طراحی و آنالیز نیرویی یک هاضم با هم‌زن توربینی منحنی به روش ریاضی و المان محدود با نرم‌افزار آباکوس

در این پژوهش با استفاده از روابط ریاضی و نرم‌افزار آباکوس به طراحی و تحلیل یک هاضم هم‌زن‌دار از نوع توربینی با تیغه‌های کاملاً منحنی براساس میزان گاز تولیدی برای یک روستای 250 خانواری با جمعیت تقریبی 1000 نفر پرداخته شد. قطر هم‌زن، قطر مخزن تخمیر و طول شفت به‌ترتیب 38/1، 3، 385/2 متر، چگالی فولاد استفاده شده در ساخت هم‌زن kg/m38000، چگالی مایع kg/m3 1000 و سرعت دورانی آن rev/s 25/ 0 انتخاب شدند. توان موتور محاسبه شده برای چرخاندن هم‌زن با درنظر گرفتن ضریب اطمینان 5/1 برابر 39/0 کیلووات و گشتاور موتور nm 250 به دست آمد. پره‌های هم‌زن از دو بخش تیغه مستطیل شکل و بازوی t شکل درنظر گرفته شد و ابعاد محاسبه شده برای آن‌ها براساس نیروی معادل وارد بر تیغه (78 نیوتن) و ممان وارده (nm 46) به‌ترتیب به‌صورت 320×276×4 و 18×90× (320+20) میلی‌متر به دست آمد. لنگر خمشی معادل روی شفت به وسیله قاعده ون مایزز nm3/1414 به دست آمد و قطر شفت محرک هم‌زن 60 میلی‌متر محاسبه شد. طرح سه بعدی از هم‌زن آب نرم‌افزار کتیا ترسیم و در آباکوس تحلیل نیرویی شد. نتایج نرم‌افزار نشان داد که با وجود اینکه تنش در بازو نسبت به سایر بخش‌های هم‌زن بیشتر است اما از مقدار تنش بحرانی انتخاب شده برای قطعات هم‌زن کمتر است و با چنین ابعاد و سیالی هم‌زن به هیچ‌وجه دچار مشکل نخواهد شد.