蘭小飛　王　凱

(蘭州理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,蘭州730050;中國(guó)石油蘭州石化分公司聚烯烴事業(yè)部機(jī)動(dòng)設(shè)備科1,蘭州730060)

　　摘要：針對(duì)碟式分離機(jī)分離乳脂的問(wèn)題,根據(jù)原乳的特性,在合適乳脂分離的離心機(jī)結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)的條件下,按照碟式離心機(jī)原理,分析了轉(zhuǎn)鼓壁離心應(yīng)力產(chǎn)生的原因。并利用第三強(qiáng)度理論,導(dǎo)出離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓壁厚計(jì)算公式,并根據(jù)原乳的物性計(jì)算出轉(zhuǎn)鼓壁厚。

    　　關(guān)鍵詞：碟式離心機(jī)　脫脂乳　脂肪　轉(zhuǎn)鼓壁厚

    　　中圖法分類號(hào)：TS252. 3;　文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

    　在用碟式離心機(jī)分離脂肪的過(guò)程中,牛乳中的脂肪，織田萊香脫脂乳和還有許多的雜質(zhì),是通過(guò)轉(zhuǎn)鼓和轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的一組碟片來(lái)完成的。這些混合物從分離機(jī)下部進(jìn)入分離機(jī),通過(guò)碟片固定栓上的小孔進(jìn)入碟片組,并經(jīng)由碟片上的小孔向上,在碟片間利用薄層分離原理使脂肪與脫脂乳分離,并沉淀出雜質(zhì)。 分離過(guò)程中,脫脂乳與雜質(zhì)沿碟片表面向下，向外并被甩向碟片外面,脫脂乳沿碟片組最上部的上葉 片與缽蓋之間的通道從脫脂乳出口流出,雜質(zhì)則流存于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁。稀奶油經(jīng)碟片上小孔沿碟片表面向上，織田萊香向內(nèi),從中心稀奶油出口排出[2]。圖1為離心機(jī)分離牛乳后各組分出口位置示意圖。

    　而在分離乳脂過(guò)程中由于原乳的質(zhì)量程度差以及操作參數(shù)的不合理,常導(dǎo)致分離效率低下。碟式離心機(jī)轉(zhuǎn)速通常為5 000 r/min,轉(zhuǎn)鼓直徑為600 mm,轉(zhuǎn)鼓錐角為40°。高速轉(zhuǎn)動(dòng)的碟式離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓 內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較大的離心應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超出轉(zhuǎn)鼓材料的屈服極限或強(qiáng)度極限時(shí),轉(zhuǎn)鼓就會(huì)產(chǎn)生大的變形或破壞失效,嚴(yán)重時(shí)造成人員傷亡。因此必需根據(jù)離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算其壁厚[1]。

               

    　1　離心應(yīng)力分析

    　離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)其內(nèi)物料高速旋轉(zhuǎn),所以,鼓壁內(nèi)的離心應(yīng)力由鼓壁本身及其內(nèi)物料兩部分產(chǎn)生。

    　1. 1　鼓壁質(zhì)量引起的離心應(yīng)力

    　如圖2所示,高速回轉(zhuǎn)下的圓錐形轉(zhuǎn)鼓,其轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量產(chǎn)生的離心力垂直于回轉(zhuǎn)軸,在軸向沒(méi)有分力,不能產(chǎn)生經(jīng)線方向的應(yīng)力,即(σ′1)ρ=0。鼓壁質(zhì)量產(chǎn)生的離心力在壁面法線方向的分力，在轉(zhuǎn)鼓壁中引起的環(huán)向應(yīng)力可按下式計(jì)算。

               

    　式中,ρ錐形轉(zhuǎn)鼓任意一點(diǎn)處的內(nèi)半徑,α錐形轉(zhuǎn)鼓 的半錐角,γ0轉(zhuǎn)鼓壁金屬材料重度,ω轉(zhuǎn)鼓角速度。 由上式可知,鼓壁本身質(zhì)量離心力產(chǎn)生的周向應(yīng)力 與鼓壁厚度無(wú)關(guān),只與材料的密度，圓周速度。及 錐形轉(zhuǎn)鼓任一點(diǎn)處的內(nèi)半徑有關(guān)。因此,增加鼓壁 厚度并不能減小周向應(yīng)力,而且周向應(yīng)力最大值在 圓錐轉(zhuǎn)鼓的大口處。

    　1. 2　被分離物料的離心力引起的應(yīng)力和變形

    　1.2.1　經(jīng)線應(yīng)力(σ″1)ρ

    　如圖3所示,錐形轉(zhuǎn)鼓任意半徑ρ處的經(jīng)線應(yīng) 力(σ″1)ρ可根據(jù)軸向力平衡條件計(jì)算。

                  

                  

    　2　轉(zhuǎn)鼓壁厚公式的確定 轉(zhuǎn)鼓總的經(jīng)向應(yīng)力為

                  

                  

    　3　轉(zhuǎn)鼓壁厚的確定

                  

                   

參　考　文　獻(xiàn)

1　孫啟才,金鼎五.離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算.北京:機(jī)械工業(yè)出 版社,1987

2　郭本恒.乳　粉.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003

3　余國(guó)琮.化工機(jī)械手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003

4　郭本恒.液態(tài)奶.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004

5　濮　偉.離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓壁厚的影響因素及參數(shù)關(guān)系圖.過(guò)濾與分 離,2002; (12):18—20

6　馮穎璋.高速離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓力學(xué)性能指標(biāo)的討論.大型鑄鍛件, 1997; (2):19—23

7　王祖蔭.對(duì)離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的基本剛度要求.中國(guó)井礦鹽,1996; (5): 33—35 
 

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