Влияние параметров гидравлической системы, температуры и концентрации виноградного сока на время слива из промежуточной емкости
Авторы:
В.А. Наумов
Аннотация:
Сформирована гидравлическая модель нестационарного слива виноградного сока (ВС) из промежуточной емкости под действием силы тяжести. Гидравлические потери в трубе рассчитывались по известным формулам, модифицированным для степенной жидкости. Задача Коши была приведена к безразмерной форме. Установлены три критерия подобия задачи: аналог числа Струхала St, индекс течения жидкости m и отношение b длины вертикального участка трубопровода к начальной глубине слоя ВС в емкости. Решение поставленной задачи было найдено численным методом в среде MathCad. В рассмотренных условиях St << 1. Поэтому использовался квазистационарный подход: скорость течения в трубе рассчитывалась по текущей высоте столба жидкости. Численное исследование позволило установить влияние критериев подобия и размерных параметров на время полного слива (ВПС). При увеличении b от 0,2 до 1,4 значение безразмерного ВПС уменьшилось более чем в 11 раз. Увеличение индекса течения влечет уменьшение ВПС при малых b и возрастание при b > 0,654. Из размерных параметров наибольшее влияние на ВПС оказывает концентрация ВС и диаметр трубопровода d. С увеличением концентрации существенно возрастает вязкость ВС, что приводит к возрастанию гидравлических потерь, снижению расхода и росту ВПС. В свою очередь, увеличение d влечет снижение гидравлических потерь и ВПС. ВПС может изменяться в широких пределах: от нескольких секунд до 20 мин и более. Была проверена возможность приближенного расчета ВПС без решения дифференциальных уравнений. Погрешность приближенного расчета ВПС во всех случаях отрицательная. Если b ≥ 2, то она мала; приближенный расчет ВПС можно применять для всех исследованных образцов ВС. При малых b приближенный расчет ВПС применим лишь для ВС с низкой концентрацией. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании технологических линий производства ВС.
Ключевые слова:
виноградный сок; концентрация; температура; межоперационное транспортирование; гидравлическая модель; критерии подобия; численное исследование
Ссылка для цитирования:
Наумов В.А. Влияние параметров гидравлической системы, температуры и концентрации виноград- ного сока на время слива из промежуточной емкости // Индустрия питания|Food Industry. 2026. Т. 11, № 3. С. 105–116. DOI: 10.29141/2500-1922-2026-11-3-10. EDN: XFHISP.
