Разработка линии по переработке продукции растениеводства и расчёт технологического оборудования. Принципы расчёта и подбор оборудования

Произвести расчет - это, значит, подобрать необходимое число оборудования с заданными функциями, которое обеспечило бы надежную работу завода по проектируемой технологии. Для расчета технологического оборудования необходимо иметь:

-     запроектированную технологическую схему процесса;

-     производительность предприятия;

-     нормы нагрузок или паспортную производительность технологического оборудования;

-     количественный баланс для определения загрузки систем технологического процесса.

При расчете и подборе технологического оборудования необходимо руководствоваться следующими положениями:

Расчет вести строго в соответствии с технологической схемой. Это значит, что все технологическое оборудования должно быть рассчитано, т.е. определено его число, принята марка или тип, а также производительность на данном этапе. При наличии в технологических схемах одноименного оборудования, выполняющего равные функции с одинаковой производительностью, но на разных этапах, допускается расчет производить только для первого этапа. Для последующих этапов необходимо подобрать аналогичное оборудование, о чем должна быть соответствующая запись.

-     Подбирать оборудование максимальной производительности, которое может быть оптимально загружено на данной технологической операции.

-     Стремиться к выбору оборудования одной производительности.

-     Выбирать наиболее современное и экономичное оборудование.

-     Технологическое оборудование должно быть оптимально загружено на проектируемом предприятии. Допускается некоторая перегрузка или недогрузка оборудования. Причем величину перегрузки или недогрузки выбирают конкретно по каждому виду оборудования. Значительная перегрузка, как правило, снижает технологическую эффективность операций и надежность работы оборудования. Недогруженность оборудования на конкретном этапе технологии приводит к низкому коэффициенту использования оборудования по производительности, к повышенному расходу электроэнергии, к снижению коэффициента мощности предприятия.

В соответствии с требованиями технологии для повышения надежности работы предприятия допускается использование запасного оборудования. В этом случае фактическое число оборудования на данной операции должно быть увеличено на единицу.

К такому типу оборудования можно отнести мешкозашивочные машины в упаковочном отделении, шлифовочные машины в шелушильном отделении крупяных заводов. Запасное оборудование, если оно предусмотрено в проекте, должно быть включено в коммуникационную схему завода и без значительных затрат включаться в работу основного оборудования. В результате расчетов общее число оборудования по рамкам и типоразмерам должно быть кратно единице.

Согласно теме курсового проекта необходимо спроектировать технологическую линию по производству гороховой крупы на предприятии малой мощности производительностью 5 тонн в сутки.

Коэффициент запаса равен 1,15. Поэтому, учитывая коэффициента запаса, количество сырья поступающего в подготовительное отделение составляет 11,5 т. Предприятие работает 8 часов в сутки. В среднем в час перерабатывается 625.

Технологическая схема производства гороховой крупы представлена следущими операциями:

)   приемка зерна

)   взвешивание зерна

)   отделение крупных и мелких примесей

)   отделение минеральных примесей

)   разделение зерна на фракции

)   размещение отдельных фракций в бункере

)   гидротермическая обработка

)   сушка зерна

)   шелушение зерна

)   отделение отшелушенных оболочек ядра, выделение ядра

)   шлифование выделенного ядра

)   выделение готовой продукции

)   фасование готовой продукции

Расчет и подбор оборудования для крупозавода.

Расчет потребности в бункерах для зерна, поступающего в подготовительное отделение завода.

Для производства гороховой крупы на крупоцехе используют приемный бункер, два бункера после сепаратора после размещения фракций зерна различной крупности и бункер для отходов. Вместимость бункеров для зерна принимают, исходя из следующих нормативов:

-     для неочищенного - на 20…30 часов работы крупозавода;

-     для отволаживания гороха - на 20…30 мин. работы шелушильного отделения;

Вместимость бункеров V, м3 определяют по формуле:

 

V= ЮОО 24хухКи

 

где V - объем бункеров, м3;

QKp - расчетная производительность крупозавода, т/сут; ч - длительность нахождения продукта в бункере (На 20…30 мин работы шелушильного отделения), ч; у - объемная масса продукта, кг/мЗ (таблица 4); где QKp - производительность завода, т/сутки;

К_и - коэффициент использования бункеров.

Коэффициент К_и характеризует степень заполнения бункера продуктом. Он зависит от отношения высоты бункера к его максимальной ширине. Для приемки зерна применяют бункер БВ-12. Высота бункера равна 8,68 м, ширина - 2,8 м. Таким образом, отношение h/B = 3, а коэффициент Ки равен 0,85. Длительность нахождения зерна в бункера составляет 20 ч.

Исходя из этого, вместимость бункера должна составлять:

V = 5x0,5x1000-0,16 м³

24х 771 х0,85

Вместимость бункера в тоннах определяют по формуле:

JU6X771 - 1000

Бункер БВ - 12 имеет вместимость: 12 м³

 

Таблица 4. 1 - Физическая характеристика зерна крупяных культур и продуктов его переработки

Наименование продукта	Средняя скорость витания, м/с	Объемная масса, кг/мЗ	Угол наименьшего наклона самотека, град
Г орох и продукты его переработки	_	771	28
Г орох рядовой (смесь типов)	5	735	33
Отходы (мелкий горох и отходы зерноочистки)		766	35
Продукты после 1-й шелушильной системы		795	23
Г орох лущеный полированный целый	_	825	34
Г орох лущеный полированный колотый	2,3	670	42
Гороховая мучка с сечкой (кормовая)

Расчет и подбор оборудования для подготовительного (зерноочистительного) отделения крупозавода (крупоцеха)

Производительность подготовительного отделения крупозавода (крупоцеха) должна превышать суточную производительность предприятия на 15% при переработке гороха.Производительность подготовительного отделения (Qn.₀. Kp) определяют по формуле:

 

Qn.o. Kp. = KxQKp

 

где К - коэффициент запаса (1,15);

QKp - производительность завода, т /сутки.

Qn.o. Kp = 1,15x5 = 5,75 т Расчет сепараторов, триеров, камнеотборников, аспираторов Необходимое количество машин находят по формуле:

 

 

>Г Qp Ям.пкм

 

п - количество машин;

Qp - расчетная производительность крупозавода, т/сут;

q м.п - паспортная производительность машины, т/сут; км - коэффициент производительности, зависящий от перерабатываемой культуры. Определяется по таблице 4.2.

 

Таблица 4.2 - Значение коэффициента производительности км

Тип машин	Коэффициент производительности при переработке
сепаратор	1,05
аспиратор	1,0

 

В данном крупоцехе мы будем использовать сепаратора А1-БЛК

В данном крупоцехе мы будем использовать аспиратор АСХ - 2,5.

Весы подбирают по каталогу с учетом суточной производительности завода (цеха), а при установке автоматических порционных весов по формуле:

 

Ев= QKpxlOOO / (24 х 60п),

 

где Е_в - вместимость бункера весов, т;

Q_Kp - суточная производительность завода (цеха), т/сут.;

п - допустимое число взвешиваний в минуту (не более 2-х взвешиваний в минуту).

Ев =5 х 1000 / (24 х60 х 2) = 1.7

Необходимое число зерноочистительных машин (пкр) находят по формуле:

 

пкр = Окр gM

 

где g_M - паспортная производительность машины, т/сут.

Просеивающую поверхность всех машин F (м²), включая машины подготовительного отделения, определяют по формуле:

 

F = Qkp х 1 ООО / q

 

Где q - удельная нагрузка на 1 м² просеивающей поверхности (для гороха q= 1,65), т/сут.

F = 0.96x1000/1,65= 582м2

 

Таблица 4.3 - Распределение просеивающей поверхности по этапам технологического процесса

Вид культуры	Распределение просеивающей поверхности процесса, %				по этапам технологическог
	очистка зерна	контроль отходов подготовительн ого отделения	сортирование зерна перед шелушением	Сортирование продуктов шелушения	сортирование продуктов шлифования и	сортирование и контроль крупы	контроль лузги и MV4im
		5	20	40	10	15	10

 

Рассчитываем необходимое количество зерноочистительных машин для очистки 625 кг зерна.

Рассчитываем необходимое количество зерноочистительных машин для очистки 1 тонны зерна. После приемки зерно направляется на взвешивание. Для этого применяют весовое устройство УРЗ-1. Производительности весового устройства составляет 2 т/ч, поэтому взвешивание одной тонны будет осуществляться за 30 мин. Необходимое количество машин находим по формуле:

 

пм = Q

 

 

где Q4 - часовая производительность предприятия, gM - часовая производительность машин,

Т - время работы.

Количество машин для взвешивания находим: пм = 0.625 = 0,625 = 1 2x0,5 После приемки зерно отправляется на сепарировании. Здесь происходит отделение крупных и мелких примесей, которое осуществляется на сепараторе А1-БЛК. Производительность сепаратора 2,5 т/ч. 1 тонна зерна будет очищаться в течение 24 мин. 0,625 кг зерна будет очищаться в течение 23 мин. Необходимое количество машин находим по формуле:

 

пм = Qh / (qM х Т)

 

где Q4 - часовая производительность предприятия, gM - часовая производительность машин, Т - время работы. Количество машин определяем: п = 0,625 / (2 х 0,5)

После прохода через сепаратор количество выделенных мелких примесей составляет 3,0%, а крупных 2,0%. На дальнейшие операции зерно отправляется в количестве 95% (594 кг). При этом для облегчения технологического процесса масса зерна разделяется на две фракции по крупности. Первая (сход с сита ® 7 мм) составляет 60% (375 кг), вторая - промежуточная (^Q 7/ S⁵ 6 мм) - 30% (187,5 кг), третья (сход с сита ® 6 мм) - 10% (62,5 кг). Дальнейшие операции осуществляется раздельно для каждой фракции последовательно. Каждая фракция зерна размещается отдельно в бункерах. Размер бункеров выбирают исходя из количества каждой фракции зерна. Вместимость бункера должна быть не меньше располагаемого здесь зерна. Первая фракция поступает для отделения минеральных примесей на камнеотборник А1-БКП производительностью 1,5т/ч. После прохождения первой фракции за следом поступает вторая. Весь процесс отделения будет осуществляться в течение 30 мин. Количество машин находим по формуле:

 

пм = Q 4 / (qM х Т) п = 0,625 / (2,5 х 0,38) = 1

 

После отделения крупных и мелких примесей проводят отделение минеральных примесей на камнеотборнике Al-БКР производительностью 2,5т/ч. Процесс отделения будет осуществляться в течение 23 мин. Количество машин находим по формуле: пм = 0,625 = 0,6=1 2,5x0,38

Количество выделенных минеральных примесей составляет 0,5%. Зерно после очистке составляет 907 кг.

Для облегчения технологического процесса перед остальными операциями все зерно разделяется на три фракции на рассеве А1-БРУ, производительность которого составляет 5,2т/ч. Разделение происходит в течение 10,46 мин. Количество машин определяют: пм = 0,625 = 0,72 = 1 5,2x0,17

Гидротермическая обработка зерна проводится отдельно для каждой фракции. Начинается она с самой крупной фракции. Первым этапом обработки является пропаривание, которое осуществляют на пропаривателе А9-БПБ. Производительность его составляет 3,96т/ч. 375 кг зерна пропарится за 8.3 мин. Обработанная фракция отправляется дальше на сушку, а на пропаривание поступает следующая фракция -187,5 кг - 4,2 мин, а 62,5 кг - 1,4 мин.

Пропаривание всего зерна (912 кг) осуществиться за 14 мин. Количество машин будет составлять: n = 0,915 /(3,96x0,28) = 0,82

Следующий этап гидротермической обработки - сушка. Её осуществляют на сушилке ВС-10-49 производительностью 1,1 т/ч. Сушку также проводят для каждой фракции отдельно. Сначала высушивают крупную фракцию в количестве 544,2 за 30 мин. Затем 272 кг - за 15 мин, а 90,7 кг - за 5 мин. Весь процесс сушки протекает 50 мин. Количество машин находят по формуле:

пм = 0,912 = 1 1,1x0,83

В процессе сушке происходит усушка. Она составляет 4% (36,28 кг). Поэтому на дальнейшую переработку отправляется зерно в количестве 745 кг. * Если его рассмотреть фракционно, то в количестве: первая фракция - 522,6 кг, вторая - 171,3, третья - 52,1 кг.

Сушка является заключительным этапом подготовительного отделения. Подготовленное зерно отправляется в шелушильное отделение для дальнейшей переработки. Количество обработанного зерна составляет 745 кг.

Расчет и подбор оборудования для шелушильного отделения крупозавода (крупоцеха)

Основой для определения необходимого числа оборудования шелушильного отделения является схема технологического процесса и технические нормы использования оборудования (удельной нагрузки). Поэтому перед выполнением расчетов необходимо выбирают схему технологического процесса.

На горохозаводах общее число шелушильных машин определяют по формуле:

 

ПМ = Q4 gMxT

 

Подготовленное зерно сначала поступает на шелушение. Для этого используют шелушильную машину Al-ЗШН-З производительностью Зт/ч. Шелушение проводят по фракциям. Первая фракция обрабатывается в течение 10,5 мин, вторая - 5,25 мин, третья - 2 мин. Весь процесс осуществляется за 18 мин. Количество машин определяем:

пм = 0,745 = 0,7= 1 3x0,3

После шелушение массу шелушенного зерна пропускаем через аспиратор А1-БДЗ для удаления лузги. Производительность аспиратора составляет 2т/ч. Продувание всей массы осуществляется за 26,25 мин. Количество машин определяем по формуле:

пм = 0,745 = 0,84=1 2x0,44 В процессе продувания отделяется лузга в количестве 6% (44,7 кг). Остальное зерно в количестве 700,3 кг отправляется дальше на переработку. При этом первая фракция составляет 491,2 кг, вторая - 245,6 кг, третья - 7818,7 кг.

Следующая операция - выделение отшелушенного зерна. Она проводится на рассеве А1-БРУ, производительность которого составляет 5,2т/ч. В процессе выделения отшелушенного зерна отделяют необруш, дробленое ядро, а также лузгу и мучку. Весь процесс осуществляется в течение 9,5 мин. Количество машин определяют: пм = 0,818 = 1 5,2x0,15

При просеивании получают необруш в количестве 5% (40,94 кг), дробленое ядро-5% (40,94 кг), лузгу и мучку - 6% (49,12 кг). Если учитывать, что процесс протекает по фракциям, то первая фракция будет составлять 412,64 кг, вторая - 206,32 кг, третья - 68,77 кг. Шелушенное недробленое ядро направляется дальше на переработку. Необруш идет на повторную гидротермическую обработку, а затем на шелушение. Дробленое ядро, мучка и лузга отправляются в бункера для отходов.

При просеивании получают необруш в количестве 5% (40,94 кг), дробленое ядро-5% (40,94 кг), лузгу и мучку - 6% (49,12 кг). Если учитывать, что процесс протекает по фракциям, то первая фракция будет составлять 412,64 кг, вторая - 206,32 кг, третья - 68,77 кг. Шелушенное недробленое ядро направляется дальше на переработку. Необруш идет на повторную гидротермическую обработку, а затем на шелушение. Дробленое ядро, мучка и лузга отправляются в бункера для отходов.

Шелушенное недробленое зерно направляют на шлифование. Его проводят на шлифовальной машине А1-БШМ - 2,5. Производительность шлифовальной машины составляет Зт/ч. Процесс шлифования проводят в течение 14 мин. Количество машин определяют по формуле:

пм = 0,687 = 1 3x0,23

После шлифования зерновую массу отправляют на рассев А1-БРУ с целью выделения шлифованного недробленого ядра (готовой крупы). Производительность рассева равна 5,2т/ч. Процесс выделения осуществляется в течение 10 мин. Количество машин находят:

В процессе шлифования помимо шлифованного недробленого ядра образуется дробленое ядро, мучка и лузга. С помощью рассева их отделяют от готовой крупы. При этом дробленого ядра образуется в количестве 5,0% (34,35 кг), мучки и лузги - 6% (41,22 кг). После их отделения количество готового продукта составляет 611,43 кг. Если по фракциям, то первая фракция составляет 366,8 кг, вторая -183,4 кг, третья - 61,2 кг. Дробленое ядро, мучка и лузга направляются в бункера для отходов, а готовая продукция - на фасование.

Фасование готовой продукции проводят на вертикальном фасовочном автомате А5-АРВ, производительность которого составляет 15 пакетов в минуту. Масса одного пакета равна 0,5 кг. Поэтому производительность автомата составляет 450 кг/ч. Фасование 581,5 кг проводится в течение 1 ч 17 мин.

Таким образом, весь процесс от приемки до фасования готовой продукции осуществляется за 6 часов.