Дәріс 6. Ығысулық қасиеттерді анықтауға арналған әдістер мен аспаптар

Дәріс жоспары:

1. Ротационды вискозиметрлер. Роторлардың геометриялық пішіндері. Ротационды вискозиметрлердің теориялық негіздемесі.

2. Капиллярлы вискозиметрлер. Тұтқыр сұйықтәріздес өнімдерге арналған капиллярлы вискозиметрдің принциптік сұлбалары. Капиллярлы вискозиметрлер теориясы.

Пластикалы-тұтқыр дисперсті жүйелерді реологиялық қасиеттерін өлшеу кезінде жұмысшы бетпен өнімнің сырғанауы байқалады. Осы құбылыс болмауы үшін жұмысшы беттерді рифельді етіп жасайды. Мысалы: тегіс роторлы «Peoтecт» вискозиметрі еттартқышта ұсақталған еттің тұтқырлығын өлшеуге жарамсыз болып шықты. «Peoтecт» вискозиметрі өте жоғары емес жылдамдық градиенті аймағында, жоғары ылғалдылықты шұжық фаршына жарамды және Воларовичтің ротационды вискозиметріне ұқсас шамаларды береді.

Ротационды вискозиметрдердің теориясы әртүрлі жұмысшы бет үшін алуан түрлі. Сондықтан біз, ет және сүт өнімдерінің қасиеттерін меңгеруде қолданылатын негізгі ұғымдар мен есептік теңдеулерге тоқталамыз. Ротационды вискозиметрлер – көлемі кіші және өте үлкен ығысу деформациясы үшін кернеу мен деформацияның практикалық біртекті өрісін алуға мүмкіндік беретін теориялық түрде негізделген алғашқы аспап болып табылады. Құрылымдық-механикалық қасиеттерді ротациондық вискозиметрмен зерттеу кезінде келесілерді дұрыс есептеп, таңдаудың ерекше маңызы зор: аспаптың жұмысшы құралдарын тәжірибелік шамаларды жалпы негіздеу үшін математикалық моделдеу, аспаптың көрсеткіштеріне цилиндрдің жақ бетінің әсерін, градиенті қабаттың қалыңдығын және жылдамдық градиентінің шамасы. Кейінірек, осы факторлардың әсері мұқият қарастырылады.

Өлшеуіш роторлардың өлшемі аспаптың көрсеткіштеріне әсер етеді. Әдебиеттерде бұл жайында жалпылама белгіленген тоқталым жоқ, дегенмен аспаптардың жұмысшы құралдарының оңтайлы өлшемдерін таңдауға арналған келесі ұсыныстар бар: сақиналық жұмысшы саңылаудың өлшемі неғұрлым кіші болғанда оңтайлы болып саналады, бұл кезде саңылаудың биіктігі бойынша қысымның таралуы біркелкі болады. Саңылау қалыңдығы бөлшек өлшемдерінен әлдеқайда үлкен болуы тиіс, себебі өлшеу кезінде механикалық бөгелу (кедергі) болмауы тиіс.

РВ-8 типті жартылай сфералы цилиндрлі вискозиметрлер үшін саңылаудың кішіреюімен тұтқыр сұйықтың ағынынан туындайтын қателіктерде де азаяды. Мысалы, майда ұсақталған ет фаршы үшін роторлы сыртқы радиусының RB стақанның ішкі радиусына қатынасы 0,85-0,90 аралығында болғанда оңтайлы болып саналады.

Мысал ретінде цилиндрлі вискозиметрдің коаксиальді саңылауындағы өнімнің ағуын қарастырайық. Вискозиметрдің радиусы R_с қозғалмайтын цилиндрі және бұрыштық  жылдамдықпен айналатын радиусы R_i роторы бар.

Коаксиалді саңылауындағы пластикалы тұтқыр дененің деформациялы күйін зерттеуде үш қабатты байқауға болады. Бірінші қабат – үлкен жылдамдық градиенті бар айналмалы цилиндр. Екінші қабат – ол біріншіден азаяды, ал үшінші – нөлге тең болады, бұнда сырғанақ типті деформациялардың болу мүмкіндігі бар.

Жылдамдық градиенті – градиентті қабаттың қалыңдығымен анықталады. Егер – градиентті қабаттың қалыңдығы Δr деп белгілесек, және Δr≤Rc- Bi, онда ротордың жақ бетінің шеңберлік жылдамдығын ω(м/с) белгілі екенін ескеріп

мұнда N – ротордың айналмалы жиілігі, айн/с,

Бұл теңдеуден қабаттың қалыңдығы градиент шамасын анықтайтынын көреміз.

мұндағы „–” - таңбалы радиус үлкейгенде жылдамдықтың азаятынын көрсетеді.

Коаксиальді саңылаудағы ығысу кернеуі қабаттардың салыстырмалы ығысуы нәтижесінде туындайды.

(6.3) теңдеуіндегі айнымалыларды бөліп және интегралдағаннан кейін (6.1) теңдеуді ескеріп, жылдамдық градиентін есептеуге арналған лагорифмдік заңды аламыз.

(6.1) теңдеуді ескеріп, (6.2) пен (6.4) теңдеуді салыстырғанда, жылдамдық градиенті ротордың айналуындағы шеңберлік жылдамдықпен анықталатынын байқауға болады:

мұнда а - жылдамдық градиентін әр түрлі тәсілдермен анықтау кезіндегі коэффициент.

1. Ротационды визкозиметрлердің жұмысшы органдары қандай болады? 2. Ротационды вискозиметрлер қандай аспап болып табылады? 3. Өлшеуіш роторлардың өлшемі аспаптың көрсеткіштеріне әсер етеді. Әдебиеттерде бұл жайында жалпылама белгіленген тоқталым жоқ, дегенмен аспаптардың жұмысшы құралдарының оңтайлы өлшемдерін таңдауға арналған қандай ұсыныстар бар? 5. Пластометрдың негізгі сипаттамалары болып не табылады? 6. Жылдамдық градиенті деген не? 7. Жылдамдық градиентін жуықтап қандай сызықтық тәуелділік түрінде өрнектеуге болады?

1. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 384 с.

2. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых продуктов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 215 с.

3. Реология пищевых продуктов. /Еркебаев М.Ж., Кулажанов Т.К., Мачихин Ю.А., Медведков Е.Б. – Алматы, 2003. – 192 с.

4. Реология пищевых масс /К.П. Гуськов, Ю.А. Мачихин, С.А. Мачихин и др. – М.: Пищевая промышленность, 1970. – 207 с.

5. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник /Под ред. Ю.А. Мачихина. – М.: Агропромиздат. – 1990 – 271 с.