Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Топ:
Оснащения врачебно-сестринской бригады.
Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...
Интересное:
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Дисциплины:
2020-04-01 | 184 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Предназначен для непрерывной очистки теплого молока от загрязнения и молочной слизи. Используется на предприятиях молочной промышленности, может работать в составе пастеризационной установки производительностью 5000 л/ч. Сепаратор может быть применен для осветления жидкостей в других отраслях промышленности
В сепараторе непрерывного действия для очистки молока осуществляются одновременно два основных процесса: очистка молока от посторонних примесей и цикличная частичная выгрузка осадка под действием центробежной силы через периодически открывающиеся разгрузочные окна. Очистка молока в сепараторе непрерывного действия подобна очистке молока в сепараторах периодического действия.
Молоко температурой от 35°С до 45 °С в большинстве случаев из секции регенерации пластинчатого теплообменника поступает по трубопроводу в закрытом потоке через центральную трубку во вращающийся барабан. По каналам в тарелкодержателе молоко проходит к периферии барабана в грязевое пространство и из него, распределяясь тонкими слоями между тарелками, движется к оси барабана. Молоко, попав в барабан, подвергается действию сил центробежного поля. Посторонние примеси, как более тяжелые, движутся в молоке к периферии и оседают на стенках барабана, заполняя грязевое пространство. В межтарелочном пространстве более тяжелые части выделяются из молока и оседают на нижней поверхности следующей тарелки по высоте, проникая через небольшую толщу молока.
Осевшие частицы скатываются по тарелкам в грязевое пространство. Очищенное молоко из межтарелочных пространств поднимается по наружным каналам тарелкодержателя вверх в камеру, откуда выводится через напорный диск.
|
Степень очистки молока зависит от частоты вращения барабана, его размеров и от других факторов. Объем грязевого пространства в сепараторе-молокоочистителе: непрерывного действия должен обеспечить периодический частичный отвод осадка без потери продукта и нарушения процесса сепарирования, т. е. должен быть не менее 0,8 М (где М - производительность сепаратора, л/ч).
Разгрузка барабана у сепараторов-молокоочистителей непрерывного действия производится с помощью гидросистемы как при автоматическом, так и при ручном управлении.
Описание проектируемого объекта
Сепаратор А1-ОЦМ-5
Барабан сепаратора А1-ОЦМ-5 имеет пакет, состоящий из 53 тарелок, расстояние между которыми 1,2 мм.
Пакет тарелок установлен на тарелкодержателе. В нижней части его расположены каналы для прохода молока из внутренней полости тарелкодержателя в грязевое пространство.
Тарелкодержатель с тарелками установлен в основании барабана и зафиксирован штифтом. Тарелки сверху накрыты крышкой барабана. Крышка герметически соединена с основанием гайкой через уплотнительное кольцо.
Между верхней крышкой и фланцем крышки барабана образована камера для очищенного молока. В камере молока установлен диск напора, через который молоко отводится из сепаратора под напором.
Приемно-отводящее устройство обеспечивает подачу молока в барабан и выход очищенного молока. Она состоит из диска напора молока и центральной трубки. Все части в определенном порядке надеты на центральную трубку и герметически соединены между собой посредством гайки-переходника и уплотнительных резиновых прокладок.
На выходном патрубке смонтированы манометр и регулировочный вентиль.
Расчет сепаратора
Исходные данные параметров сепаратора-молокоочистителя
Все необходимые данные для расчета сепаратора приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Исходные данные для расчета сепаратора
|
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 | 55 |
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 |
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.
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)
.
Найденное значение напряжения меньше допускаемого. Условие прочности выполнено.
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
.
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.
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.
|
|
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!