Формование пластических материалов

3. Формование пластических материалов

При помощи формовки пластическим материалам придают не­обходимую форму. Этот способ обработки используют для формов­ки хлебопекарных дрожжей, приготовления из теста хлебобулоч­ных, макаронных, кондитерских и других изделий.

Например, тесто относится к упругопластическим и вязким материалам, способным сохранять свои свойства до определенного предела. За этим пределом тесто начинает необратимо деформироваться и течет, как вязкая жидкость. Это насту­пает тогда, когда приложен­ные силы превосходят сопро­тивление структуры упругой системы.

Прессы, применяемые для формовки материалов, в за­висимости от способа деист. вия подразделяются на наг­нетающие, закаточные и штампующие.

Нагнетающие прессы ши­роко применяются для фор­мования макарон, вермишели, лапши, дрожжей и др. Такие прес­сы состоят из нагнетающего устройства и формующей матрицы (мундштука) с отверстиями нужного сечения и размеров.

Шнековый пресс для изготовления макарон, вермишели и лапши, показанный на рис. VI—4 состоит из тестосмесителя 1, нагнетаю­щего шнека 2 и прессовой головки 3, обеспечивающей равномер­ное давление теста на матрицу 4. В нем нагнетающим шнеком тесто продавливается через матрицу с получением продукта опре­деленного сечения и формы. Матрицу часто изготовляют из ла­туни или бронзы; в последнее время в нее вставляют вкладыши из фторопласта, к которому тесто не прилипает.

Закаточные прессы или машины (рис.5) применяются для придания тесту округлой формы. Это достигается прокатыванием

Рис. VI—5. Закаточные машины для теста:

а—ленточная; б—барабанная

куска теста между двумя поверхностями, движущимися одна относительно другой.

Штампующие прессы широко применяются при производстве печения и карамели. Из прокатанного в ленту материала, движущегося по конвейеру, штампующим механизмом вырубаются изделия необходимой формы и требуемого рисунка.

4. Уплотнение сыпучих материалов

Уплотнение (прессование) сыпучих материалов широко применяется при производстве сахара-рафинада и многих пищевых концентратов.

Чтобы полученные брикеты были прочными и не рассыпались, материал прессуют во влажном состоянии или добавляют к нему связывающую жидкость (растительное масло и др.).

Регулируемыми параметрами процесса отжатая жидкости в прессах являются количество и качество получаемой жидкости содержание ее в остатке. Эти показатели зависят от производительности пресса, рабочего давления при прессовании, продолжительности и температуры процесса.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА

 

При движении жидкости в трубопроводе часть энер­гии потока (гидродинамического напора  расходу­ется на преодоление гидравлических сопротивлений.

Последние бывают двух видов:

1) сопротивления по длине , пропорци­ональные длине потока;

2) местные сопротивления , возникнове­ние которых связано с изменением направления или ве­личины скорости в том или ином сечении потока.

К местным сопротивлениям относят внезапное расши­рение потока, внезапное сужение потока, вентиль, кран, диффузор и т. д.

Величина общих потерь энергии (напора) учитыва­ется дополнительным членом , в уравнении Бернулли для реальной жидкости.

Определение величины потерь энергии (напора) при движении жидкости является одной из основных задач гидродинамики.

При движении жидкости в прямой трубе потери энер­гии определяются формулой Дарси — Вейсбаха

= ; (2-27)

где —потери напора по длине, м.

Эту же потерю напора можно выразить в единицах давления:

  (2-28)

где —потери давления, Па; —потери напора, м;—коэффициент сопротивления трения по длине; l- длина трубы, м; d—диаметр трубы, м; v—средняя ско­рость движения жидкости в выходном сечении трубы, м/с: g-ускорение силы тяжести, м/с²; р—плотность жидкости (газа), кг/м³.

Коэффициент сопротивления трения по длине

В гидравлических расчетах потерь напора по формуле Дарси — Вейсбаха (2-27) наиболее сложным является определение величины коэффициента сопротивления трения по длине.

Многочисленными опытами установлено, что в общем случае коэффициент сопротивления трения К зависит от числа Рейнольдса  и относительной шероховатости  стенок канала, т. е. .

Для частных случаев движения жидкости имеем сле­дующие зависимости для определения коэффициента сопротивления трения .

При ламинарном движении коэффициент сопротивле­ния трения не зависит от относительной шероховатости, а является функцией только числа Рейнольдса и опреде­ляется по формуле Пуазейля:

; (2-29)

При турбулентном движении в гидравлически глад­ких каналах (трубах) в диапазоне чисел Рейнольдса 15•10³<<80• 10³ коэффициент сопротивления тре­ния  также не зависит от относительной шероховатости стенок и является функцией числа Рейнольдса. Он опре­деляется по формуле Блазиуса:

(2.30)

В широком диапазоне чисел Рейнольдса для переход­ной области сопротивления коэффициент сопротивле­ния , уже является функцией двух величин: числа Рей­нольдса и относительной шероховатости и может опреде­ляться, например, по формуле Альтшуля:

(2-30)

Границы этой области сопротивления для круглых труб различной шероховатости определяются следующим неравенством:

. (2-32)

 

При этом условии ламинарная пленка начинает ча­стично разрушаться, крупные выступы шероховатости уже оголены, а мелкие еще скрыты в толще сохранив­шейся ламинарной пленки.

В квадратичной области сопротивления, когда лами­нарная пленка полностью исчезает и все выступы шеро­ховатости оголены, на величину коэффициента сопротив­ления трения  число Рейнольдса уже не оказывает ни­какого влияния, и, как показывает опыт, в этом случаев является функцией только относительной шероховато­сти, т. е.

 ; (2-33)

 

Для определения коэффициента сопротивления в этой области может быть использована формула Б. Л. Шифринсона

; (2-34)

Для неновых стальных и чугунных водопроводных труб коэффициент сопротивления трения К можно опре­делить по следующим формулам Ф. А. Шевелева:

при <1,2 м/с

; (2-35)

при >1,2 м/с

 ; (2-36)

здесь d — диаметр трубы;  — средняя скорость движе­ния воды в трубе.

Местные потери напора и коэффициент местного сопротивления

Местные потери напора принято выражать в долях от скоростного напора. Их определяют по формуле Вейсбаха:

 ; (2-37)

где  — коэффициент местного сопротивления, зависящий от вида местного сопротивления и определяемый опытным путем (для турбулентного режима течения); v— скорость за местным сопротивлением.

Значения видов местных сопротивлений приводятся в таблицах.

Вычисление полной потери напора

Полная потеря напора выражается суммой потерь напора по длине и на местные сопротивления:

 ; (2-38)

 

где  -сумма местных потерь напора, со­четание которых в трубопроводе может быть различным в зависимости от назначения последнего.

Подставляя в уравнение (2-38) значение  из фор­мулы (2-27), получаем удобную для практических рас­четов формулу полной потери напора:

(2-39)