Плотность, теплоемкость, теплопроводность и вязкость некоторых продуктов и материалов.

Воздух, вода, продукты и материалы	Плотность ρ, кг/м3	Теплоемкость С, Дж/(кг·К)	Теплопроводность λ, Вт/(м·К)	Кинематическая вязкость ·106,м2/с
1	2	3	4	5
Воздух при температуре, 0С
20	1,20	1005	0,026	15,06
60	1,06	1005	0,029	18,97
Вода при температуре, 0С
20	998,2	4187	0,587	1,00
60	983,2	4187	0,653	0,48
Цельное молоко при температуре, 0С
5	1033	3852	0,476	2,87
10	1032	3886	0,483	2,39
15	1031	3906	0,492	2,04
20	1029	3936	0,494	1,74
30	1025	3936	0,502	1,30
40	1021	3932	0,510	1,02
50	1016	3969	0,522	0,84
60	1011	3978	0,522	0,70
70	1006	3990	0,534	0,62
80	1000	4003	0,545	0,58
90	993	3852	-	0,56
100	887	3852	-	0,54
Обезжиренное молоко при 20 0С	1036	3978	0,545	1,84
Сыворотка при 20 0С	1027	4061	0,580	1,22
Сливки 15%-ной жирности при температуре, 0С
20	1020	3852	0,348	4,98
60	1000	3768	0,348	1,50
Сливки 30%-ой жирности при температуре, 0С
20	1000	3685	0,325	9,00
60	980	3601	0,375	3,30
Смесь мороженого при температуре, 0С
5	1100	3260	0,457	54,00
45	1100	3260	0,560	8,00
Сталь	7850	482	52,2	-
Сталь нержавеющая	-	-	15,1	-

-68-

(3. 3)

где С_п – жирность пахты , % .

Производительность сепаратора – молокоочистителя ( в м³/с) определяют по формуле

(3.4)

где R_макс –максимальный расчетный радиус тарелки, м ;

R_мин - минимальный расчетный радиус тарелки, м ;

ρ _ч - плотность частиц загрязнений , кг/м³;

ρ_с - плотность дисперсионной среды (плазмы),кг/м³;

μ_с - вязкость дисперсионной среды , Н·^·с/м²;

d_ч - минимальный диаметр выделяемой дисперсной частицы, м

( d ≈ 1,4 ÷ 1,8 мкм).

Д ля удобства расчетов значения отношений

приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1

Температура молока t,0С	Отношение
1	2	3
5	25 400	99 100
10	33 600	119 000
15	43 400	140 500
20	57 700	165 000
25	72 300	193 000
30	89 200	224 200
35	103 000	256 000
40	117 000	292 000
45	132 000	328 000
50	146 000	362 000
55	162 000	404 000
60	177 000	441 000
65	194 000	475 000
70	204 000	514 000
75	215 000	545 000
80	224 000	571 000
	Для сливкоотделителя	Для молокоочистителя

-13-

Разделяющий фактор (в с^-1) для сепаратора определяют по формуле

(3.5)

где ω – угловая скорость барабана, рад/с;

М – производительность сепаратора по исходному продукту, м³/с.

Оптимальное расстояние между тарелками сепаратора (в метрах) определяется так:

а) сепаратор- сливкоотделитель

(3.6)

где М – производительность сепаратора, м³/с;

- определяется расчетом или по табл. 3.1;

t – температура сепарирования , ⁰С.

Отметим, что в данном случае в качестве R_мин принимается минимальный расчетный радиус тарелки, т.е. минимальный радиус конической части тарелки (в отличие от формулы 3.1);

б) сепаратор- молокоочиститель

(3.7)

Минимальный размер выделяемых сепаратом-сливкоотделителем жировых частиц (в метрах ) определяется по формуле

(3.8)

где R_мин – минимальный расчетный радиус тарелки, м.

Минимальный размер частиц (в метрах), выделяемых сепаратором – молокоочистителем,

(3.9)

-14-

При выборе плавких вставок с малой теплоемкостью (медь, цинк) исходят из следующих требований:

1. Номинальный ток плавкой вставки I_н.вст. должен быть равен расчетному I_расч (номинальному I_н.) току электроприемника или несколько превышать его: I_н.вст. ≥ I_расч = I_н.

2. Плавкая вставка не должна расплавляться за время пуска или реверса двигателя, когда по ней проходит ток I_макс

, (21.10)

где α – коэффициент кратковременной тепловой перегрузки плавкой вставки, равный для двигателей, пускаемых вхолостую, 2,5; для двигателей, пускаемых под нагрузкой, - 1,6÷2,0; для сварочных аппаратов контактной сварки – 1,6.

Максимальным током, проходящим через плавкую вставку является обычно пусковой ток двигателя I_п, который определяется по формуле

, (21.11)

где К_п.т. – кратность пускового тока ( принимается по таблице технических данных двигателей).

3. Плавкая вставка для линии, питающей несколько электродвигателей с короткозамкнутым ротором, выбирается по двум условиям:

а) вставка должна соответствовать расчетному току линии

; (21.12)

б) вставка не должна расплавляться за время пуска двигателя с наибольшим пусковым током при предварительном включении всех других нагрузок

, (21.13)

где ΣI_н – сумма номинальных токов двигателей без учета пускаемого двигателя, А;

I_{пуск.нб.} - наибольший пусковой ток одного из электродвигателей, А.

Из величин, определенных в пунктах «а» и «б», выбирают наибольшую.

Определив значение I_н.вст. (пункты 1,2 или 3), по шкале токов плавких вставок выбирают ее ближайшее номинальное значение.

Стандартные плавкие вставки имеют следующие номинальные токи: 4, 6, 10, 15, 20, 25, 35, 45, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300, 350, 430, 500, 600, 700, 850, 1000 А.

-67-

Подобранные провода и кабели проверяют на потерю напряжения.

Потерей напряжения называется арифметическая разность напряжений в начале и конце линии

. (21.6)

Часто потерю напряжения выражают в % напряжения в начале линии, называя ее относительной потерей напряжения

. (21.7)

Допустимая относительная потеря напряжения на участке от трансформаторной подстанции до потребителя для силовой нагрузки составляет около 5%.

В курсовых и дипломных проектах техникума достаточно определить потерю напряжения в линии от подстанции до наиболее удаленного и мощного электродвигателя. Эта потеря напряжения определяется следующим образом. Определяют расстояние от подстанции до РП (распределительного пункта) и от РП до электродвигателя. Если эти расстояния неизвестны, то их назначают условно. Общая потеря напряжения будет равна сумме потерь в кабеле от трансформаторной подстанции к РП и потерь в проводах от РП к двигателю.

Как известно, относительная потеря напряжения (в %) определяется по формуле

, (21.8)

где Р – мощность, потребляемая двигателем из сети, Вт (Р = Р_н/η_н);

l – длина рассчитываемого участка, м;

γ–удельная проводимость материала проводов (кабеля), м/(Ом·мм² );

S – сечение провода (кабеля), мм²;

U – напряжение в сети, В.

Удельная проводимость, м/(Ом·мм² ):

алюминия – γ_ал = 36,0;

меди – γ_м = 58,8.

Общая потеря напряжения (в %) в линии от подстанции к электродвигателю

, (21.9)

где l_каб, _каб, S_каб- соответственно длина, удельная проводимость и сечение кабеля;

l_пр, _пр, S_пр - соответственно длина, удельная проводимость и сечение проводов;

Р_р и Р_дв – соответственно расчетная мощность магистрали и мощность, потребляемая двигателем, Вт.

Очевидно, должно соблюдаться условие  =5%, где  - допустимая потеря напряжения.

-66-

Размерности величин , входящих в формулы (3.6) , (3.7), (3.8), (3.9) такие же ,как и в формулах (3.1) и (3.4).

Давление жидкости (в Па) на стенку основания барабана

Рж=19,74· n2· ρж· (r2 – r20),

(3.10)

где n – частота вращения барабана, с^-1 ;

p_ж – плотность жидкости, кг/м³;

r – внутренний радиус барабана, м;

r₀ - радиус открытой поверхности вращающейся жидкости, м

(см. рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема к расчету барабана на прочность.

Сила действия жидкости на дно барабана (в ньютонах)

Q=31 ρ_ж· n² · (r² – r²₀)² (3.11)

Размерности величин, входящих в формулу (3.11), такие же, как и в формуле (3.10).

Напряжение в стенке стального барабана сепаратора (в МПа)

-15-

(3.12)

где n – частота вращения барабана,с^-1;

D – наружный диаметр барабана, м;

d – внутренний диаметр барабана, м;

d₀ – диаметр открытой поверхности вращающейся жидкости, м.

Толщина крышки барабана (в метрах) может быть определена по формуле

(3.13)

где ρ_ж – плотность сепарируемой жидкости, кг/м³;

ρ_с – плотность материала крышки, кг/м³;

σ – напряжение в нижней части крышки , Па;

для сепараторов σ =(150÷ 200) МПа;

α – угол наклона нормали к образующей крышки, град(см. рис. 3.2);

r – внутренний радиус крышки в нижней ее части, м(см. рис. 3.2);

ω – угловая скорость барабана, рад/с.

Рис. 3.2 Схема к расчету толщины крышки барабана.

-16-