Показатель
|
Значение
|
Производительность,
л/час
|
5000
|
Частота
вращения барабана, об/мин
|
6500
|
Число
тарелок в барабане, шт.
|
53
|
Межтарелочный
зазор, мм
|
0,7
|
Угол
наклона образующей тарелки, град
|
50
|
Материал
|
Сталь
40Х
|
Предел
текучести, МПа
|
800
|
Плотность
рабочей жидкости, кг/м3
|
1024
|
Внутренний
радиус барабана, мм
|
135
|
Радиус
внутренней цилиндрической поверхности жидкости, мм
|
Толщина
стенки цилиндрической обечайки, мм
|
10
|
Угол
полураствора конической крышки, град
|
36
|
Наружный
радиус соединительного кольца, мм
|
157,5
|
Шаг
резьбы, мм
|
12
|
Наружный
радиус крышки, мм
|
141
|
4.2 Технологический расчет
Размер частиц, которые могут проникнуть через
толщу жидкости в межтарелочном пространстве за время пребывания в нем
элементарного объёма продукта, определяется по формуле
, (4.1)
где Q
- количество жидкости, поступающей в ротор, м3/с;
μ - коэффициент
динамической вязкости среды, Па/с;
ρ1
- плотность среды, кг/м3;
ρ2
- плотность частиц, кг/м3;
z - количество межтарелочных
промежутков (тарелок);
n - частота вращения
ротора,с-1;
α- угол наклона
образующей тарелки, град;
Rmax
- максимальный радиус тарелки, м; Rmax=
0,13;
Rmin
- минимальный радиус тарелки, м; Rmin=
0,047.
.
Предельный размер частицы, которая
может удержаться на поверхности тарелок, рассчитывается по формуле
, (4.2)
где Rб - радиус
барабана сепаратора, м.
.
Для нахождения оптимального
расстояния между тарелками необходимо знать: вид потока (расширяющийся,
сужающийся), вид течения (ламинарное, турбулентное). Расширение потока
происходит в том случае, когда ρ1 > ρ2. вид
течении определяется по уравнению
, (4.3)
где d - диаметр
частицы, м;
Ar -
архимедова сила, действующая на частицу, Н .
Из условия , что Ar< 0.33
следует, что течение ламинарное, тогда число Рейнольдца рассчитывается по
формуле
; (4.4)
.
Таким образом, в сепараторах с
ламинарным течением жидкости и расширением потока, оптимальное расстояние между
тарелками определяется
; (4.5)
.
Для сепараторов молокоочистителей
считается оптимальным расстояние между тарелками от 1,5 до 3 мм. При заданных
предельных размерах частиц производительность определяется по формуле Г. И.
Бремера
(4.6)
где β - коэффициент
, учитывающий отличие реального процесса от
теоретического (β = 0,7);
w - угловая
скорость ротора, рад/с;
r -
предельный радиус частицы, м.
Из полученных данных о
производительности сепаратора можно сделать вывод, что процесс реальный
отличается от теоретического и соответственно производительность меньше чем
описано в технических характеристиках сепаратора.
4.3 Расчет барабана сепаратора
Определяется допустимое напряжение
при растяжении по формуле
(4.7)
где nT -
коэффициент запаса прочности;
σТ -
предел текучести материала, МПа.
Барабан сепаратора рассматривается как бесшовная
труба, с коэффициентом запаса прочности принимается равным 1,7:
.
Угловая скорость вращения барабана определяется
по формуле
; (4.8)
.
Линейная скорость жидкости у
внутренней поверхности цилиндрической обечайки рассчитывается по формуле
(4.9)
где R -
внутренний радиус барабана, м.
.
Коэффициент заполнения ψ
рассчитывается по формуле
; (4.10)
.
Давление, оказываемое вращающейся
жидкостью на стенку обечайки, определяется по формуле
. (4.11)
Принимается коэффициент заполнения ψ = 1.
.
Напряжение в стенках обечайки от сил
инерции находится по формуле
. (4.12)
Плотность материала барабана
(сталь), принимается ρ = 7850 кг/м3:
Суммарное окружное нормальное
напряжение в стенке обечайки рассчитывается по формуле
. (4.13)
Отношение плотностей жидкости и
материала λ
определяется
; (4.14)
.
.
Усилие от давления жидкости на днище
определяется по формуле
; (4.15)
.
Меридиональное напряжение в обечайке
находится по формуле
; (4.16)
.
В соответствии с третьей теорией
прочности принимаем . Поскольку условие соблюдено, так как 99,2 < 470,6
то все исходные параметры остаются без изменений.
Для расчета цилиндрического корпуса
барабана на прочность с учетом его сопряжения с плоским массивным днищем
находятся краевые силы и краевые моменты сил в месте сопряжения по формулам
; , (4.17-4.18)
где . (4.19)
Тогда ;
.
Находятся внутренние усилия от
давления, краевых сил и моментов в месте сопряжения по формулам
; (4.20)
; (4.21)
; (4.22)
(4.23)
; (4.24)
; (4.25)
(4.26)
; (4.27)
;
;
;
.
Суммарные внутренние нагрузки
определяются по формулам
; (4.28)
; (4.29)
; (4.30)
; (4.31)
;
Н/м;
Нм/м.
Меридиональные и кольцевые
напряжения на месте сопряжения находится по формулам
; ; (4.32-4.33)
Па
Па
Эквивалентные напряжения для внутренних и
наружных волокон корпуса барабана находим формуле
; (4.34)
Па;
Полученные значения эквивалентных
напряжений не превышают допускаемых, поэтому исходные параметры не требуют
изменений.
Радиус конической части днища
принимается равным R2= 70 мм,
тогда радиус серединной цилиндрической части барабана рассчитывается
; (4.35)
м.
Находятся коэффициенты, необходимые
для расчета днища на прочность
; (4.36)
;
; (4.37)
;
.
Тогда
; (4.38)
Па.
Поскольку толщина крышки в исходных
данных не задана, то находится расчетным путем. Опасным, при этом считается
цилиндрическое сечение крышки на радиусе
; (4.39)
.
Условная величина ψ1 принимается
равной единице. Толщина крышки определяется по формуле
; (4.40)
мм.
Учитывая заданную толщину стенки
цилиндрической части корпуса барабана, толщину конической крышки конструктивно
можно принять: у широкого края δкр.ш= 10 мм, у
узкого - δкр.у. = 6 мм.
Допускаемое напряжение при изгибе
борта соединительного кольца принимается равным допускаемому напряжению при
растяжении,
т.е. МПа. Фактическое напряжение при
изгибе борта найдем по формуле
; (4.41)
.
Производится проверка борта на срез.
Допускаемое напряжение на срезе
принимается равным:
; (4.42)
Па.
Тогда находится:
; (4.43)
Па < [τср].
Находится радиус резьбы кольца
, (4.44)
где h = 6,5 мм -
глубина резьбы (принимается из конструктивных соображений).
мм.
Прочность кольца, при условии работы
на растяжение
, (4.45)
где Rк - наружный
радиус кольца, м;
Rр - наружный
радиус резьбы, м.
.
Полученное значение напряжения
гарантирует прочность кольца в опасном сечении.
Окружное напряжение в кольце при
действии центробежных сил определяется по формуле
; (4.46)
Принимается μ =0,3.
Па < [σ].
Условие прочности резьбы:
при изгибе одного витка по формуле
; (4.47)
Па.
Полученное значение напряжения
меньше допускаемого , следовательно, условие прочности выполнено;
при смятии одного витка по формуле
. (4.48)
Допускаемое напряжение определяется
из условия
[σсм] = 1,8 [σ] =
1,8·470,6 = 847,1 МПа =8417·105Па.
Па < [σсм].
Угол подъема винтовой линии резьбы
определяется по формуле
.
4.4 Определение мощности
В сепараторах полузакрытого типа
жидкие фракции выводятся с помощью напорных дисков. При расчете используется
максимальное давление, создаваемое дисками, Па,
, (4.50)
где r0 - радиус
свободной поверхности жидкости в момент перелива, м.
Па.
Зная давление можно рассчитать мощность
требуемую, для преодоления этого давления, кВт
; (4.51)
кВт.
Значение мощности допустимое.
5. Эксплуатация сепараторов
Эксплуатация открытых и полузакрытых сепараторов
для сепарирования и очистки молока включает в себя совокупности обстоятельств,
определяющих условия и режимы работы сепараторов и их технического
обслуживания, от которых зависит соответствие процессов сепарирования и его
результатов установленным требованиям. Соблюдение основных правил и приемов
монтажа, сборки, пуска, работы, регулирования, установки, ухода позволяет
обеспечить работу сепараторов и продлить срок их службы.
Сепаратор является быстроходной машиной, рабочие
органы которого несут значительный запас кинетической энергии. Несоблюдение
основных положений эксплуатации их может привести к тяжелым авариям.
Сепараторы непрерывного действия с периодической
центробежной выгрузкой осадка для сепарирования, очистки молока и осветления
сыворотки отличается отдельными приемами, обусловленными особенностью
конструкций. Обслуживающий персонал должен хорошо знать устройство и работу
этих сепараторов, чтобы обеспечить необходимое техническое обслуживание и
непрерывное использование.
сепаратор центробежный
выгрузка молоко
6. Правила безопасной работы на
сепараторах
Для обеспечения нормальной работы и
предотвращения травматизма необходимо соблюдать следующие правила основные
правила эксплуатации сепараторов.
Во-первых, собирать и разбирать сепаратор должен
специалист, хорошо знающий его устройство, с соблюдением всех указаний. Кроме
того, запрещается снимать, поправлять или устанавливать детали
приемно-отводящего устройства во время вращения барабана, а так же тормозить
барабан посторонними предметами.
Во-вторых, нельзя допускать забоин, вмятин,
других дефектов на посадочных поверхностях деталей барабана и конусной
поверхности веретена.
В-третьих, запрещается работать на сепараторах с
повышенной частотой вращения барабана и на сепараторах не установленных не на
фундаменте.
В-четвертых, запрещается работать на неисправном
сепараторе при наличии посторонних шумов, при задевании барабана за детали
приемно-отводящего устройства, при вибрации барабана, при поломке и потери
упругости пружин горлового подшипника и нижней опоры.
Кнопка управления электродвигателем должна быть
вблизи сепаратора, а подходы к ней должны быть свободны. Электродвигатель
сепаратора должен быть заземлен.
Заключение
Благодаря данной курсовой работе, я
познакомилась с различными типами сепараторов. Изучила их строение и
назначение.
Методы очистки молока избираются в зависимости
от производительности молочных предприятий: фильтры или центробежные
молокоочистители. В промышленности стали широко использовать наиболее
эффективную центробежную очистку с применением сепараторов-молокоочистителей и
бактериофуг. По конструкции сепаратор-молокоочиститель напоминает
сепаратор-сливкоотделитель, но имеет некоторые конструктивные отличия. Наиболее
эффективна очистка молока от механических примесей с помощью центробежных
молокоочистителей. Очистка молока под действием центробежной силы позволяет
удалить из молока не только механические примеси, но и слизь, сгустки молока,
эпителий, форменные элементы крови, которые как более тяжелые частицы
отбрасываются к стенкам сепарирующего устройства и собираются в грязевом
пространстве в виде плотного слоя.
В ходе работы были проведены расчеты на
прочность, потребляемую мощность, производительность и другие, необходимые для
нормальной работы сепаратора параметры и начерчен исследуемый аппарат.
Список используемой
литературы
1. Кавецкий
Г.Д. Процессы и аппараты пищевых производств / Г.Д. Кавецкий, А.В.Королев. -
М.: Агропромиздат, 1991. - 432 с.
2. Расчеты
и задачи по процессам и аппаратам пищевых производств / С.М. Гребенюк и др. -
М.: Агропромиздат, 1987. - 304 с.: ил.
. Сурков
В.Д. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности / В.Д.
Сурков, Н.Н. Липатов, Ю.П. Золотин. - М.: Легкая и пищевая промышленность,
1983. - 438с.
. Справочник
технолога молочного производства. Т.7. Оборудование молочных предприятий
(справочник-каталог) / Под ред. А.Г. Храмцова. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 832 с.:
ил.
. Основы
расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств. / Под
ред. А.А. Курочкина. - М.: КолосС, 2006 - 320 с.
6.