INFLUENCE OF PARAMETERS OF THE FORCES FULL COMPLEX ON THE CAPILLARY COLUMN SIZES IN A CENTRIFUGED FOODS SEDIMENTS
Authors: ЖУКОВ В.Г. , ЧЕСНОКОВ В.М. , ЛУКИН Н.Д. 
Published: April 2024

Проблема регулирования влагосодержания осадков в барабанах энергоемких фильтрующих центри- фуг характерна для процессов получения крахмального зерна, кристаллического сахара, сульфата аммония и дру- гих материалов. После механической сушки в барабане влагосодержание определяется в основном капиллярной каймой, образованной заполненными фильтратом цепочками пор. В аналитических исследованиях она моделируется в виде капиллярных столбов круглого поперечного сечения. Капиллярные столбы состоят из цилиндрической ча- сти и двух менисков, расположенных по ее торцам. Цель данного аналитического исследования состояла в полу- чении универсального полного развернутого уравнения силового равновесия в столбе влаги капиллярной каймы, дающего оценку размеров капиллярного столба и предельного диаметра капиллярных пор в центрифугируемом осадке пищевых продуктов. Из уравнения получена единая формула определения диаметра пор для текущего зна- чения размера капиллярного столба и предельного диаметра пор, относящего пору к капиллярной. При этом учи- тывали давление газа на поверхности менисков капиллярной каймы, инерционные силы объемов менисков филь- трата и краевые менисковые силы. Формула применима для машинного расчета параметров капиллярной каймы пористой системы фильтрат–газ–поверхность пор и влагосодержания осадка. Применение формулы для расче- та влагосодержания в осадках фильтрующих центрифуг показало существенное влияние воздуха в центрифу- ге со стороны внутренней и наружной поверхностей осадка на предельный диаметр. Рассчитаны кривые взаимо- зависимости между диаметром капилляра и расположением в осадке его внутреннего мениска. Также оценены условия образования подошвенного слоя, обеспечивающего полное насыщение порового пространства осадка.

The problem of regulating the moisture content of precipitation in the drums of energy-intensive filter centrifuges is typical for the processes of obtaining starch grains, crystalline sugar, ammonium sulfate and other materials. After mechanical drying in the drum, the moisture content is determined mainly by the capillary border formed by filtrate- filled pore chains. In analytical studies, it is modeled in the form of capillary columns of circular cross-section. Capillary columns consist of a cylindrical part and two menisci located at its ends. The purpose of this analytical study was to obtain a universal complete detailed equation of force equilibrium in the moisture column of the capillary rim, which gives an estimate of the size of the capillary column and the maximum diameter of the capillary pores in the centrifuged sediment of food products. A single formula for determining the pore diameter for the current value of the capillary column size and the maximum pore diameter relating the pore to the capillary is obtained from the equation. At the same time, the gas pressure on the surface of the menisci of the capillary rim, the inertial forces of the volumes of the filtrate menisci and the marginal meniscus forces were taken into account. The formula is applicable for the machine calculation of the parameters of the capillary rim of a porous filtrate–gas–pore surface system and the moisture content of the sediment. The application of the formula for calculating the moisture content in the sediments of filter centrifuges showed a significant effect of the air in the centrifuge from the inner and outer surfaces of the sediment on the limiting diameter. The relationship curves between the capillary diameter and the location in the sediment of its inner meniscus were calculated. The conditions for the formation of the plantar liquid layer, which ensures complete saturation of the sediment pore space, are also evaluated.