Обоснование параметров и режимов работы системы мойки молокопровода доильных установок для доения коров в стойлах

 

96

что в пределах изученных границ газосодержания потока (Р = 0,05...0,95) и рабочем разрежении 50 кПа вся совокупность форм течения газожидкостного потока сводится к следующим видам течения (рис. 4.2):

• со сплошным наполнением        -  пробковое с пенообразованием трубопровода; за пузырем;

• разделенное; -  пробковое с пенообразованием

/= -  'I—  

 

97

цах пробок создает увеличенное сопротивление, которое усиливает трение, в результате чего увеличивается воздействие потока на стенки молокопровода.

Формы движения газожидкостной смеси в молокопроводе диаметром 52 мм

і-)

а - сплошное наполнение; б - разделенное течение; в - волновое течение; г - пробковое течение; д - пробковое течение с пенообразованием за пузырем; е - пробковое течение с пенообразованием вдоль всей пробки; ж - эмульсионное течение

Рис. 4.2.

При повышении скорости смеси наблюдается пробковое течение с пенообразованием за пузырем (рис. 4.2, д), а затем распределение пенообразо-вания на всей границе раздела (рис. 4.2, е).

При больших газосодержаниях и высоких скоростях потока пробковое течение разбивается и переходит в эмульсионное со значительной неравномерностью распределения фаз по высоте (рис.4.2, ж).

В таблице 4.5 приведены основные данные, характеризующие формы течения газожидкостной смеси в молокопроводе диаметром 52 мм.

 

98

Таблица 4.5.

Зависимость формы течения смеси в трубопроводе диаметром 52 мм от величины ее объемного газосодержания

 

Форма течения	Скорость	Объемное газосодержание
газожидкостной смеси	потока, м/с	потока, Р
Со сплошным наполнением	0...0,25	0...0,05
Разделенное	0,08...0,45	0,05...0,7
Волновое	0,15...0,7	0,15...0,8
Пробковое	0,35...1,5	0,4...0,85
Пробковое течение с пенооб-
разованием за пузырем	0,95...1,5	0,7...0,9
Пробковое течение с пенооб-
разованием вдоль всей пробки	1,2...1,6	0,8...0,9
Эмульсионное течение	Л.   у *J   *   *   * ^*ymJ	0,85...0,95

Указанные в таблице 4.5 значения скорости и объемного газосодержания потока весьма широки, так как зоны форм течения газожидкостной смеси в какой-то степени перекрываются, что наглядно представлено на графике зависимости Р от скорости смеси (рис. 4.3) с логарифмической шкалой оси абсцисс.

Таким образом, в технологии мойки молокопровода доильной установки целесообразно использовать пробковый режим течения газожидкостной смеси. Он осуществляет смачивание всего периметра трубопровода и достаточно интенсивный скоростной напор жидкости и газа, способствующие отмыванию частиц загрязнений в общий поток и дальнейшему дроблению этих загрязнений. Определению рациональных параметров пневмоустройства, обеспечивающего необходимый вид течения моющей жидкости и усиление воздействия потока на загрязнения посвящены следующие разделы настоящей работы.

 

99

Режимы течения моющей смеси в молокопроводе

lnV,M/c

 

1 — зона разделенного течения; 2 - зона волнового течения; 3 — зона пробкового течения; 4 - зона пробкового течения с пенообразованием за пузырем; 5 - зона пробкового течения с пенообразованием вдоль всей пробки; 6 — зона эмульсионного течения

Рис. 4.3.

Для обеспечения пробкового режима течения газожидкостной смеси в молокопроводе диаметром 52 мм требуется поддержание объемного газосодержания моющего потока в пределах Р = 0,4...0,85 (табл.4.5), то есть в поток жидкости необходимо подавать 1...5 объемов газа по отношению к проходящему в единицу времени объему моющего раствора. Это достаточно широкие пределы, которые позволяют расширить и выбор необходимых частот пульсаций, и соотношения между тактами устройства для ввода в моло-копровод воздуха атмосферного давления.

Установлено, что в таком режиме расстояние между соседними пробками в молокопроводе составляет 1...2 м при скорости течения газо-жидкостной смеси 0,5... 1,6 м/с. При этом за одну волну пробкового течения через каждое сечение молокопровода проходит в среднем 0,5... 1,6 л раствора.

Таким образом, при пульсирующей подаче воздуха в молокопровод по предлагаемой нами схеме согласно рис. 1.11 частота разовых подач его (или частота пульсов устройства для ввода воздуха в молокопровод) должна быть

 

100

не ниже 0,33...0,5 Гц (20...30 пульсов в минуту). Расход воздуха за каждый цикл должен составить 1 ...5 расходов жидкости, т.е. от 0,5 до 8 литров.

Длительность впуска воздуха в молокопровод зависит от применяемого пульсатора. По схеме рис. 1.11 предложено использовать для этой цели мембранный пульсатор от доильного аппарата «Волга». По данным И.Н. Краснова [70] при числе пульсов 20...30 в минуту он имеет соотношение тактов 62%:38%, что обеспечивает подачу воздуха в молокопровод на протяжении 62% времени одной пульсации, а длительность циркуляции без впуска воздуха в молокопровод 38% от времени одной пульсации. По этим данным продолжительность периодов подачи воздуха должна находиться в пределах 1,86...1,24 с в зависимости от числа пульсаций (20...30 в минуту), а продолжительность периода цикла без подачи воздуха в молокопровод в пределах 1,14...1,76 с.

На основе этих данных последующие эксперименты по обоснованию качества очистки молокопровода проведены в пробковом режиме течения газожидкостной смеси с прерывистой подачей воздуха в молокопровод с частотой 0,33 Гц и соотношением тактов впуска воздуха в молокопровод к такту прекращения подачи его 62%:38%.

Расход воздуха за один цикл работы устройства ввода его в молокопровод с помощью пульсоусилителя составлял в среднем 3 л. Секундный расход его за время такта впуска составлял 1 л/с, что обеспечивалось регулировкой крана 12 (рис. 1.11) по показаниям газового счетчика, установленного перед ним, или установкой в патрубок 10 шайбы с калибровочным отверстием диаметром 8,7 мм при диаметре клапана пульсоусилителя 15 мм.

4.3. Качество очистки деталей молокопровода от загрязнений при его циркуляционной мойки

Чистота деталей и узлов молочной линии доильной установки после её циркуляционной мойки зависит как от степени их загрязнения, так и приме-

 

101

няемых материалов для её изготовления, параметров моющего и дезинфицирующего растворов, скорости их течения в молокопроводе, длительности отдельных фаз мойки и многих других факторов интенсификации процесса. В опытах по оценке качества очистки деталей молокопровода использован, как уже отмечалось ранее, пробковый режим течения газожидкостной смеси, а качество очистки определялось косвенно по показателям светопропускания раствора оставшихся на стенках молокопровода жировых и белковых загрязнений в специальных составах: смеси Блюра или серной кислоты.

По данным В.И. Березуцкого [26] и Б.А. Доронина [46] хорошей очистке соответствует максимальная загрязненность поверхности молокопровода порядка 200 бактерий/см², ей соответствует коэффициент светопропускания кислотных смывов і >88%, а смеси Блюра т >84%. Зона удовлетворительной очистки, по их данным, находится в области бактериальной загрязненности (2...4)-10⁴ бактерий/см², а зона неудовлетворительной очистки - в области бактериальной загрязненности более 40000 бактерий/см².

При использовании загрязнителя состава 2 (табл. 4.1) в опытах по качеству очистки вставки в молокопровод диаметром 52 мм из различных материалов лучшие показатели циркуляционной мойки в общепринятом заводскими инструкциями режиме очистки (5 минут предварительное ополаскивание + 15 минут циркуляционной мойки раствором моющего порошка А + 5 минут заключительного ополаскивания) получены для стекла и нержавеющей стали, хуже для алюминия и резинового шланга (рис.4.4).

По результатам обработки данных графиков получены следующие уравнения регрессии:

- нерж. сталь: t_CM = 0,583t² - 10,3 67t + 96,589,   R² = 0,9881

(4.1)

стекло: t_CM = 0,4759t² - 8,817t + 91,805, R² = 0,9919

• полимеры: t_CM = 0,6468t² - 11,505t + 105,92,    R² = 0,9885
• резина: t_CM = 0,7067t² - 13,509t + 121,16, R² = 0,9871

• алюминий: t_CM = t² - 21,98t + 201,82, R² = 0,9999 где R² - величина достоверности аппроксимации.

 

102

Молокопровод из любого материала лучше очищается при любой мойке более горячим моющим раствором, чем холодным. Так при увеличении температуры 0,5%-го раствора моющего порошка типа А от 60°С до 85°С время очистки молокопровода сокращается с 9,5 минут до 1,5 минуты или в 6 раз.

Хуже всего в наших опытах очищались участки молокопровода (а следовательно, и детали молочной линии) из алюминия пищевого, даже при достаточно высоких скоростях газожидкостной смеси в пробковом режиме её течения.

Зависимость продолжительности очистки молокопровода диаметром

52 мм из различных материалов от температуры моющего раствора

(0,5%-ный раствор порошка типа А)

80 70 60 50

°С

	Алюминий
			V =	2 м/с
			т =	84%
Сте	/ кло

о

8 t, мин

8  t, мин

4        6 а)

0

2        4        6 б) а - смывы серной кислоты; б — смывы раствора Блюра

Рис. 4.4.

В процессе мойки молокопровода белковые и минеральные составные части загрязнителя отмываются достаточно быстро, труднее удаляются жировые составляющие, особенно в подсохших конгломератах. Под действием моющего раствора жировые загрязнители гидролизуются более интенсивно с увеличением температуры раствора и времени его циркуляции в молоко-проводе. Подсохшие участки загрязнений и пленка из них удаляются, в основном, скоростным напором потока раствора с дальнейшим дроблением в процессе транспортировки.

По данным рисунка 4.5 увеличение скорости циркуляции моющего раствора в молокопроводе диаметром 52 мм способствует сокращению дли-

 

103

тельности его очистки до зоотехнических норм чистоты внутренней поверхности. При этом по-прежнему участки его, выполненные из алюминия и резины, очищаются значительно дольше. Это объясняется не только значительной шероховатостью их внутренних поверхностей, но и более сильными адгезионными свойствами, что дает основание рекомендовать использовать их в качестве деталей молочной линии лишь в крайних случаях, как, например, сосковая резина доильных аппаратов, когда замена ее на другие материалы практически не возможна.

Зависимость продолжительности мойки молокопровода

диаметром 52 мм от скорости моющего раствора в нем

на основе синтетического порошка A (t_CM = 80°С)

 

		Апюилниу
					т	= 84	%
\	Ст	жло	И*4
ъ	^	=«=

0       2       4       6       8      НКмин       0     2     4     6     8    10    12 t,мин 
а) б)

а - смывы серной кислоты; б - смывы раствора Блюра

Рис. 4.5. Уравнения регрессии зависимости скорости моющего раствора от продолжительности его циркуляции имеют вид:

- нерж. сталь: V = 0,1039t² - l,1822t + 3,8789,    R² = 0,9972

стекло: V = 0,24It² - 2,0007t + 4,3751, 

R² = 0,9832

(4.2)

полимеры: V = 0.0908Г - 1,2804t + 5,0564,     R^z = 0,9897;

• резина: V = 0,067t² - 1,2513t + 6,4096, R² = 0,9918;
• алюминий: V = 0,0567t² - l,6827t+ 13,516,      R² = 0,9991.

По результатам данных исследований рациональные режимы мойки деталей молокопровода диаметром 52 мм из различных материалов находятся в пределах, указанных в таблице 4.6.