Расчеты процессов дозирования

Процессы дозирования по назначению чрезвычайно многообразны. Одной из основных задач дозирования является создание базы для механизации и автоматизации производственных процессов при одновременном обеспечении точности и соблюдения рецептуры. Наиболее типичными функциями дозирования являются отмеривание продукта по заданному объему, массе, длине и поддержке заданного объемного или массового расхода.

Различают два метода дозирования: по объему и по массе. При объемном дозировании реологические свойства продукта и способ заполнения формы определяют процесс и конструкцию машины, при массовом – имеют второстепенное значение. Поэтому рассмотрим только первый способ на примере дозирования пластично-вязких масс. Схематически метод объемного дозирования можно представить как отмеривание определенного объема продукта и заполнение тары. В одну тару можно дозировать несколько компонентов. Поскольку продукты являются трудно-текучими, то их подачу в рабочие органы следует осуществлять принудительно: с помощью напорных шнеков или лопастей, насосов или поршневых шприцев.

При конструировании дозирующих устройств обычно исходят из кинематики питающих устройств, не увязывая кинетические расчеты с динамикой течения продукта и его реологическими свойствами. Заполнение формы пластично-вязким продуктом представляет собой нестационарный процесс. Продукт, подходя к форме, деформируется и движется в ней, имея выпуклую верхнюю поверхность. При подходе к крышке ил дну формы скорость продукта замедляется и начинается заполнение углового пространства. Процесс считается законченным, когда весь объем формы занят продуктом. Необходимое для этого давление складывается из следующих составляющих: потери в местных сопротивлениях – внезапное сужение на входе в форму р _м; потери при движении по длине формы р _дл и давление, необходимое для окончательного заполнения формы р _сж (его величину определяют в центре крышки, когда угловые пространства заполнены продуктом).

Продолжительность заполнения формы обычно известна. Поэтому в качестве основной расчетной величины можно принять полное давление, которое необходимо создать перед формой для ее заполнения в заданный промежуток времени. Если давление превышает необходимое, то продукт сжимается, плотность его увеличивается, что приводит к увеличению массы дозы. При недостаточном давлении масса дозы получается меньше установленной.

Таким образом, полное оптимальное давление р, Па, перед входом в форму составит:

р = р _м + р _дл + р _сж. (5.13)

Составляющие общего давления вычисляют по зависимостям:

; (5.14)

; (5.15)

, (5.16)

где: А ₂, С ₁, D – эмпирические коэффициенты;

l, d _Э – длина дозатора и эквивалентный диаметр поперечного сечения;

w – средняя скорость заполнения дозатора, м/с;

w ^* – кинематический коэффициент, зависящий от средней скорости движения продукта в дозаторе;

а – геометрический коэффициент, зависящий от площади сечения дозатора F, м, его формы и специфики заполнения углового пространства у дна, последнее отражается величиной а ^*.

w ^* = w + 0,004, (5.17)

a = 56 (F · 10²)^2,5 + a ^*. (5.18)

Предельное напряжение сдвига и эффективную вязкость берут из таблиц или рассчитывают на основе экспериментальных данных.