Анализ воздействия струй на очищаемый объект

АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ СТРУЙ НА ОЧИЩАЕМЫЙ ОБЪЕКТ

А.В. Майоров, канд. техн. наук, доцент Н.Э. Яйцева, магистрант Марийский государственный университет

Аннотация. В данной статье проведен анализ очистки загрязненных объектов на предприятиях агропромышленного комплекса. Рассмотрены и описаны этапы процесса мойки загрязненных поверхностей объектов. Приведено описание процесса мойки с помощью струй. Общими зависимостями качественной мойки являются скорость, диаметр насадки, напор воды. Получена зависимость расхода воды и продолжительности мойки наружных поверхностей объекта от напора воды у сопла насадки.

Ключевые слова: мойка, моющий раствор, струя, загрязнения, поверхность объекта.

Мойка изделий - важный технологический процесс по отделению загрязнения от очищаемой поверхности, которая оказывает большое влияние на культуру производства, производительность. Недостаточная промывка усложняет дальнейший цикл производственного процесса [1].

Процесс мойки состоит из нескольких этапов: отмочка в моющем растворе либо воде, где происходит физико-химическое взаимодействие между загрязнениями и моющим раствором; механическое удаление загрязнений с отмываемых поверхностей; ополаскивание отмываемых поверхностей чистой горячей водопроводной водой для удаления остатков загрязнений, моющего раствора и снижения количества микроорганизмов [2].

Существуют разные способы механического удаления загрязнений с от-

мываемых поверхностей. В большинстве моечных машин эта операция осуществляется с помощью струй воды.

Струйная мойка в моечных машинах производится при помощи моющих жидкостей (растворов). Качество мойки зависит от состава и температуры моющих жидкостей [3].

К затопленным относятся струи, которые движутся в жидкости, свойства которой однородны со струей, или в пространстве, занятом другой жидкостью. Струя может распространяться в движущейся жидкости или газе (в спут-ном или во встречном потоке).

При истечении в неподвижную однородную жидкость струя постепенно расширяется. Считается, что в начальном сечении струи плоская эпюра скоростей прямоугольная.

Пограничный турбулентный спой Рис. 1. Движение воздействия струи

На границе струи с окружающей неподвижной жидкостью образуются вихри, поверхность струи по границам «взрыхленная». Осредненные очертания границ струи прямолинейные. На границе и вблизи нее формируется струйный пограничный турбулентный слой.

Интенсивные пульсации скорости и перемешивание приводят к тому, что между струей и окружающей жидкостью происходит обмен количеством движения, струя подтормаживается, расширяется и одновременно увлекает с собой часть «внешней» жидкости [4].

При струйной мойке физико-химический фактор воздействия водных растворов дополняется механическим ударом струи на удаляемые загрязнения, что приводит к разрушению и размыву за счет возникающего при ударе нормальных и касательных напряжений. Сила удара струи о поверхность определяется из уравнения [5].

P = moV0

где т0-секундная масса жидкости, кг/с;

V0 - скорость потока, м/с; р - плотность жидкости, кг/м3; ю0- живое сечение набегающей струи, м2;

a - угол падения струи, рад. Из уравнения (1) видно, что сила удара струи пропорциональна квадрату потока (V0 2). Последняя, в свою очередь, выражается уравнением Бернулли через напор воды.

где

Vo =ф qH,

м/с2;

H - напор воды, м; q - ускорение силы тяжести,

ф - коэффициент скорости, зависит от формы отверстия и типа насадки, изменяется от 0,475 до 0,98.

Формулы (1) и (2) определяют прямо пропорциональную зависимость силы удара струи от напора.

Составим неравенство, связав скорость из уравнения (2) с расходом воды О через диаметр насадки ён:

Q = р Wjo V2qH = р^ тЩН

где р - коэффициент расхода, изменяющийся от 0,62

Формулы (1)-(3) видно, что с уменьшением диаметра насадки ён и повышением скорости истечения воды У0 за счет напора Н, увеличивается сила удара Р при постоянном О. Исходя из этого можно сказать, что тонкоструйная высоконапорная мойка интенсифицирует процесс за счет повышения механического фактора влияния на очищаемые загрязнения.

Исходя из вышеописанного получается зависимость расхода воды и продолжительности мойки наружных поверхностей объекта от напора воды у сопла насадки, отраженный на рисунке 2.

Полученный график показывает, что эффективность мойки от повышения напора струи достигается при уменьшении диаметра сопла насадки и уменьшении скорости движения воды.

Рис. 2. зависимость продолжительности очистки и расхода моющей жидкости от напора: 1 - расход воды Q; 2 - время очистки t

При повышении давления у сопла Исходя из вышеизложенного можно

(насадка) увеличивается интенсивность сказать, что мойка объектов с помощью и площадь очистки объектов от загряз- струй - наиболее эффективный способ нений. Однако повышение напора и очистки загрязнений с поверхностей расхода жидкости приводит к увеличе- изделий. Производительность процесса нию мощности насосных агрегатов и мойки загрязненных поверхностей объ-затрат энергии на очистку. ектов зависит от сопла насадок и от

скорости истечения воды и из него.

Библиографический список

1. Юнусов Г.С. Технологии и технические средства процесса мойки наружной поверхности цилиндрических банок: монографии / Мар. гос. ун-т; Г.С. Юнусов,

A.В. Майоров. - Йошкар-Ола, 2011. - 120 с.

2. Яйцева Н.Э. Способы интенсификации процесса мойки поверхностей очистки объектов: Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки сельского хозяйства - Йошкар-Ола, 2017 - С. 245-246.

3. Смелик В.А. Определение энергетических показателей моечной машины /

B.А. Смелик, Г.С. Юнусов, А.В. Майоров // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2009. - №17. - С. 205-210.

4. Майоров, А.В. Сравнительный анализ режимов мойки жестяных банок в моечных машинах струйного и погружного типов / А.В. Майоров, Д.А. Михеева // Вестник Марийского государственного университета. - 2014. - № 1 (13). С. 48-53.

5. Юнусов Г.С. Результаты экспериментальных исследований по определению рациональных режимов мойки консервных банок в моечной машине погружного типа / Г.С. Юнусов, А.В. Майоров // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2010. - № 2 (17). - С. 68-72.

THE ANALYSIS OF IMPACT OF STREAMS ON THE CLEANED OBJECT

A.V. Mayorov, candidate of technical sciences, associate professor N.E. Yaytseva, graduate student Mari state university

Abstract. In this article the analysis of cleaning of the polluted objects at the enterprises of agro-industrial complex is carried out. Stages of process of a sink of the polluted surfaces of objects are considered and described. The description of process of a sink by means of streams is provided. The general dependences of a qualitative sink are the speed, diameter of a nozzle, a water pressure. The dependence of a consumption of water and duration of a sink of external surfaces of an object on a water pressure at a nozzle nozzle is received.

Keywords: washing, the washing solution, a stream, pollution, an object surface.