1 – штифт; 2 - приемная тарелка; 3 - центральная трубка; 4, 10 - прокладки; 5 - кольцо; 6 - пружинное кольцо; 7 - корпусгайка; 8 - шайба; 9 - манометр; 11 - фланец; 12 - нагнетательный патрубок, 13 - лопасть отводящего напорного диска.

обеспечивающие необходимый рабочий зазор. Тарелки фиксируются в рабочем положении направляющими тарелкодержателя и крышкой 3, укрепленной на основании затяжным кольцом 1. Между крышкой и основанием находится уплотнительное кольцо 2. В верхней части барабана в напорной камере установлен напорный диск. Между крышкой 6 напорной камеры и крышкой 3 барабана имеется малое уплотнительное кольцо. Затяжка гайки 9 с левой резьбой создает необходимое уплотнение посадки барабана на веретено, Приемноотводящее устройство (рис. 2.22) служит для подачи молока в барабан и отвода очищенного молока. Молоко через корпус-гайку 7 поступает из молокопровода в центральную трубку барабана, проходит каналы тарелкодержателя и далее идет к периферии барабана в его грязевое пространство. Затем, проходя пространство межтарелочных каналов, оно дополнительно очищается. Из отверстия в крышке барабана очищенное молоко попадает в напорную камеру, где захватывается ребрами камеры и поступает в отверстия напорного диска и приемную тарелку центральной трубки 3, а оттуда в нагнетательный патрубок 12. Сепаратор снабжен тахометром, манометром (на выходе молока) и указателем частоты вращения. Последний, выполнен заодно с тахометром (36 пульсаций в минуту соответствуют частоте вращения барабана, равной 108 с-1). Технические характеристики сепараторов приведены в таблице 2.6.

2.8. Основы теории и расчет сепараторов

Основы теории и расчет сепараторов разработали советские ученые Г.А. Кук, Г.И. Бремер, Н.Я. Лукьянов и др.

Физическая сущность процесса сепарирования молока, так же как и любого центрифугального разделения жидкостных систем, основана на осаждении дисперсной фазы под действием центробежной силы. Дисперсную фазу молока составляет плазма, а дисперсной является молочный жир в виде мельчайших шариков (диаметр 0,01…0,1 мм). Поэтому к движению дисперсных частиц в молоке применим с допущениями закон Стокса. Как известно, закон Стокса определяет силу сопротивления, которую испытывает твердый шарик при медленном движении в неограниченной вязкой жидкости. Он выражается формулой:

W = 6πμrv , (2.41)

где: μ – коэффициент вязкости жидкости, н·с/м² ;

• r – радиус шарика, м;

x – скорость движения шарика м/с.

Запишем Закон Стокса в следующем виде:

(2.42)

• где: R – радиус частицы от оси вращения или радиус кольца жидкости, м; t – продолжительность процесса, с.

В общем виде скорость движения жирового шарика к центру барабана будет

(2.43)

с другой стороны на жировой шарик при сепарировании действует центробежная сила, величину которой можно определить по формуле:

(2.44)

• где: ρп , ρж — плотность соответственно плазмы и молочного жира, г/см³ ; ω - угловая скорость вращения барабана, с^-1 .

Следовательно, в центробежном поле дисперсная частица (жировой шарик) будет двигаться только при условии, когда F ≥ W. Приравняем правые части уравнений (2.42) и (2.44):

(2.45)

Сокращая и преобразуя данное равенство, получим скорость движения жирового шарика в центробежном поле:

(2.46)

Заменяя в уравнении (2.46) радиус (r) на диаметр (d), получаем на основании закона Стокса формулу для определения скорости всплытия (выделения) жировых шариков из плазмы молока при сепарировании:

(2.47)

Скорость выделения жировых шариков из плазмы молока при отстое будет:

(2.48)

где: g – ускорение свободного падения.

В спокойно стоящем молоке жировые шарики, как менее плотные, всплывают на поверхность. Окружающая их плазма оказывает сопротивление всплытию.

Сравним центробежную силу Iц с силой земного тяготения Iт