Расчет элементов систем пневмотранспорта

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО

«Воронежский государственный

университет инженерных технологий»

Кафедра технологии хлебопекарного, макаронного

и кондитерского производств

Методические указания к практическим работам № 1 - 2

по курсу “Основы аппаратурного и машинного оформления технологических процессов”

Расчет элементов систем пневмотранспорта

Для студентов, обучающихся по специальности

.65 - «Технология хлеба,

кондитерских и макаронных изделий»,

дневной формы обучения

ВОРОНЕЖ 2012

УДК 664.002.5

Расчет элементов систем пневмотранспорта [Текст] : метод. указания к практ. работам № 1 - 2 по курсу «Основы аппаратурного и машинного оформления технологических процессов» / Воронеж. гос. ун-т инж. технол.; сост. А. А. Журавлев, М. Г. Магомедов, В. В. Ткач. - Воронеж : ВГУИТ, 2012. - 27 с.

Методические указания разработаны в соответствии с требованиями ООП подготовки выпускников по специальности 260202.65 - “Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий”. Предназначены для закрепления теоретических знаний дисциплин цикла ОПД. Приведены методики выполнения работ, варианты заданий, порядок оформления отчета и вопросы для самостоятельной подготовки.

Составители: доцент А. А. ЖУРАВЛЕВ

ст. преподаватель М. Г. МАГОМЕДОВ

доцент В. В. ТКАЧ

Научный редактор профессор Г.О. МАГОМЕДОВ

Рецензент главный механик В. И. ИГНАТОВА

(ОАО «Хлебозавод № 2»)

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежского государственного университета инженерных технологий

ã Журавлев А.А.,

Магомедов М.Г.,

Ткач В.В., 2012

ã ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», 2012

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежского государственного университета инженерных технологий, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия университета запрещается.

Практическая работа № 1

Расчёт питателей

Цель работы: изучение конструкций шлюзового роторного и шнекового питателей, приобретение практических навыков их расчета.

Методика расчета

Расчет расхода муки. Расчет начинают с определения производительность печи Пч, кг/ч, по заданному ассортименту.

Производительность печи определяют в зависимости от конструкции пекарной камеры (проходная или тупиковая) и от вида вырабатываемого изделия (рис. 1 - 3).

Производительность проходной печи Пч, кг/ч,

, (1)

где n1 - количество рядов изделий по ширине пода печи, шт.; n2 - количество рядов изделий по длине пода печи, шт.; g - масса изделия (прил. 1), кг; tв - продолжительность выпечки, мин (см. прил. 1).

Количество рядов изделий по ширине и длине пода печи

; (2)

, (3)

где B - ширина пода проходной печи, мм (прил. 2); a - зазор между изделиями, мм (а = 30 - 50 мм); b - ширина изделия, мм (см. прил. 1); L - длина пода печи, мм (см. прил. 2); l - длина изделия, мм (см. прил. 1).

Для комплексно-механизированных линий по выработке батонов в проходных печах при расчетах по формулам (2), (3) вместо ширины изделия b принимают его длину, вместо длины изделия l - его ширину.

роторный шнековый питатель пневматический

Производительность тупиковой печи Пч, кг/ч,

, (4)

где N - количество люлек в печи, шт. (см. прил. 2); n - количество изделий на люльке, шт.

При выработке в тупиковых печах формовых изделий, количество изделий (форм) на люльке n составляет, как правило, n = 8 - 9 шт. для изделий круглой формы; n = 15 - 16 шт. для изделий прямоугольной формы. При выработке в тупиковых печах подовых изделий, количество изделий на люльке составляет , где n1 и n2, соответственно, количество рядов изделий по ширине и длине люльки. Количество рядов n1 и n2 определяют по формулам (2), (3), в которых В и L, соответственно, размеры люльки печи (см. прил. 2).

Расход муки Gм, кг/мин,

, (5)

где Пч - производительность печи, кг/ч; В - выход изделия, кг (см. прил. 1).

Расчет шлюзового роторного питателя. Площадь поверхности поперечного сечения кармана ротора F, м2,

, (6)

где R - радиус ротора, м (табл. 1); Kс - коэффициент площади сечения вала и лопастей (Kс = 1,25).

Производительность шлюзового роторного питателя П, кг/мин,

, (7)

где m - число карманов на роторе, шт. (см. табл. 1, рис. 4); F - площадь поверхности поперечного сечения кармана ротора, м2; l - длина кармана ротора, м (см. табл. 1); n - частота вращения ротора, мин-1; j - коэффициент заполнения кармана ротора (j = 0,95); r - объемная масса муки, кг/м3 (для муки пшеничной высшего и 1 сорта r = 600 кг/м3, пшеничной 2 сорта r = 540 кг/м3, пшеничной обойной r = 400 кг/м3, ржаной сеяной r = 550 кг/м3, ржаной обдирной и обойной r = 400 кг/м3).

Приравняв производительность шлюзового роторного питателя П к расходу муки Gм (см. формулу (5), из выражения (7) определяют частоту вращения ротора , мин-1,

. (8)

Окружная скорость вращения ротора , м/с,

. (9)

Площадь поверхности горизонтального сечения входного патрубка питателя Fп, м2,

, (10)

где a - длина впускного отверстия, м (принимают ); b - ширина отверстия, м (принимают ).

Гидравлический радиус Rг, м, для прямоугольного отверстия

, (11)

где a - длина впускного отверстия, м (принимают ); b - ширина отверстия, м (принимают ).

Давление муки P, Па, на уровне поверхности ротора

, (12)

где g - ускорение свободного падения; r - объемная масса муки, кг/м3; f - коэффициент внутреннего трения муки (f = 0,6 - 0,7); Kпм - коэффициент подвижности муки (Kпм = 0,21 - 0,27).

Сила трения W, Н,

, (13)

где P - давление муки на уровне поверхности ротора, Па; Fп - площадь поверхности горизонтального сечения входного патрубка питателя, м2; f - коэффициент внутреннего трения муки (f = 0,6 - 0,7).

Мощность электродвигателя привода N, кВт, шлюзового роторного питателя

, (14)

где W - сила трения, Н;  - окружная скорость вращения ротора, м/с; h - КПД привода (h = 0,8); K - коэффициент, учитывающий сопротивление от трения в подшипниках и от трения муки о корпус питателя (K = 2 - 3).

Расчет шнекового питателя. Расчет начинают с определения производительность печи Пч, кг/ч, по заданному ассортименту и расхода муки Gм, кг/мин, см. формулы (1) - (5). Производительность шнекового питателя П, кг/мин,

, (15)

где  - наружный диаметр шнека, м;  - диаметр вала шнека, м; Kп - коэффициент подачи продукта, зависит от противодавления (Kп = 0,3 - 0,4);  - частота вращения шнека, мин-1;  - объемная масса транспортируемой муки, кг/м3;  - шаг шнека, м; aср - средний угол подъема винтовой линии шнека, град;  - угол трения муки о сталь, град;

; (16)

, (17)

где f - коэффициент трения муки о сталь (f = 0,7).

Приравняв производительность шнекового питателя П к расходу муки Gм (см. формулу 5), из выражения (15) определяют частоту вращения шнека , мин-1,

. (18)

Мощность электродвигателя привода шнекового питателя , кВт,

, (19)

где  - КПД привода ( = 0,8 - 0,85);  - горизонтальная проекция пути перемещения, м (см. табл. 2); H - высота подъема продукта, м (H = 0 м); C - коэффициент сопротивления перемещению продукта в корпусе питателя (C = 1,2);  - коэффициент, учитывающий потери на трение в подшипниках (K = 1,1 - 1,2).

Задание. Выполнить расчет питателей для муки, определив: для шлюзового роторного питателя - расход муки (1) - (5), частоту вращения ротора (6) - (8) и мощность электродвигателя привода (9) - (14); для шнекового питателя - расход муки (1) - (5), частоту вращения шнека (15) - (18) и мощность электродвигателя привода (19), если заданы: для шлюзового роторного питателя - число карманов ротора m, шт., радиус R, м и длина ротора l, м; для шнекового питателя - наружный диаметр шнека D, м, горизонтальная проекция пути перемещения L, м (см. табл. 1 - 2).

Таблица 1

Исходные данные для расчета шлюзового роторного питателя

Таблица 2

Исходные данные для расчета шнекового питателя

Порядок оформления отчета

Отчет о работе оформляется в соответствии с требованиями ЕСКД и включает в себя следующие разделы:

цель работы;

теоретическую часть, в которой приводят общие сведения о питателях;

графическую часть, содержащую схемы шлюзового ротного и шнекового питателей (см. рис. 4, 5).

расчетную часть, в которой приводят расчеты питателей по одному из вариантов (см. табл. 1 - 2).

Контрольные вопросы

. Что входит в состав привода шлюзового роторного питателя?

. Как осуществляется работа шнекового питателя?

. В чем заключается методика расчета питателей?

. Какие параметры влияют на производительность шлюзового роторного питателя?

. Какие достоинства и недостатки присущи шлюзовому роторному и шнековому питателям?

Практическая работа № 2

Расчёт аэрозольтранспортной установки для муки

Цель работы: изучение конструкции аэрозольтранспортной установки (на примере установки для пневмотранспортирования муки), приобретение практических навыков ее расчета.

Методика расчета

Допустимую массовую концентрацию смеси m, кг/кг, определяют в зависимости от длины материалопровода и вида нагнетательной установки

, (1)

где А - величина, зависящая от типа воздуходувной машины (для ротационной воздуходувки А = 800, сдвоенных воздуходувок А = 1200, поршневого компрессора А = 1800); L - длина материалопровода, м (табл. 1).

Объемный расход воздуха Qв, м3/мин, необходимый для системы

, (2)

где Gм - производительность линии, т/ч.

Производительность линии подачи сырья в склад зависит от вместимости автомуковоза, времени его разгрузки. Производительность линии подачи муки из склада на просеивание равна производительности просеивателя (см. табл. 1).

Суммарное давление Ру, кПа, в системе складывается из путевых потерь по всей длине материалопровода Рпут, кПа, потерь давления на разгон материала Рразг, кПа, и потерь давления в питателе Рпит, кПа.

Путевые потери давления по длине материалопровода определяют по формуле

. (3)

Потери давления на разгон материала

, (4)

где Vк - конечная скорость воздуха в материалопроводе, м/c; n - число отводов и поворотов в сети (см. табл. 1).

Конечная скорость воздуха в материалопроводе

, (5)

где Vн - начальная скорость воздуха в материалопроводе, м/с,

, (6)

где Vв - скорость витания материала, м/с; Kв - коэффициент витания (для муки Vв = 2 - 3 м/с, Kв = 2 - 3).

Диаметр трубопровода d, м,

. (7)

По полученному значению d подбирают стандартную трубу с соответствующим внутренним и наружным диаметром (табл. 2).

Потери давления в питателе

, (8)

где D - диаметр аэрокамеры питателя, м (D = 0,1 м).

Суммарное давление Ру, кПа, в системе

. (9)

Потребная мощность электродвигателя Nдв, кВт, источника сжатого воздуха

, (10)

где hвозд - КПД воздуходувной машины (для поршневых компрессоров hвозд = 0,3 - 0,5; для ротационных воздуходувок малой производительности hвозд = 0,2 - 0,26, большой производительности hвозд= 0,53 - 0,6); hп - КПД передачи (при наличии ременной передачи hп = 0,85, при соединении валов через муфту hп = 0,98).

На основании полученных значений суммарного давления в системе Pу и расхода воздуха Qв выбирают источник сжатого воздуха (табл. 3).

Задание. Выполнить расчет аэрозольтранспортной установки для муки, определив объемный расход воздуха (1) - (2), диаметр трубопровода (7), суммарное давление в системе (3) - (9), мощность электродвигателя привода источника сжатого воздуха (10) и подобрав трубу и источник сжатого воздуха, если заданы: длина материалопровода L, м, марка просеивателя и его производительность, тип воздуходувной машины, число отводов и поворотов в сети n, шт. (см. табл. 1).

Таблица 1

Исходные данные для расчета аэрозольтранспортной установки для муки

Таблица 2

Характеристика труб стальных бесшовных горячекатанных

Таблица 3

Технические характеристики источников сжатого воздуха

Схема аэрозольтранспортной установки для муки представлена на рисунке.

Порядок оформления отчета

Отчет о работе оформляют в соответствии с требованиями ЕСКД и включает в себя следующие разделы:

- цель работы;

теоретическую часть, в которой приводят общие сведения о пневмотранспортных установках;

графическую часть, содержащую схему аэрозольтранспортной установки (рисунок);

расчетную часть, в которой приводят расчет аэрозольтранспортной установки для муки по одному из вариантов (см. табл. 1).

Контрольные вопросы

. Как классифицируются пневматические установки для транспортировки сыпучих продуктов?

. В чем заключаются достоинства и недостатки пневмотранспортных установок?

. Из каких слагаемых складывается суммарное давление в пневмолинии?

. Что показывает массовая концентрация смеси?

. В чем заключается расчет аэрозольтранспортной установки?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.   Драгилев, А. И. Технологическое оборудование: хлебопекарное, макаронное и кондитерское [Текст] / А. И. Драгилев, В. М. Хромеенков, М. Е. Чернов. - М. : Академия, 2006. - 432 с.

2.   Оборудование для хлебопекарной и макаронной промышленности[Текст] : каталог / сост. И. Р. Голубев, А. И. Парфентьева, О. С. Серпова. - М. : Росинформагротех, 2008. - 240 с.

3.   Пащенко, Л. П. Технология хлебобулочных изделий [Текст] / Л. П. Пащенко, И. М. Жаркова. - М. : КолосС, 2006. - 389 с.

4.       Пащенко, Л. П. Технология хлебобулочных изделий [Текст] / Л. П. Пащенко, И. М. Жаркова. - Воронеж : ВГТА, 2011. - 692 с.

.         Проектирование предприятий хлебопекарной отрасли [Текст] / Л. П. Пащенко, С. И. Лукина, Е. И. Пономарева, Ю. Н. Труфанова. - Воронеж : ВГТА, 2011. - 636 с.

6.   Хромеенков, В. М. Технологическое оборудование хлебозаводов и макаронных фабрик [Текст] : учебник / В. М. Хромеенков. - СПб. : ГИОРД, 2008. - 480 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Расчетные данные по ассортименту

Приложение 2

Характеристики хлебопекарных печей и расстойно-печных агрегатов