Березин М.А., Истихин С.В., Кузнецов В.В. Практикум по расчетам технологического оборудования пищевых производств

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 2.3 - Варианты индивидуальных заданий

Порядок оформления отчета

Отчет о расчетно-практической работе должен включать в себя:

- цель работы;

- теоретическую часть, в которой излагается классификация зерно-

очистительных сепараторов, основы теории очистки, устройство и прин-

цип работы зерноочистительного сепаратора, требования его эксплуата-

ции;

- расчетную часть, в которой приводится расчет зерноочистительно-

го сепаратора по предлагаемому варианту (табл. 2.3);

- графическую часть, в которой дается чертеж зерноочистительного

сепаратора и спецификация к нему.

Контрольные вопросы

1. По каким признакам осуществляется очистка зерновых в зерно-

очистительных сепараторах?

2. Какие виды просеивающих машин применяются в пищевой про-

мышленности?

3. В чем заключается основное условие просеивания?

4. Почему необходимо уравновешивать решетные станы зерноочи-

стительных сепараторов? Какие способы уравновешивания вы знаете?

5. Из каких стадий состоит процесс сепарирования движущегося по

ситу сыпучего продукта?

6. В чем заключается сущность пневмосепарирования сыпучих про-

дуктов?

7. Каково устройство и принцип работы зерноочистительного сепа-

ратора?

8. Какие виды сит используются в зерноочистительных сепараторах?

9. Каким образом определяется предельная частота вращения кри-

вошипа, приводящего сито в колебательное движение?

3. РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ТРИЕРА

Цель работы: изучение теоретических основ процесса разделения

сыпучих зернистых смесей по линейному размеру; знакомство с класси-

фикацией триеров, их конструкциями и принципом действия; приобрете-

ние практических навыков по расчету триеров.

Задание: выполнить расчет цилиндрического триера одинарного

действия, если заданы: исходный зерновой материал; содержание приме-

сей в исходном материале α, %; производительность G, кг/ч; вид триера.

Теоретическая часть

Триеры предназначены для разделения зернового материала по дли-

не. Известны следующие виды триеров: цилиндрические, дисковые, лопа-

стные, ленточные, причем только первые и вторые нашли широкое при-

менение в промышленности.

Цилиндрический триер (рис. 3.1) состоит из двух основных частей:

цилиндра с ячейками на внутренней поверхности и находящегося внутри

него желоба со шнеком.

При вращении цилиндра с зерном в ячейки триера попадают из сме-

си частицы зернового материала, длина которых меньше диаметра ячеек,

и поднимаются вверх; падают в желоб, находящийся внутри цилиндра и

выводятся наружу шнеком. В цилиндре остаются частицы, длина которых

больше диаметра ячеек и которые не укладываются в них по длине, и вы-

ходят сходом по цилиндру с другой стороны.

Рис. 3.1. Схема работы триеров: а - кукольный триер; б - овсюжный триер; 1 -

цилиндр; 2 - желоб; 3 - шнек

Триеры, выделяющие из зернового материала короткие примеси (на-

пример, куколь, битое зерно и т. п.), называются кукольными. У них очи-

щенное зерно выходит из цилиндра, а примеси - из желоба.

Триеры, предназначенные для отделения длинных зерновых приме-

сей, называют овсюжными. В них зерно выходит из желоба, а примеси -

из цилиндра. У выходного конца овсюжного цилиндра устанавливают

кольцо - диафрагму, которая способствует образованию слоя зернового

материала внутри цилиндра.

Цилиндрические триеры с внутренней ячеистой поверхностью изго-

тавливаются одинарного и двойного действия. Триеры одинарного дейст-

вия имеют по всей длине цилиндра ячейки одного типа и размера и выде-

ляют только короткие или только длинные примеси. Триеры двойного

действия на различных участках цилиндра по длине имеют ячейки двух

размеров для отделения длинных и коротких примесей.

Формы и размеры ячеек триеров. Форма триерных ячеек определяет-

ся способом изготовления, и по этому признаку они могут быть штампо-

ванные, фрезерованные и литые.

Наибольшее распространение получили стальные цилиндры со

штампованными ячейками, как наиболее прочные и дешевые в изготовле-

нии. Форма и размеры штампованных ячеек берутся согласно государст-

венному стандарту на триерные цилиндры. Штампованные ячейки в плане

круглые, а в разрезе по окружности цилиндра - ковшеобразные.

Образующие вспомогательного цилиндра диаметром d

= 1,05d

должны быть касательными к дуге окружности радиуса R.

Штампованные ячейки располагаются в шахматном порядкес шагом

(3.1)

где d - рабочий размер ячеек, мм.

Желоб и шнек триера. Для приема и отвода зерна и примесей, вы-

бранных ячейками, служат желоб и шнек. Относительно оси триера шнеки

располагают концентрично и эксцентрично (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Схемы расположения шнеков в триерах: а - концентричная; б - эксцен-

тричная

Шнеки триеров однозаходные. Угловая частота вращения шнека

одинакова с угловой частотой вращения триерного цилиндра.

Профиль желоба должен быть таким; чтобы зерна, выпадающие из

ячеек, при своем падении не перелетали через нерабочий край желоба.

Траектория полета зерен, выпадающих из ячеек, - парабола. Дальность

полета зерна по горизонтали

(3.2)

Высота полета зерна по вертикали равна

(3.3)

где β = 90 - α - угол сбрасывания зерна; α - угол подъема зерна ячейкой

нал горизонтальным диаметром

(3.4)

где φ - угол естественного откоса зерна в движении, град; К - показатель

кинематического режима триера.

Расчетная часть

Определение размеров триерного цилиндра. Задаемся вначале ок-

ружной скоростью, которая принимается для тихоходных триеров v

0,25...0,50 м/с; для быстроходных - v

= 0,90...1,40 м/с. Для мелких семян

берут меньшие скорости. Наклон оси тихоходных триеров доходит до

5,5°, а быстроходных 1,0...2,5°.

Пользуясь данными табл. 3.1, выбираем размер ячеек триера. В зави-

симости от назначения триера и вида очищаемой культуры триерные ци-

линдры изготавливаются с размерами ячеек 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,1;

3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5; 10,5; 11,2; 11,8; 12,5 мм.

Таблица 3.1 - Данные для подбора триерных ячеек

Длина L, м, триерного барабана в первом приближении определяется

по формуле Г.Т. Павловского

(3.5)

где G - производительность триера, кг/ч; а - содержание коротких зерен в

исходном материале, %; D - диаметр триерного цилиндра, м (D = 2 R); k -

количество ячеек на 1 м

триерной поверхности

(3.6)

здесь d - диаметр ячейки, мм; S - вместимость одной ячейки (количество

зерен в одной ячейке S = 1); ε - коэффициент использования ячеистой по-

верхности (в предварительных расчетах можно принять ε = 0,5 - для трие-

ров, отделяющих длинные зерновые примеси; ε = 0,1 - для триеров, отде-

ляющих короткие зерновые примеси и битое зерно)

(3.7)

где q

- расчетная производительность, т. е. максимальная масса зерна, ко-

торая может быть выбрана ячейками при условии их заполнения

(3.8)

где L - длина цилиндра, м; k - количество ячеек на 1 м

триерной поверх-

ности; v

- окружная скорость цилиндра, м/с (v

= ω - R); ∆

- средняя мас-

са зерна, выбираемого одной ячейкой, кг (табл. 3.1).

Диаметр триерного цилиндра ориентировочно определяется из соот-

ношения

для тихоходных триеров

(3.9)

для быстроходных триеров

(3.10)

Расчетная угловая частота вращения ω, с

-1

для тихоходных триеров

(3.11)

для быстроходных триеров

(3.12)

где К - показатель кинематического режима триера (К

= 0,15...0,30 - для

тихоходных триеров; К

= 0,50...0,75 - для быстроходных триеров).

Расчетная рабочая площадь поверхности триера F

, м

, определяется

по формуле

(3.13)

где q - удельная нагрузка на 1 м

триерной поверхности, кг/(м ч); (q =

125...185 кг/ч - для тихоходных триеров; q = 400...1100 кг/ч - для быстро-

ходных триеров).

Сопоставляем расчетную рабочую площадь поверхности F

с полу-

ченной по формуле теоретической площадью поверхности F

(3.14)

При существенном расхождении F

и F

подбираем новое уточнен-

ное значение удельной нагрузки на 1 м

триерной поверхности q.

По полученным значениям рабочей поверхности окончательно вы-

бираем диаметр и длину триерного цилиндра (табл. 3.2).

Таблица 3.2 - Размеры триерных цилиндров

От длины триерного цилиндра зависит продолжительность пребыва-

ния зерна в нем, а, следовательно, качество разделения. После уточнения

длины и диаметра триерного цилиндра проверьте выполнение соотноше-

ния

(3.15)

Для мелких семян выбирается большее соотношение.

Потребная мощность N, кВт, привода триера

(3.16)

где G - производительность триера, кг/ч; η

пр

- КПД привода триера (η

пр

0,8..0,9).

Расчет шнека триера. Радиус шнека для обеспечения необходимого

угла ската зерна по рабочей стенке желоба во время работы:

- для концентрично расположенного шнека

(3.17)

- для эксцентрично расположенного шнека

(3.18)

где R - радиус триерного цилиндра, м; φ - угол трения зерна по материалу

желоба

(3.19)

здесь f - коэффициент трения (табл. 3.1); а

- центральный угол установки

желоба над горизонтальным диаметром (рис. 3.3).

Дальность полета зерна по горизонтали

(3.20)

Высота полета зерна по вертикали равна

(3.21)

где β = 90 - α - угол сбрасывания зерна; α - угол подъема зерна ячейкой

нал горизонтальным диаметром

(3.22)

где φ - угол естественного откоса зерна в движении, град; К - показатель

кинематического режима триера (К

= 0,15...0,30 - для тихоходных трие-

ров; К

= 0,50...0,75 - для быстроходных триеров).

Диаметр шнека d

, м, желоба

определяется из формулы

(3.23)

(3.24)

где G’ = G - для овсюжных триеров;

G’ = 0,15 G - для кукольных триеров;

S - шаг шнека, м (обычно S = d

); n -

частота вращения шнека, об/мин; ρ -

насыпная плотность зерна, кг/м

(табл. 3.1); φ - коэффициент наполне-

ния (φ = 0,25); ψ - коэффициент ско-

рости (ψ - 0,6).

Радиус r, мм, закругления дна

желоба

(3.25)

Наибольшая толщина γ, м, слоя зернового сегмента

(3.26)

где ν

- скорость осевого движения зерна, м/с (ориентировочно ν

0,044...0,065 м/с - для тихоходных триеров с наклонной осью; ν

0,027...0,038 м/с - для быстроходных триеров с горизонтальной осью); ρ -

насыпная плотность зерна, кг/м

(табл. 3.1).

Порядок оформления отчета

Отчет о расчетно-проектной работе должен включать в себя:

- цель работы;

- теоретическую часть, в которой излагается классификация триеров,

основы теории разделения по размерам зерен, устройство и принцип рабо-

ты цилиндрического триера одинарного действия;

- расчетную часть, в которой приводится расчет цилиндрического

триера по предлагаемому варианту (табл. 3.3); графическую часть, в кото-

рой дается чертеж триера и спецификация к нему.

Рис. 3.3. Зависимость углов α от φ

при различных К: α

- угол выпаде-

ния зерна из ячеек; α

С2

- предель-

ный угол скольжения частиц; α

ОТВ

предельный угол отрыва

Контрольные вопросы

1. По какому признаку триеры классифицируются на тихоходные и

быстроходные?

2. В чем состоит отличие овсюжных триеров от кукольных?

3. Чему равно предельное число оборотов триера?

4. Как форма и размеры ячеек на внутренней поверхности триера

влияют на эффективность его работы?

5. От каких факторов зависит угол подъема зерна ячейкой триера?

6. Какие параметры определяют выбор радиуса шнека триера?

7. Каково устройство и принцип действия дискового триера?

8. Как определяется и что характеризует кинематический показатель

К работы триера?

9. Какие технологии изготовления ячеек на внутренней поверхности

триеров вы знаете?

Таблица 3.3 - Варианты индивидуальных заданий

4. РАСЧЕТ ЦЕНТРИФУГИ

Цель работы: изучение теоретических основ процесса разделения

суспензий; знакомство с классификацией центрифуг, их конструкциями и

принципом работы; выполнение расчета центрифуги.

Задание: выполнить расчет центрифуги, если заданы: диаметр цен-

трифуги D, м; высота цилиндрической части центрифуги H, м; частота

вращения n, мин

-1

; масса утфеля G

, кг; состав утфеля: Б

- массовая доля

сухих веществ в утфеле, %; Д

БУ

- доброкачественность; ρ

= 1450 кг/м

плотность утфеля; характеристика зеленой патоки: массовая доля сухих

веществ в белой патоке Б

, %; Д

БП

- доброкачественность; вязкость µ =

0,1893 Па·с; плотность зеленой патоки ρ

= 1372,5 кг/м

; характеристика

белой патоки: Б

-массовая доля сухих веществ в белой патоке, %; Дб

доброкачественность белой патоки; кинематическая вязкость белой пато-

ки ν = 1,47·10

-4

м/с; плотность белой патоки ρ

БП

= 1392 кг/м

; температура

утфеля и патоки t = 60С°; эффективный диаметр кристаллов сахара d =

4·10

-4

м; диаметр загрузочного отверстия d

, м; H

' - высота конической

части центрифуги, м.

Теоретическая часть

Центрифугированием называется разделение неоднородных суспен-

зий на фракции в поле центробежных сил. Различают отстойное и фильт-

рационное центрифугирование.

Отстойное центрифугирование используется для разделения плохо

фильтрующихся суспензий с малой концентрацией, а также для классифи-

кации суспензий по крупности и удельному весу частиц.

Фильтрационное центрифугирова-

ние применяется для разделения суспен-

зий, имеющих дисперсионную фазу

кристаллической или зернистой струк-

туры, а также для обезвоживания влаж-

ных материалов, поры которых целиком

или частично заполнены жидкостью.

Утфель представляет собой вязкую

двухфазную массу, содержащую 45...60

% по объему кристаллов сахара и меж-

кристальный раствор.

Процесс фуговки осуществляется

за счет действия центробежной силы на

утфель, загруженный в цилиндрический

перфорированный ротор центрифуги,

вращающейся с окружной скоростью

Рис. 3.1. Схема работы центрифу-

ги