Особливості розрахунку лопатевих мішалок для обробки сипучої продукції

Робочі органи, що рухаються у сипучому середовищі, долають граничну напругу зсуву, пасивний опір маси продукції, тертя між шарами продукта, що зсовуються у процесі перемішування тощо. Питомий опір при цьому можна виразити залежністю:

(25)

складові якого були охарактеризовані вище.

(26)

де ρ – густина продукції, кг/м³; h – глибина занурення лопаті, м; n≤1 – показник степені; – кут внутрішнього тертя покою; – коефіцієнт, що враховує стабілізуючий ефект.

Тоді технологічна потужність даної машини становить:

N =10–3RSV, кВт (27)

де S – площа лопаті, м²; υ – швидкість руху лопаті, м/с;

При перемішуванні сипучих тіл (при n=5...150 об/хв) опір рухомої лопаті не залежить від швидкості її руху (що було доведено експериментально).

У лопатевих горизонтальних мішалках робочі органи, що нахилені під кутом α до осі машини, обертаються з постійною кутовою швидкістю ω=υ/r (υ– лінійна швидкість робочої частини лопаті).

Продуктивність лопатевої мішалки з прямими лопатями постійної ширини можна визначити за формулою:

(28)

де φ – коефіцієнт заповнення продукцією перерізу лопатевої частини мішалки;

b – ширина лопаті, м; z – кількість лопатів, що умонтовані в одному ряду; – відповідно максимальний та мінімальний радіуси лопаті, м.

Для мішалок, що мають ширину лопаті пропорційну радіусу, тобто b=ψr, продуктивність становить:

(29)

Радіус лопаті або гвинта приймають в залежності від розмірів жолоба робочої камери. Так:

(30)

де r – радіус жолоба робочої камери; с – зазор між обечайкою робочої порожнини та лопаттю: с=2...4 мм. Кут нахилу лопаті приймають α=50...600 або в залежності від тривалості обробки.

Враховуючи, що загальний питомий опір дорівнює:

(31)

де bV² – динамічний напір, b=0,5ρ, то загальний опір, щостворюєсередовище рухомій лопаті, дорівнює:

(32)

де – умовний початковий опір; a,m– постійні коефіцієнти, що залежать від виду, реологічних та структурних властивостей маси продукції.

Потужність, що необхідна для приводу до дії лопатевої мішалки, визначають, враховуючи втрати енергії на здолання опору середовища , тертя маси по лопаті та тертя маси по днищу жолобу , тобто:

(33)

При цьому

(34)

(35)

(36)

де – бокова поверхня жолобу, по якому зміщується маса продукції; – середній тиск маси продукції на стінки робочої камери, н/м²;т – абсолютна швидкість руху маси, що переміщується по стінках робочої порожнини, м/с;μ – коефіцієнт тертя ковзання матеріалу продукта по лопаті; φ – коефіцієнт, що враховує стабілізуючий ефект при обертанні в одній площині декількох лопатів; I – довжина лопаті.

Для мішалки, що має косопоставлену лопать, опір середовища складає: (37)

де S – площа лопаті, м²; γ – кут тертя матеріалу по лопаті.

Потужність, що витрачається на здійснення процесу перемішування за даних робочих органів становить: = + + , де

(38)

Витрати потужності, що необхідні для здолання тертя маси продукції

формулами (6.32), (6.33).