Определение физико-механических свойств сыпучих материалов

Кафедра

«Механизация переработки сельскохозяйственной продукции»

Лабораторная работа № 1

по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»

Исследование физико-механических свойств сыпучих материалов

Составил: старший преподаватель Мигачёв Н.А.

Рязань – 2008 г.

Методические указания обсуждены на заседании кафедры МПСХП протокол №1 «9» сентября 2008 года

Заведующий кафедрой___________ В.К. Киреев

Одобрено советом (методической комиссией) технологического факультета

«_____» _____________ 2008 года.

Председатель ____________ Е.Н. Бондаренко

Цель работы – закрепление теоретических знаний по разделу «Основные свойства пищевых продуктов и сырья», экспериментальное исследование свойств сыпучих материалов.

В результате выполнения лабораторной работы студенты должны освоить методики определения физико-механических свойств сыпучих материалов.

Определение физико-механических свойств сыпучих материалов

Содержание работы:

1. Определить объёмную массу сыпучих материалов;

2. Составить размерную характеристику сыпучих материалов (цельного зерна);

3. Определить плотность сыпучих материалов;

4. Определить плотность смеси сыпучих материалов;

5. Определить порозность (пористость) однородного сыпучего материала;

6. Определить объёмную массу смеси сыпучих материалов;

7. Определить порозность (пористость) смеси сыпучих материалов.

Оборудование для выполнения работы:

1. Весы ВЛТК-500;

2. Литровая пурка ПХ – 3;

3. Мерный цилиндр объёмом 200 мл;

4. Штангенциркуль;

5. Набор сит.

В лабораторной работе, в качестве сыпучего материала, используется зерно в цельном и дробленом виде.

1. Определение объёмной массы цельного и дробленого зерна производят с помощьюлитровой пурки (рис.1). Навеску зерна 1,5кг засыпают в наполнитель, установленный сверху на пурку (мерку). Чтобы зерно не про­сыпалось, в щель пурки вставлен нож, на который устанав­ливается груз. Для заполнения пурки нож резко убирают, и груз, с расположенным над ним зерном падает на дно. Это позволяет исключить самосортирование зерна, т.е. исключить ошибку измерений. Затем с поверхности ножа удаляют излишки зерна. Объём пурки составляет 1л (дм³).

В результате взвешивания получают объёмную массу зерна. Повторность опыта 3-кратная. Результаты измерений заносят в таблицу 1.

1 – весы; 2 – мерка (пурка); 3 – наполнитель; 4 – цилиндр; 5 – гнездо для установки мерки; 6 – нож; 7 – щель, в которую вставляется нож; 8 – разновес; 9 – падающий груз

Рисунок 1. Литровая пурка с падающим грузом

2. Размерную характеристику зерен можно получить путём измерения основного размера зерна (длины, толщины, ширины) либо с помощью штангенциркуля, либо с помощью рассева навески зерна на наборе решет. Результаты из­мерений навески зерна (100 зёрен) заносят в таблицу. Распре­деляя размеры зерен на 10... 12 классов, определяют
частоту (количество зерен или вес зерен, находящийся в заданном интервале). На основании полученных данных строят гистограмму и полигон распределения зерен по размеру. Определяют, среднюю взвешенную величину и среднее квадратичекое отклонение по следующим формулам:

(1)

где a_i -средний размер зерен класса;

n_i - частота события (количество зерен в данном классе);

N - общее число измерений.

(2)

где σ – среднее квадратическое отклонение.

По результатам измерений строят гисторгамму.

Полученные результаты используют при подборе решёт (например зерноочистительных машин).

3.Определение плотности зерен. Для измерения плотности зерен берут навеску из 100 зерен и взвешивают с точностью до 0,1г. Затем в мерный цилиндр объёмом 200мл на­ливают около 100мл бензина. Засыпав навеску зерен в мерный цилиндр, определяют, насколько изменился уровень жид­кости. Полученный объём будет соответствовать объёму семян. Подставив полученные значения в формулу (3), определяют плотность зерен:

(3)

где ρ - плотность, г/см³

m – масса зерён навески, г

V - объёмзерен, см³

Вычислить эквивалентный диаметр d_з зерна по формуле шара:

(4)

Результаты опыта получают в 3-кратной повторности и заносят в отчёт.

4. Определение порозности цельного зерна. Порозность (пористость) сыпучего материала представляет собой отношение объема пустот сыпучего материала и объема самого насыпанного материла. Она определяется по формуле:

(5)

где V_п - объем пустот, м³;

V_н - объем насыпанного материала, м³.

Для определения объема пустот V_п вначале необходимо определить объем частиц сыпучего материала без учета пустот. Для этого необходимо определить отношение массы мерки сыпучего материала и его плотности, полученной расчетным путем при погружении 100 зерен в мерный цилиндр. В результате получают объем частиц V_ч без учета пустот. При этом объем пустот определяют по формуле:

(6)

5. При составлении смеси сыпучих материалов необходимо задаться массовой долей примесей (дробленого зерна) в основном материале (цельном зерне). Далее, с помощью весов, отмеривают необходимое количество компонентов (цельного и дробленого зерна) и перемешивают их в герметичной таре путём встряхивания.

При определении плотности смеси из нее отбирается проба, масса которой указывается преподавателем.

Порядок проведения остальных испытаний аналогичен описанному выше.

Все результаты измерений сводятся в таблицу 1.

Повторность измерений – 3-х кратная.

Таблица 1. Физико-механические свойства сыпучих материалов

Наименование показателей	Материал
Цельное зерно	Дробленое зерно
1. Объем мерки, см^3
2. Масса мерки, г
3. Объемная масса, г/см^3
4. Масса 100 зерен, г
5. Масса навески дробленого зерна, г
6. Плотность, г/см^3
7. Порозность

В завершении работы необходимо дать заключение об изменении физико-механических свойств зерна при добавлении в него примесей.

контрольные вопросы

1. Чем отличается объемная масса сыпучих материалов от плотности.

2. Основные элементы литровой пурки ПХ – 3.

3. Методика определения порозности сыпучего материала.

4. Что характ6ризует среднее квадратическое отклонение частиц сыпучего материала.

5. Как в дальнейшем используется гистограмма распределения частиц.

6. Как изменяется объемная масса смеси при добавлении в целые частицы измельченных.

7. Что означает выражение «свободно-насыпанный материал».

литература

Кавецкий Г. Д., Васильев Б. В., Процессы и аппараты пищевой технологии, - М.: Колос, 2007. -555с.

Дата добавления: 2015-09-07