Методика проведения работы

1. Определение насыпной плотности дисперсных пищевых материалов и плотности частиц.Схема установки для определения насыпной и истинной плотности показаны на рис.4.

Принцип измерений состоит в следующем. Если сосуд с известным объемом V₁(пустая бутылочка с объемом 545 мл), в котором находится газ под давлением Р₁ соединить с сосудом, объем V₂, которого не известен, то при одинаковой и постоянной температуре сосудов устанавливающееся в них давление равно:

Р₁ V₁=Р₂ V₂.

Это соотношение верно как для абсолютного, так и для избыточного давления, измеряемого в ходе эксперимента. Оно позволяет найти V₂, если известно значение V₁ и измерено давление Р₁ и Р₂.

Для определения объема самих частиц пищевых продуктов, заполняющих объем V_{2 ,} справедливо:

V₂ = V₁ – х;

где х – объем воздуха перераспределившийся из пустой бутылочки в бутылочку с зерном и занял пространство между зернами.

х = V₁–V₂.

Пустая вторая бутылочка имеет объем V=363 мл, в неё засыпают исследуемый сыпучий продукт и соответственно чистый объем продукта без воздуха будет равен

V– х = V_зерна.

Насыпная плотность определяется как отношение массы продукта к его насыпному объему V:

r_н= m/ V,

плотность частиц, как масса продукта к объему V:

r_ч= m/ V,

пористость, как

К1

Р1 V1

M

От компрессора

К2

Р2 V2

Рис.1.4. Схема установки для определения насыпной плотности сыпучего материала

Последовательность выполнения лабораторной работы:

1. Определение значений объема воздуха в смеси «воздух+ зерно».Необходимо засыпать в измерительные баллоны исследуемые пищевые продукты и подсоединить их к коллектору. К крану К1 подключить компрессор. Накачать в баллон воздух до давления Р₁» 200…260 мм.рт.ст. Открыть кран К1 и соединить объем V₁ с объемом V₂, выдержать 2 мин для достижения изотермических условий и измерить давление Р₂. Взвесить баллон с исследуемым материалом и рассчитать значения плотности частиц, насыпной плотности и пористости сыпучего материала. Занести результаты в таб. 2.

2.Определение размера и формы частиц. Отвесить 1 г продукта. Сосчитать число частиц, входящих в навеску. Определить среднюю массу одной частицы. Отобрать пять наиболее характерных частиц и с помощью штангенциркуля определить их линейные размеры, а затем характер поверхности. Зарисовать форму частиц, определить их средний размер по пяти измерениям и данные занести в таблицу 1.2. Построить график зависимости пористости насыпного материала от среднего диаметра частиц.

3. Определение угла естественного откоса.Необходимо установить воронку на стол. Засыпать её на 1/3 исследуемым материалом. Осторожно поднять воронку, стараясь не повредить образующийся конус. Измерить высоту h конуса и диаметр его основания D. По отношению 2h/D определить угол откоса tg j=2h/D. Занести данные в табл. 1.2 и построить график зависимости угла откоса от среднего диаметра частиц. Обратить внимание на влияние формы и шероховатости частиц.

4.Изучение распределения напряжений в сыпучем продукте.Рассмотрим установку изображенную на рис. 1.5. При надавливании на площадку, находящуюся на поверхности сыпучего материала, в нем возникают поперечные усилия, уравновешиваемые внутренним сопротивлением трению. Угол внутреннего трения определяется по следу, оставляемому на зачерненной поверхности стеклянных пластин смещенными частицами. Необходимо измерить угол внутреннего трения и зарисовать картину смещения частиц.

S

N

j

F=S\N

Рис. 1.5. Определение трения скольжения и распределения напряжений в сыпучем материале

5.Определение характера истечения сыпучих веществ.В зависимости от трения скольжения о стенки сосуда, которое определяется как свойствами частиц так и шероховатостью его поверхности, возможно различное истечение сыпучего материала из бункеров и загрузочных устройств.

Заполнить три цилиндра с различной шероховатостью поверхности мелкодисперсным сыпучим материалом. Поднять их над опорной поверхностью. Зарисовать форму образовавшихся сводов. Взвесить количество высыпавшегося продукта. Построить диаграмму зависимости взвешенного продукта от характера шероховатости поверхности.

Типичные недостатки истечения зерна из силосов показаны на рис.1.6. Ими являются: сводообразование из-за слеживания и уплотнения 1,2, неравномерное поступление продукта к выходному отверстию 3, истече­ние центрального столба зерна при слеживании боковых слоев 4,5, "зах­лебывание" потока на выходе 6, образование "мертвых" зон на стыке цилиндрической части и воронки 7, «зависание» 8, расслоение продукта по крупности частиц 9. Причины этих явлений, как правило, связаны с недостаточ­ным углом конусности воронки силоса и с изменением свойств продук­та (уменьшении сыпучести) с течением времени хранения.

Эксперименты проводить для каждого сыпучего продукта и результаты записывать в табл. 1.2.

Графики (2 шт) построить в зависимости: пористость от среднего размера рис.1.7, угол откоса от средней массы частицы рис.1.8.

Таблица 1.2

Результаты измерений

Наименование сыпучего материала	Форма	Характерные размеры	Средний размер	Характеристика поверхности	Средняя масса частиц	Насыпная плотность	Плотность частиц	Угол откоса	Пористость

Рис 1.6. Типичные недостатки истечения зерна из силосов:

1, 2 – сводообразование; 3 – неравномерное поступление продукта;

4, 5 – истечение центрального столба при слеживании боковых слоев;

6 – «захлебывание»; 7 – образование «мертвых» зон на стыке цилиндрической части и воронки; 8 – «зависание»; 9 – расслоение по крупности частиц

Средний размер частицы, мм

Рис.1.7. – График зависимости пористости от среднего размера частиц

Средняя масса частиц

Рис.1.8. – График зависимости угла откоса от средней массы частиц

Выводы по работе должны содержать:

1. Краткую характеристику проделанных экспериментов

2. Описание характера полученных зависимостей

3. Оценку возможных погрешностей измерений

4. Практическое применение результатов лабораторной работы

Форма отчётности:

1. Название лабораторной работы, цель и задачи.

2. Рис. 1.1, 1.3, 1.4.

3. Заполненная табл. 1.2.

4. Алгоритм решения и результаты расчетов по первому пункту последовательности выполнения работы.

5. Выполненные рис. 1.7, 1.8.

6. Выводы по каждому этапу работы

Контрольные вопросы:

1. Какие свойства твердых веществ не свойственны сыпучим средам?

2. Как связан угол естественного откоса со средним диаметром частиц?

3. Как влияет влажность на угол откоса и сводообразование ?

4. Каким образом можно разрушить или предупредить сводообразование?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2