Разделим первое на второе:
(2.50)
Полученную величину Г.И. Бремер назвал фактором разделения. Этот фактор показывает, во сколько раз действие центробежной силы эффективнее силы тяжести. Чем больше фактор разделения, тем выше разделяющая способность сепаратора. Фактор разделения целесообразнее увеличивать за счет угловой скорости барабана сепаратора, так как она входит в формулу в квадрате. Для примера определим фактор разделения при n = 8000 мин-1 и R = 0,1м.
В молочной промышленности используют сепараторы с фактором разделения 600...1200.
Скорость выделения жировых шариков можно повысить также нагреванием молока. Если при этом плотность плазмы и жировых шариков уменьшаются пропорционально и незначительно, то вязкость плазмы уменьшается существенно. Экспериментально установлено, что отношение разности плотности плазмы и жира к вязкости плазмы изменяется прямо пропорционально температуре в диапазоне t = 15...18°С и выражается зависимостью
Рассмотрим движение молока в межтарелочном пространстве барабана сепаратора (рис 2.23).
Молоко попадает в межтарелочное пространство через отверстия в тарелках. Там оно распределяется тонким слоем. На находящиеся в нем жировые шарики действует центробежная сила и гидростатическая. Под действием центробежной силы шарики вместе с потоком молока участвуют в переносном движении vп , направленном параллельно образующей тарелки. Под действием гидравлической силы шарики всплывают в потоке молока со скоростью vс , направленной перпендикулярно оси вращения.
Переносная скорость определяется, исходя из подачи молока и поперечного сечения межтарелочного пространства:
(2.51)
где: Qм – производительность сепаратора, м3 /с;
R – радиус расположения жирового шарика, м;
h - расстояние между тарелками по вертикали, м;
- s – толщина слоя сливок, м;
α – угол конуса тарелок;
z – количество межтарелочных пространств в барабане.
Скорость движения шариков под действием гидростатической силы определяется уравнением:
(2.52)
где: d – диаметр жировых шариков.
Абсолютная скорость движения жировых шариков будет равна
геометрической сумме скоростей
vж = vn + vc (2.53)
По мере удаления жирового шарика от оси вращения переносная скорость его уменьшается, так как увеличивается кольцевая площадь поперечного сечения потока молока. Радиальная скорость, наоборот, будет увеличиваться, так как увеличивается радиус вращения R. Все это приводит к изменению величины и направления абсолютной скорости движения жирового шарика. Вследствие этого
они осаждаются на верхних поверхностях тарелок и продвигаются к оси вращения.
Жировые шарики имеют размеры, отличающиеся в 10 раз (1...10 мкм). Как следует из формулы, скорость их радиального, а, следовательно, и абсолютного движения будет различной. Наиболее крупные шарики быстро почти у входа в межтарелочное пространство достигнут поверхности нижней тарелки и начнут продвижение к оси барабана (траектория I). Наиболее мелкие достигнут нижней тарелки у ее периферии (траектория IV). Ну, а некоторые из них вообще не успеют отделиться в межтарелочном пространстве и будут унесены потоком обезжиренного молока (траектория V) (рис 2.24).
Определим производительность сепаратора. Рассмотрим путь движения жирового шарика в межтарелочном пространстве.
Предположим, что жировой шарик определенного диаметра начнет отделяться от потока молока на радиусе R . Тогда, чтобы достичь поверхности потока сливок, если движение началось от нижней поверхности верхней тарелки, он должен пройти путь:
