28 / 84
ТЕХНОЛОГИЯ
ПИВО
и
НАПИТКИ
6
•
2005
26
Гидродинамическое воздействие
на заторную массу
и параметры пивного сусла
Е.В. Ильина
Московский государственный университет технологий и управления
Одним из путей интенсификации про
цесса приготовления пивного сусла,
улучшения его физико химических, ре
ологических и технологических
свойств может быть гидродинамичес
кая обстановка заторной массы, кото
рая должна заключаться в изменении
характера движения заторной массы.
Существуют различные виды движе
ния жидкости, такие, как ламинарный и
турбулентный. Переход ламинарного
движения в турбулентное может быть
установлен с помощью безразмерной за
висимости между скоростью движения
жидкости, диаметром трубы, плотнос
тью жидкости и ее вязкостью, т.е. через
критерий Рейнольдса:
Wd
ρ
/
µ
= Re
.
(1)
Турбулентное движение стано
вится вполне устойчивым только при
Re > 10 000. При числах Рейнольдса
2320 > Re < 10000 движение характе
ризуется неустойчивым состоянием,
при котором ламинарный и турбулент
ный виды движения могут проявляться
совместно, и такой вид движения жид
кости называют переходным.
В научных исследованиях рассмат
ривалось влияние изменения движения
заторной массы в гидросистеме по тру
бопроводам с различными диаметрами
и с разным объемным расходом на из
менение технологических парамет
ров пивного сусла, под которым пони
мается изменение экстрактивности и
продолжительности фильтрования.
Экспериментальные исследования
гидродинамического воздействия на
заторную массу проводили с партией
солода с показателями экстрактивнос
ти
Е
1
= 78,6 %;
Е
2
= 82,0 % и влажнос
тью 4,1 %.
В контрольном стакане происходило
механическое перемешивание при час
тоте вращения мешалки 100 мин
1
, а в
экспериментальном стакане осуществ
ляли циркуляцию заторной массы по
трубопроводу с различными диаметра
ми (4, 6, 8, 10 мм) и с разным объемным
расходом
(V
min
= 0,833 ·10
8
м
3
/с;
V
ср.
=
= 1,35·10
8
м
3
/с;
V
max
= 1,66·10
8
м
3
/с).
Механическому перемешиванию в эк
спериментальном стакане заторную
массу не подвергали.
Для определения характера движе
ния заторной массы определим ско
рость ее движения и число Рейнольдса
при различных диаметрах трубопрово
да и объемных расходах. Данные при
ведены в таблице.
Среднюю скорость движения за
торной массы по трубопроводу гидро
системы
W
ср
(м/с) определяли по
формуле
W
ср
= 4
V
/
π
d
2
,
(2)
где
V
— секундный объемный рас
ход, м
3
/с;
d
— диаметр трубопрово
да, м.
Число Рейнольдса определяли по
формуле (1).
Из полученных данных можно сде
лать вывод, что с увеличением диамет
ра трубопровода уменьшается скорость
движения заторной массы, однако вид
но, как влияет объемный расход, т. е. с
увеличением объемного расхода резко
возрастает скорость движения затор
ной массы.
Такое изменение наблюдали и с чис
лом Рейнольдса, т.е. с увеличением ди
аметра трубопровода число Рейнольд
са уменьшается, а с увеличением
объемного расхода — возрастает.
Число Рейнольдса для всех случаев
Re < 2320, следовательно, движение
заторной массы по трубопроводу в экс
периментальной установке характери
зуется как ламинарное.
Известно, что при ламинарном дви
жении вязкой жидкости, когда отдель
ные частицы движутся параллельно
друг другу по прямому трубопроводу,
скорость оказывается наибольшей по
оси трубопровода
(W
0
) и уменьшается
к краям сначала медленно, а затем бы
стрее, пока не станет равной нулю у
самой стенки.
Распределение скоростей по диа
метру трубопровода происходит по
закону параболы: средняя скорость
движения
W
ср
будет равна половине
максимальной (см. рисунок). Также
при ламинарном движении возника
ет вихреобразование — элементар
ные частицы жидкости, двигаясь по
ступательно, деформируются и вра
щаются, хотя их результирующая
скорость направлена параллельно
оси потока.
ЛИТЕРАТУРА
1.
КалошинЮ.А., Ильина Е.В.
Некоторые резуль
таты экспериментальных исследований гид
родинамического воздействия на заторную
массу в процессе производства пивного сус
ла//Хранение и переработка сельхозсырья.
1996. № 2.
2.
Киселев В.И.
Насосы, компрессоры, венти
ляторы. — М.: Государственное научно тех
ническое издательство литературы по черной
и цветной металлургии, 1961.
3.
Ильина Е.В.
Новые перспективы приготов
ления пивного сусла//Пиво и напитки. 2005.
№ 4.
Распределение скоростей при ламинарном движении вязкой жидкости
в трубопроводе
ртемаиД
адоворпобурт
,
d
01·
2
м,
яинеживдьтсороксяяндерС
ыссамйонротаз
W
01·
6
с/м,
01·eR,асдьлонйеРолсиЧ
6
дохсарйынмеъбО
V
01·
8
м,
3
с/
дохсарйынмеъбО
V
01·
8
м,
3
с/
338,0
53,1
66,1
338,0
53,1
66,1
40,0
66
701
231
907041
911822
259545
60,0
02
74
95
85936
303051
876881
80,0
61
72
33
22286
621511
907041
1,0
01
61
12
8,2685
8,7258
7,29111
d
Re < 2320
W
ср
W
0
Электронная Научна СельскоХозяйственная Библиотека