Влияние геометрических и кинематических параметров на объемную производительность червячного нагнетателя
УДК 664.03, 664.08
Влияние геометрических и кинематических параметров на объемную производительность червячного нагнетателя.
Д.т.н. проф.: Арет. В.А., аспирант Васильев Д.А.
В статье приведены примеры расчета расхода различных конструкций нагнетателей для выявления влияния геометрических параметров шнека и скорости его вращения на расходные характеристики при переменном угле наклона винтовой линии.
Ключевые слова: оборудование, пищевая промышленность, экструдер.
В статье приведены примеры расчета расхода различных конструкций нагнетателей для выявления влияния геометрических параметров шнека и скорости его вращения на расходные характеристики при переменном угле наклона винтовой линии. Основной задачей исследования является выявление закономерностей влияния различных параметров червячного нагнетателя на изменение его расходных характеристик и наглядное представление этих зависимостей.
Расчеты проводились в программе Microsoft Excel 2002, затем по полученным значениям расхода в программе CurveExpert были найдены зависимости расхода от угла наклона винтовой линии при заданных параметрах. Данные полученные в ходе расчетов представлены в виде таблицы. После чего в математическом пакете Mathcad были построены 3-х мерные графики зависимости влияния различных геометрических и кинематических характеристик червячного нагнетателя на его расходные характеристики.
В статье рассмотрены случаи с переменным внешним диаметром шнекового нагнетателя, переменной глубиной червяного канала и случай, в котором переменной является скорость вращения червяка. Для каждого случая был проведен расчет расхода при различных углах наклона винтовой линии.
NN Угловая Диаметр Глубина
пп. скорость червяка канала червяка Формула для расхода
ω, с-1
D, см
H, см
11
7.5
1.4 y=-232+22.35x-0.428x2
Среднеквадратическое
отклонение = 4.831
21 31 41 51 6 1.5 7 2.5 8 3.5 9 4.5 10 1 11 1 12 1
6.5 5.5 4.5 3.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5
1.4 y=-177.2+17.4x-0.3135x2
Среднеквадратическое
отклонение = 7.972 1.4 y=-78.96+10.09x-0.1812x2
Среднеквадратическое
отклонение = 3.021 1.4 y=-31.94+5.933x-0.1029x2
Среднеквадратическое
отклонение = 0.9665 1.4 y=-12.21+3.488x-0.056x2
Среднеквадратическое
отклонение = 0.2081 1.4 y=-265.8+26.103x-0.4702x2
Среднеквадратическое
отклонение = 11.96 1.4 y=-443+43.504x-0.7387x2
Среднеквадратическое
отклонение = 19.93 1.4 y=-620.17+60.906x-1.097x2
Среднеквадратическое
отклонение = 27.903 1.4 y=-797.4+78.307x-1.411x2
Среднеквадратическое
отклонение = 35.88 1.2 y=-152.8+14.56x-0.2787x2
Среднеквадратическое
отклонение = 3.203 1.6 y=-138.1+16.7x-0.3x2
Среднеквадратическое
отклонение = 5.463 2 y=-97.65+17.76x-0.309x2
Среднеквадратическое
отклонение = 3.002
Рис.1 График зависимости расхода от угла наклона и внешнего диаметра червяка
При построении данного графика скорость вращения червяка была принята равной 1 с-1, а глубина червячного канала 1,4 см.
Рис.2. График зависимости расхода от угла наклона и глубины червячного канала
При построении данного графика внешний диаметр червяка был принят равным 5 см , а скорость вращения червяка 1 с-1.
Рис.3. График зависимости расхода от угла наклона и скорости
При построении данного графика внешний диаметр червяка был принят равным 5 см , а глубина червячного канала 1,5 см.
Графики на рисунках и эмпирические формулы показывают возможности оптимизации параметров шнекового нагнетателя в рамках использованной теории, однако требуется экспериментальное уточнение полученных зависимостей, поскольку при выводе основной теоретической формулы сделаны существенные допущения. В частности, теория базируется на использовании зависимостей, вытекающих из представлений о механизме внешнего трения транспортируемой упруго-пластичной «пробки» по поверхностям червяка и цилиндра нагнетателя. При этом игнорируется гидродинамическая теория червячных нагнетателей, учитывающая внутреннее трение - вязкое течение в нагнетаемом материале.
Влияние геометрических и кинематических параметров на объемную производительность червячного нагнетателя.
Д.т.н. проф.: Арет. В.А., аспирант Васильев Д.А.
В статье приведены примеры расчета расхода различных конструкций нагнетателей для выявления влияния геометрических параметров шнека и скорости его вращения на расходные характеристики при переменном угле наклона винтовой линии.
Ключевые слова: оборудование, пищевая промышленность, экструдер.
В статье приведены примеры расчета расхода различных конструкций нагнетателей для выявления влияния геометрических параметров шнека и скорости его вращения на расходные характеристики при переменном угле наклона винтовой линии. Основной задачей исследования является выявление закономерностей влияния различных параметров червячного нагнетателя на изменение его расходных характеристик и наглядное представление этих зависимостей.
Расчеты проводились в программе Microsoft Excel 2002, затем по полученным значениям расхода в программе CurveExpert были найдены зависимости расхода от угла наклона винтовой линии при заданных параметрах. Данные полученные в ходе расчетов представлены в виде таблицы. После чего в математическом пакете Mathcad были построены 3-х мерные графики зависимости влияния различных геометрических и кинематических характеристик червячного нагнетателя на его расходные характеристики.
В статье рассмотрены случаи с переменным внешним диаметром шнекового нагнетателя, переменной глубиной червяного канала и случай, в котором переменной является скорость вращения червяка. Для каждого случая был проведен расчет расхода при различных углах наклона винтовой линии.
NN Угловая Диаметр Глубина
пп. скорость червяка канала червяка Формула для расхода
ω, с-1
D, см
H, см
11
7.5
1.4 y=-232+22.35x-0.428x2
Среднеквадратическое
отклонение = 4.831
21 31 41 51 6 1.5 7 2.5 8 3.5 9 4.5 10 1 11 1 12 1
6.5 5.5 4.5 3.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5
1.4 y=-177.2+17.4x-0.3135x2
Среднеквадратическое
отклонение = 7.972 1.4 y=-78.96+10.09x-0.1812x2
Среднеквадратическое
отклонение = 3.021 1.4 y=-31.94+5.933x-0.1029x2
Среднеквадратическое
отклонение = 0.9665 1.4 y=-12.21+3.488x-0.056x2
Среднеквадратическое
отклонение = 0.2081 1.4 y=-265.8+26.103x-0.4702x2
Среднеквадратическое
отклонение = 11.96 1.4 y=-443+43.504x-0.7387x2
Среднеквадратическое
отклонение = 19.93 1.4 y=-620.17+60.906x-1.097x2
Среднеквадратическое
отклонение = 27.903 1.4 y=-797.4+78.307x-1.411x2
Среднеквадратическое
отклонение = 35.88 1.2 y=-152.8+14.56x-0.2787x2
Среднеквадратическое
отклонение = 3.203 1.6 y=-138.1+16.7x-0.3x2
Среднеквадратическое
отклонение = 5.463 2 y=-97.65+17.76x-0.309x2
Среднеквадратическое
отклонение = 3.002
Рис.1 График зависимости расхода от угла наклона и внешнего диаметра червяка
При построении данного графика скорость вращения червяка была принята равной 1 с-1, а глубина червячного канала 1,4 см.
Рис.2. График зависимости расхода от угла наклона и глубины червячного канала
При построении данного графика внешний диаметр червяка был принят равным 5 см , а скорость вращения червяка 1 с-1.
Рис.3. График зависимости расхода от угла наклона и скорости
При построении данного графика внешний диаметр червяка был принят равным 5 см , а глубина червячного канала 1,5 см.
Графики на рисунках и эмпирические формулы показывают возможности оптимизации параметров шнекового нагнетателя в рамках использованной теории, однако требуется экспериментальное уточнение полученных зависимостей, поскольку при выводе основной теоретической формулы сделаны существенные допущения. В частности, теория базируется на использовании зависимостей, вытекающих из представлений о механизме внешнего трения транспортируемой упруго-пластичной «пробки» по поверхностям червяка и цилиндра нагнетателя. При этом игнорируется гидродинамическая теория червячных нагнетателей, учитывающая внутреннее трение - вязкое течение в нагнетаемом материале.