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:
. (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:
, (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 .
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:
. (3)
Потери мощности в «слое скольжения» пропорциональны скорости вращения подвижного диска ЭДМА:
, (4)
(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]
(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:
. (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: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=4641 (дата обращения: 17.08.2024).