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

 

104

Таблица 4.6.

Рациональные режимы мойки молокопровода диаметром 52 мм,

изготовленного из различных материалов

(0,5%-ный раствор порошка типа А)

 

Материал участка молокопровода	Температура моющего раствора, °С	Скорость раствора, м/с	Длительность мойки до чистоты хорошего качества, мин
Сталь нержавеющая	60...80	1...2	2...5
Стекло	60...80	2...3	2...5
Алюминий	70...85	4...7	9...12
Резина	70...80	4...6	3...5
Полиэтилен	70...80	3...4	2,5...4

Это рациональные параметры, они все еще не учитывают то обстоятельство, что верхняя часть молокопровода омывается потоком моющей жидкости слабее, чем нижняя, и очищается от загрязнений в связи с этим хуже. Устранение этого возможно путем усиления пульсации потока моющей жидкости в пробковом режиме течения периодической подачей в молокопро-вод воздуха атмосферного давления с помощью пневмоклапана, управляемого пульсоусилителем, а также механической очисткой внутренней поверхности труб с помощью упругих пробок, вводимых автоматически в молокопро-вод через определенные промежутки времени.

4.4. Исследование процесса работы пульсоусилителя для подачи воздуха в молокопровод доильных установок

В работе пульсоусилителя для подачи воздуха в молокопровод наибольший интерес представляет установление характера изменения давлений в управляющей камере и определение длительности процессов между переключениями клапанов, которые оказывают непосредственное влияние на соотношение между тактами пневмоустройства и расход воздуха в молокопроводе. Характер изменения давлений в управляющей камере пульсоусилителя

 

105

определялся с помощью тензозвена, расположенного в расточке этой камеры. На рис. 4.6 дан общий вид осциллограммы изменения давления в управляющей камере пульсоусилителя, а на рис 4.7 фрагмент ее обработки.

Осциллограмма изменения давлений в управляющих камерах

пульсоусилителя (1) и пульсатора (2) при 20 пульсациях

в минуту и рабочей глубине вакуума 50 кПа

Рис.4.6.

В опытах использован пульсоусилитель на базе коллектора доильного аппарата «Волга» с диаметрами мембраны 40 мм, верхнего клапана 20 мм и нижнего — 15 мм.

По рис. 4.7 видно, что в управляющей камере пульсатора при его работе давление не достигает рабочей величины вакуума и атмосферного, а пульсирует в пределах, близких к ним. При переключении клапанов пульсатора в точках т и п наблюдается некоторый «скачок» давлений за счет сравнительно резкого изменения вместимости управляющей камеры пульсатора. Откачка воздуха из управляющей камеры пульсоусилителя и наполнение ее воздухом атмосферного давления происходит синхронно с управляющей камерой пульсатора. Начало и конец этих процессов в пневмоприводе пульсоусилителя совпадают с моментами переключения клапанов пульсатора пит. В точке а начинается процесс истечения воздуха из управляющей камеры пульсоусилителя. В точке Ь клапаны пульсоусилителя переключаются: верхний закрывается, а нижний открывается и начинается подача воздуха в про-

 

106

мывочный молокопровод для поддержания необходимого режима течения газожидкостной смеси.

В этот момент, входящий в молокопровод из пульсоусилителя воздух атмосферного давления существенно изменяет величину вакуума в нем, в связи с чем на осциллограммах записи давлений в исследуемых камерах пульсатора и пульсоусилителя наблюдаются колебания давлений, продолжающиеся до точки к.

Постепенно воздух истекает из управляющей камеры пульсоусилителя и в точке с этот процесс завершается. В общей совокупности длительность его занимает время t2„.

Фрагмент обработки осциллограммы работы пневмоустройства

п =1,8 Гц

 

1 и 2 - кривые записи давлений в управляющих камерах

пульсоусилителя и пульсатора

Рис. 4.7.

 

107

В точке d клапаны пульсатора снова переключаются, и в управляющую камеру пульсоусилителя начинает поступать воздух атмосферного давления. При наполнении воздухом давление в ней увеличивается, и в точке е клапаны пульсоусилителя переключаются, подача воздуха в молокопровод из пульсоусилителя прекращается. Такт подачи его в молокопровод длится в течение времени t2. Наполнение управляющей камеры пульсоусилителя продолжается до точки f, когда давление в ней достигает атмосферного.

В точке g, как и точке а, клапаны пульсатора снова переключаются, воздух истекает из управляющей камеры пульсоусилителя, и процессы повторяются. В течение времени ti воздух атмосферного давления в молокопровод не подается, образуя тем самым временные интервалы между соседними «пробками» газа в нем.

В ходе исследований процесса работы пульсоусилителя (рис. 4.8) получены зависимости времени истечения и наполнения его управляющей камеры от её вместимости. С увеличением объёма данной камеры пульсоусилителя абсолютные значения времени истечения и наполнения её воздухом увеличиваются.

Зависимость времени истечения и наполнения воздухом управляющей

0-1 1 1 1 

25 30 35 40     У_п,см³

Рис. 4.8.

камеры пульсоусилителя от ее объема

 

108

По данным рис. 4.8 видно, что увеличение времени переходных процессов прямо пропорционально увеличению объёма управляющей камеры при одном и том же диаметре шланга (5 мм) ее пневмопривода и длине его (30 см). Значительное уменьшение объёма вызывает сокращение длительности переходных процессов, и некоторое перераспределение их соотношения из-за различной степени уменьшения промежутков времени t3 и U между моментами переключения клапанов пульсатора и клапанов пульсоусилителя. Целесообразно объем управляющей камеры пульсоусилителя принимать не более 45 см³ с целью экономии расхода воздуха на ее привод.

С увеличением частоты пульсаций длительность переходных процессов в управляющей камере пульсоусилителя остается постоянной, однако их относительная длительность в пределах одного цикла работы пульсоусилителя различна (рис.4.9).

Рост частоты пульсов ведет к снижению относительной длительности времени истечения воздуха из управляющей камеры пульсоусилителя. При этом относительная длительность времени наполнения ее воздухом атмосферного давления увеличивается.

Зависимость относительной длительности переходных процессов в управляющей камере пульсоусилителя от частоты пульсаций

t,%

60

40

20

0 

 

(	і             J		rz—'	і	1	«
Vn = 45 h = 50	см3 кПа	t2n		tin
			<	. г
					теор. эксперим

 

 

0,2 0,4 0,6 

0,8 1

Рис. 4.9. 

1.2 

1,4     п, Гц

 

109

Так как повышение частоты пульсаций сокращает длительность тактов ti и t2 в пневмоприводе клапанов пульсоусилителя, то при частотах более 2 Гц воздух не успевает полностью истекать из управляющей камеры пульсоусилителя, клапаны его не переключаются и процесс подачи воздуха в промываемый трубопровод нарушается, а, следовательно, скорость газожидкостного потока уменьшается, и режим его течения изменяется, что отрицательно сказывается на качестве промывки молокопровода.

Наряду с частотой пульсаций существенное влияние на длительность переходных процессов в пневмоприводе пульсоусилителя оказывает расходная характеристика линии его привода — произведение u.f, характеризующая пропускную способность шланга и патрубков, соединяющих пульсатор с управляющей камерой пульсоусилителя.

С увеличением расходной характеристики линии отсоса воздуха из пульсоусилителя, как видно из графика по рис. 4.10, происходит снижение длительности переходных процессов. Это снижение особенно заметно в пределах uf =(0,13...0,25)-KVV². При низких значениях длительности переходных процессов возможно достаточно резкое динамическое воздействие на мембранно-клапанный механизм пульсоусилителя, а конструкция системы пневмопривода его становится неэффективной из-за увеличения диаметра воздуховодов.

Зависимость длительности переходных процессов в управляющей

ч X	t2„	~ ~ —""	теор. эксперим.
N4   ЧЧ	s4_
tin		5-^s^	~ — — — ,

камере пульсоусилителя от uf tc

0,4 0,3 0,2 0,1

0,15 Рис. 4.10.

-4» Л

0,2      jif, 10-V

0

0,1

0,05

 

110

Полученные данные по динамике пневмопривода пульсоусилителя достаточно близки к теоретическим, что свидетельствует о достоверности принятых допущений.

4.5. Динамика изменения температуры жидкости при ее циркуляции

в молокопроводе

Процесс мойки молокопровода включает в себя два температурных режима. Первый режим — в начальной и конечной фазе мойки при прополаскивании молокопровода для смыва остатков молока сразу после доения и после его мойки моющими и дезинфицирующими растворами, а другой — в фазе мойки и дезинфекции с пульсирующей подачей воздуха в него.

Во время процесса прополаскивания температура жидкости в конце молокопровода зависит в основном от длительности прополаскивания (табл. 4.7).

Таблица 4.7.

Влияние времени прополаскивания молокопровода в первой фазе

мойки на температуру сливаемой из него жидкости при температуре

окружающей среды 20°С (начальная температура воды 40°С,

длина молокопровода 125 м)

 

Продолжительность прополаскивания, с	Температура воды на сливе из системы после прополаскивания, °С
60	25
120	27
180	29
240	32
300	35

По данным таблицы 4.7. видно, что при сокращении продолжительности прополаскивания молокопровода температура воды на выходе из системы уменьшается почти в 1,5 раза. При этом значительная часть тепла расходуется на нагрев деталей молочной линии. При дальнейшем увеличении длительности прополаскивания до 5 минут температура воды на сливе повышается до 35°С.

 

Ill

Такая закономерность изменения температуры промывочной воды наблюдалась при различных температурах воды: 20, 30, 40°С. Вода с большей температурой в начальной фазе мойки не использовалась, так как это отрицательно сказывается на качестве процесса прополаскивания и смыва белковых составляющих загрязнений.

Уменьшение температуры воды во время прополаскивания после циркуляционной мойки менее значительно. Это связано с тем, что снижаются потери тепла на нагрев деталей системы.

Для качественного проведения фазы мойки и дезинфекции необходимо сохранение стабильности температурного режима в течение циркуляции раствора по всей длине молокопровода.

В опытах использовался моющий раствор, составленный на основе серийного синтетического порошка типа А. Исходная температура раствора принималась равной 60, 70, и 80°С, температура в помещении - 20°С. В первой серии опытов моющий раствор в исследуемой системе не подогревался. Результаты измерений при начальной температуре 70°С представлены на рис. 4.11.

Закономерности изменения температуры моющего раствора в процессе

120 360 600 840 t, с

Рис. 4.11.

его циркуляции