Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

Bezzubceva M.M. 1 1
1
1047 KB

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.