: 19.01.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252