Аграрная наука Евро-Северо-Востока. Т. 21, N 5

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: МЕХАНИЗАЦИЯ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯ / ОRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: MECHANIZATION, ELECTRIFICATION, AUTOMATION Аграрная наука Евро-Северо-Востока / 618 Agricultural Science Euro-North-East. 2020; 21(5):614-624 После несложных преобразований, связанных с приведением подобных членов, из уравнения Бернулли выразим величину давления dp , определяющую потери давления, обусловленные движением элементарного объ- ема молоковоздушной смеси со скоростью U см , gdz g h dp см см w   + = . (5) Первое слагаемое в правой части урав- нения (5) представляет собой потери давле- ния на преодоление сил трения, поэтому заменим эту составляющую потерь давления на трение в уравнении (5) эквивалентным ему значением из выражения (4). В результате замены получим gdz U D dz dp см см см см   a  + = 2 sin 2 . (6) Очевидно, что потери давления на участках 1-2 и 2-3 (рис. 1) молочного шланга можно рассчитать путем интегрирования уравнения (6) в пределах текущих значений высоты подъема z и угла a при осредненных значениях  см , λ см , и U см   + + + = 1 1 2 sin 2 i i i i z z см z z см см см gdz U D dz dp   a  . (7) Структуру течения молоковоздушной смеси исчерпывающе полно характеризуют объемное расходное содержание воздуха, кри- терий Фруда и скорость движения смеси, вы- раженная обобщенной безразмерной величи- ной скорости * W . Объемное  расходное содержание воз- духа для молоковоздушной смеси определя- ются по формуле [13] ) /( 2 1 2 QQQ + =  , где Q 1 , Q 2 ‒ объемные расходы соответственно молока и воздуха. Число Фруда, соответствующее факти- ческим условиям движения молоковоздушной смеси в молочном шланге доильного аппарата, будет равно [13] ( ) , 1 4 2 2 2 1 gD D QQ Fr см       + =  где Fr см ‒ критерий Фруда; D ‒ диаметр молочного шланга, м. Обобщенная безразмерная величина скорости смеси в молочном шланге определя- ется выражением [13] ( ) 5.0 1 2 25.0 2 1 2 2 1 * 4             − + =       g D QQ W , где  1 и  2 ‒ соответственно плотности молока и воздуха, кг/м 3 ;  ‒ коэффициент поверх- ностного натяжения молока, Н/м. При движении молока после коллектора на нисходящем участке молочного шланга в зависимости от конкретных условий воз- можны кольцевой, пробковый и расслоенный режимы течения молоковоздушной смеси. На нисходящем и горизонтальном участках молочного шланга граница смены структуры движения молоковоздушной смеси определя- ется по критическому значению обобщенной безразмерной величины скорости W гр , опреде- ляемой по формуле [13] ( ) ( )( )    − + − − = 1 115 3,5 6,0 10 0017 ,02,2 гр W , где 1 2    = ‒ относительная вязкость мо- локовоздушной смеси; 2  ‒ динамическая вязкость воздуха, Па·с; 1  ‒ динамическая вязкость молока, Па·с. При W *  W гр имеет место кольцевой ре- жим движения, а при W *  W гр осуществляется пробковое или расслоенное течение молоко- воздушной смеси. На горизонтальном и нисходящем участ- ках молочного шланга при конкретном значе- нии  условие существования пробкового или расслоенного движения молоковоздушной сме- си определяют по величине критерия Фруда. С целью уточнения возможности существова- ния пробкового или расслоенного режимов необходимо рассчитать граничное значение кри- терия Фруда по полуэмпирической формуле [13] ( ) , 1 1 sin2 2,0 2 5.2 *   a  −     + = − e Fr где Fr * ‒ граничное значение критерия Фруда. При значении критерия Фруда Fr см  Fr * имеет место пробковая структура течения молоковоздушной смеси. При выполнении условия Fr см  Fr * осуществляется расслоенное течение молоковоздушной смеси на нисходя- щем участке молочного шланга. Известно [13], что влияние угла наклона трубопровода при   0,2 исчерпывающе точно учитывается величиной критерия Фруда Fr 0 , являющейся необходимым и достаточным условием обеспечения безнапорного движения молока на нисходящем участке молочного шланга 1 0 sin2  a = Fr , где a ‒ угол наклона молочного шланга, град; Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека