ЗАЛЕЖНІСТЬ ЧАСУ ВИПАРЮВАННЯ РІДИНИ ВІД КОНСТРУКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ РОТОРНОГО ПЛІВКОВОГО АПАРАТА

Анотація

Анотація
Робота присвячена дослідженню залежності часу випарювання рідини від конструктивних параметрів роторного плівкового апарата (РПА), що є важливим для харчової, фармацевтичної та нафтохімічної промисловостей. РПА ефективні для термолабільних і в’язких розчинів завдяки інтенсивному теплообміну та короткому контакту з нагрівальною поверхнею. Однак їхнє масове впровадження стримується складністю конструкції, високою вартістю, обмеженою продуктивністю та ризиком пригорання. Малий робочий об’єм РПА (у 10-15 разів менший за аналоги) є перевагою, однак ускладнює контроль часу перебування продукту.
Метою роботи є обґрунтування показників і методу розрахунку середнього часу перебування продукту в РПА залежно від частоти обертів, кількості лопатей ротора та щільності зрошення робочої поверхні.
Методи. Досліди проводилися у НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Використовувалися водні розчини гліцерину (50%, 85%), паливні присадки С-150 та дистильована вода. Середній час перебування продукту в РПА визначався за обсягом утримуваної речовини та швидкістю потоку. Проведено кореляційний аналіз експериментальних даних для виявлення впливових факторів на теплообмін.
Результати. Установлено, що збільшення частоти обертання ротора призводить до збільшення середнього часу перебування продукту в РПА через зростання відцентрових сил і накопичення рідини у носовій хвилі перед лопатями. Підвищення щільності зрошення при незмінній частоті обертання ротора також збільшує об’єм рідини в роликах, сприяючи більшому переміщенню рідини в осьовому напрямку. Збільшення кількості шарнірних лопатей ротора посилює середню товщину плівки рідини та, відповідно, час перебування. Для узагальнення даних використано критерії Рейнольдса (Re), Фруда (Fr) та критерій часу перебування (Kτ). Встановлено, що зі збільшенням Re час перебування зменшується, а зі збільшенням Fr – Kτ зростає. Отримано інтерполяційне рівняння, яке описує експериментальні дані з точністю 19%.
Висновки. Розрахунок параметрів РПА можливий на основі експериментальних даних і критеріальних рівнянь. Дослідження підтверджують вплив частоти обертання, кількості лопатей ротора та щільності зрошення на середній час перебування продукту в РПА. Посилення обертів ротора та кількості лопатей збільшує товщину плівки та час перебування. Підвищення щільності зрошення збільшує об’єм рідини та її осьове переміщення. Зростання Re незначно зменшує час перебування та Kτ, водночас як зростання Fr різко збільшує Kτ.