close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

62. для самостоятельной работы по дисциплине Сооружения и оборудование пищевых пройзводств факультета технологий животноводства и товароведения для 110401 Зоотехния дневной формы обучения М. Н. ШаховаВ

код для вставкиСкачать
Министерство сельского хозяйства
Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный аграрный
университет им. К.Д. Глинки»
Факультет технологический
Кафедра «Процессы и аппараты пищевых производств»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для лабораторных работ по дисциплине
«СООРУЖЕНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ
ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»
для студентов факультета технологии животноводства и товароведения
для специальности № 110401 – «Зоотехния»
дневной и заочной формы обучения
Воронеж 2009
Составители: доцент Воронцов В.В., доцент М.Н. Шахова,
доцент С.В. Бутова.
Рецензент – доктор технических наук, профессор кафедры
«Механизация животноводства» ВГАУ Труфанов В.В.
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к
изданию на заседании кафедры процессов и аппаратов пищевых
производств (Протокол № 7 от «17» апреля 2009 г.)
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к
изданию на заседании методического совета технологического
факультета ВГАУ (Протокол № 6 от «23» апреля 2009 г.)
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к
изданию на заседании методического совета факультета технологии животноводства и товароведения ВГАУ (Протокол № 10 от
«12» мая 2009 г.)
2
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1
Расчет сепаратора-сливкоотделителя
ЦЕЛЬ РАБОТЫ – ознакомление с назначением и основными типами центробежных сепараторов. Изучение принципа работы барабана сепаратора-сливкоотделителя. Приобретение практических навыков расчета производительности и получаемого
количества сливок и обезжиренного молока и мощности электродвигателя на привод барабана сливкоотделителя.
ЗАДАНИЕ
1. Ознакомиться с устройством и принципом работы сепаратора-сливкоотделителя.
2. Рассчитать производительность, количество получаемых сливок и обезжиренного молока и мощность электродвигателя на
привод барабана сливкоотделителя.
3. Проанализировать факторы, влияющие на экономическую
эффективность сепарирования молока.
Устройство и принцип работы сепаратора-сливкоотделителя
Сепараторсливкоотделитель
предназначен
для
разделения молока в
центробежном поле на
сливки и обезжиренное
молоко.
Сепаратор состоит
из электропривода, барабана,
приемновыводного устройства и
корпуса. В соответствии
с рисунком барабан открытого
сепаратораРис. 1 Устройство барабана сепараторасливкоотделителя
3
сливкоотделителя состоит из корпуса 1, закрываемого сверху
крышкой 8. внутри барабана по центру укреплен тарелкодержатель 3, на котором установлены конические тарелки 10 и верхняя
разделительная тарелка 9. По центру барабана находится неподвижная питающая трубка 4, которая образует с верхней тарелкой
9 и крышкой барабана 8 кольцевые каналы 5 отвода сливок 6 и
отвода обезжиренного молока 7. Барабан устанавливается на вертикальном валу 2, при помощи которого он вращается с частотой
5000…18000 об/мин. Барабан соединяется при помощи нажимной гайки 5.
Разделение цельного молока на сливки и обезжиренное молоко осуществляется следующим образом. Молоко подается в
барабан через питающую трубку 4 в тарелкодержатель 3 и далее
в пакет тарелок. По вертикальным каналам пакета конических тарелок, образованным отверстиями в них, молоко распределяется
в межтарелочных зазорах. Под действием центробежных сил молоко разделяется на две фракции – сливки и обезжиренное молоко. Сливки, как более легкая фракция, направляются к оси вращения барабана, поднимаются вверх и выводятся из барабана через кольцевой канал 6 и втулку с отверстием, укрепленную в
верхней тарелке 9. Обезжиренное молоко, как более тяжелая
фракция, под действием центробежной силы отбрасывается к периферии барабана. Под давлением поступающего цельного молока обезжиренное молоко поднимается вверх и удаляется из барабана через кольцевой канал 7 и прорезь в крышке 8.
Задание
Перед запуском электродвигателя измерьте все необходимые для расчетов геометрические размеры сепаратора: малый и
большой радиусы тарелки Rmin и Rmax , количество тарелок Z,
угол подъема образующей тарелки α, расстояние от оси барабана
до торца отверстия, через которое жидкость покидает барабан R0.
Результаты измерений записать в таблицу 1.
Определите объем заданного количества молока при помощи мерного цилиндра. Для сепарирования применяется только
свежее молоко, подогретое до 30…40 0С. Подключите сепаратор
к сети.
4
Через 1,5 минуты после включения электропривода прогрейте молочный тракт (приемно-выводное устройство и барабан), пропустив через сепаратор не менее 1 л воды, нагретой до
температуры 40…50 0С. Не выключая электропривод, закройте
кран и залейте в приемник заданное количество молока, после чего откройте кран плавно и сепарируйте, предварительно подставив под рожки два стакана для сливок и обрата.
После окончания сепарирования, не останавливая сепаратор, пропустите через барабан не менее 1 литра обрата для частичного извлечения из барабана остатков сливок. Остановите сепаратор после прекращения вытекания сливок и обезжиренного
молока из приемников. После остановки сепаратора снимите
приемник молока и барабан с привода, разберите его, тщательно
промойте и протрите насухо.
Значения экспериментальных данных занесите в таблицу 1.
Таблица 1– Результаты измерений и расчетов.
№
п/п
Кол-во
тарелок
Z, шт.
Частота
вращения барабана
W, с-1
Расчетные радиусы
тарелок, м
макси
мини
мальный мальный
Rmax
РасНаруж
стояние ный радиус
R0, м
барабана
Rб, м
Rmin
Рис. 2. Зависимость размера жировых частиц от жирности обрата
5
Расчетная часть
Действительная объемная производительность сепараторасливкоотделителя
Vg , м3/с, определяется по зависимости:
Vg = 0,116× b × w2 × Z × tga × (R3 max- R3 min) ×
rñ - r÷ 2
×d ,
m
(1)
где β – технологический КПД сепаратора, показывающий отношение действительной производительности к теоретической. (β =
0,5…0,7);
w – угловая скорость вращения барабана сепаратора, рад/с;
Z – число тарелок в барабане, шт.;
α – угол подъема образующей конуса тарелки, 0 (α ≈ 56 0);
Rmax, Rmin – максимальный и минимальный расчетные радиусы тарелок, м;
ρс, ρч – плотность дисперсионной среды (плазмы) и жировых
частиц, кг/м3;
μ – вязкость дисперсионной среды, Па∙с;
dч – минимальные диаметры жировых частиц, выделяемых из
молока (максимальный диаметр жировых частиц, оставшихся в
обрате), м.
w = 2pn ,
-1
(2)
где n – частота вращения барабана, с .
Для расчетов размер жировых частиц, dч, найдите из графика по жирности обрата.
Рассчитайте действительную объемную производительность
сепаратора, Vg , м3/с, при заданных диаметрах жировых частиц.
По графику определите жирность обрата, Ñ îá , %.
Постройте график зависимости действительной объемной
производительности сепаратора Vg , м3/с, от жирности обрата
Соб , %. Сделайте выводы о зависимости производительности сепаратора от достигаемой жирности обрата.
6
Таблица 2 - Значения плотности молока, жира и вязкости
молока при различной температуре
Температура
молока t, 0С
30
35
40
45
50
55
Плотность
молока ρс,
жира ρч, кг/м3
кг/м3
1030,6
911,9
1028,8
908,2
1026,6
905,0
1024,5
901,2
1022,3
898,2
1019,8
894,5
Вязкость молока μ, Па∙с
0,00133
0,00117
0,00104
0,00090
0,00085
0,00077
Объемное количество сливок Vсл , м3/с, выделенных сепаратором:
Vсл = Vg ×
См - Соб
Ссл - Соб
(3)
где С м , Соб , Ссл - соответственно жирности молока, обрата, сливок, %.
Примените для расчетов С м = 4,2 %; Соб = 0,05 %; Ссл =
20 %;
V g - действительная объемная производительность сепаратора при жирности обрата 0,05 %.
Количество обрата Vоб , м3/с, выделенного сепаратором:
Vоб = Vg -Vсл
Степень обезжиривания
сливкоотделителем:
s =100×
молока
Ссл × (См -Соб )
См × (Ссл -Соб )
7
(4)
σ,
%
сепаратором-
(5)
Мощность, затрачиваемая на привод барабана открытого
сепаратора N б , кВт:
N б = N1 + N 2 + N 3 + N 4
(6)
где N 1 - мощность на придание кинетической энергии выводимым фракциям молока, кВт;
N 2 - мощность на преодоление аэродинамического сопротивления барабана о воздух, кВт;
N 3 - мощность на преодоление трения в уплотнительных манжетах и опорных узлах (подшипниках), кВт;
N 4 - мощность на встроенные насос и напорный диск, кВт.
N1 = 5 × 10 -4 × j × V g × r c × w 2 × Ro2
(7)
где φ – экспериментальный коэффициент (φ = 1,1…1,2);
Ro - расстояние от оси барабана до торца отверстия, через которое фракции молока покидают барабан, м.
N 2 = 23,25 × 10 -5 × r â × n 3 × Rá5
(8)
где ρв – плотность воздуха, кг/м3 (ρв = 1,23 кг/м3);
Rб - наружный радиус барабана по заданию, м.
Для расчетов примите N 3 = 0,020 кВт.
Так как в рассчитываемом сепараторе нет встроенных насосов и
напорного диска N 4 = 0.
Мощность, потребляемая сепаратором N , кВт:
Nб
(9)
h
где η – механический КПД привода барабана (η = 0,87…0,90).
Мощность электродвигателя с учетом пускового момента
No , кВт:
N=
N = (1,1...1,2 ) × N
o
8
(10)
Удельные затраты электроэнергии на сепарирование молока
3
N уд , кВт∙ч/м :
No
N уд =
(11)
3600 × Vg
Контрольные вопросы
1. Что такое процесс сепарирования?
2. Что является движущей силой процесса сепарирования?
3. Какие факторы влияют на величину производительности сепаратора-сливкоотделителя?
4. Каково устройство и принцип протекания процесса разделения цельного молока в барабане сепаратора?
5. Как влияет достижимая остаточная жирность обезжиренного молока на производительность сепаратора?
6. Из каких составляющих складываются затраты мощности на
привод барабана сепаратора?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Изучение устройства и принципа действия пастеризационной
установки
ЦЕЛЬ РАБОТЫ – знакомство с классификацией пластинчатых теплообменников, изучение устройства и принципа действия
пастеризационно-охладительной установки, приобретение практических навыков по ее расчету.
Устройство и принцип работы пастеризационноохладительной установки ОПФ-1
Пастеризационно-охладительная установка применяется для тепловой обработки молока, сливок и смеси мороженого.
В состав пастеризационно-охладительной установки (рис.
3), входят уравнительный бак, центробежный насос для молока,
пластинчатый аппарат, сепаратор-молокоочиститель, выдержи9
ватель, возвратный клапан, центробежный насос для горячей
воды, пароконтактный нагреватель и шкаф управления.
Центробежный насос предназначен для забора молока из
уравнительного бака и подачи его в пластинчатый аппарат. Для
исключения подсоса воздуха в насос в уравнительном баке с
помощью поплавкового механизма поддерживается определенный уровень молока (не менее 300 мм). Невыполнение этого условия приводит к пенообразованию, которое снижает эффективность пастеризации.
Рис. 3 Схема пластинчатой пастеризационно-охладительной установки типа
ОПФ: 1 – пластинчатый аппарат; 2 – сепаратор-молокоочиститель; 3 – молочный насос; 4 – уравнительный бак; 5 – пульт управления; 6 – выдерживатель; 7 – водяной насос; 8 – конвекционный бак; 9 – инжектор; 10 – клапан, регулирующий подачу пара; 11 – перепускной электрогидравлический
клапан.
10
Пластинчатый аппарат имеет главную переднюю стойку и
вспомогательную заднюю стойку, в которые закреплены концы
верхней и нижней горизонтальных штанг. Верхняя предназначена для подвески тепло-обменных пластин. По периферии каждой пластины в специальной канавке уложена большая резиновая прокладка, которая является герметическим уплотнением
канала. Пластины имеют угловые отверстия, вокруг которых
уложены малые кольцевые резиновые прокладки. Уплотнительные прокладки после сборки и сжатия пластин образуют в
аппарате две изолированные системы каналов, по которым перемешаются молоко и охлаждающая жидкость.
Пластинчатый аппарат снабжен теплообменными пластинами из нержавеющей стали, которые разбиты на пять секций:
первая и вторая ступени регенерации, пастеризации, охлаждения
артезианской водой и охлаждения ледяной водой. Некоторые
пластинчатые аппараты имеют одну секцию регенерации. Секции отделены друг от друга специальными промежуточными
плитами, имеющими по углам штуцера для подвода и отвода
жидкостей. На пластине выбиты порядковые номера, те же номера указаны на схеме компоновок - пластин.
Пластины прижаты к стойке с помощью плиты и нажимных устройств. Степень сжатия тепловых секций определяется
по таблице со шкалой, установленной на верхней и нижней распорках. Нулевое деление устанавливается по оси болта вертикальной распорки и соответствует минимальному сжатию аппарата, обеспечивающему герметичность.
Процесс теплообмена является сложным физическим процессом, зависящим от многих факторов. Интенсивность этого
процесса характеризуется коэффициентом теплоотдачи.
На интенсивность и эффективность процесса теплообмена
влияют также форма поверхности теплообмена, эквивалентный
диаметр каналов, шероховатость поверхности, компоновка каналов, средний температурный напор, наличие турбулизующих
элементов в каналах, оребрение и другие конструктивные методы.
Одним из перспективных видов теплообменных аппаратов являются пластинчатые.
11
Теоретическая часть
Рис.4 Схема теплообменной установки и график изменения температур
по секциям
Расчетная часть
Определение температурных условий в секциях установки.
Секция рекуперации теплоты. Температура сырого молока в
конце секции рекуперации теплоты (при входе в секцию пастеризации), t 2 , 0С:
t 2 = t1 + (t 3 - t1 )e ,
(12)
где t1 – начальная температура молока, 0С ( t1 = 12…20 0С);
t 3 – температура пастеризации, 0С, ( t 3 = 75…78 0С);
e – коэффициент рекуперации теплоты ( e = 0,80…0,89).
Температура пастеризованного молока после секции рекуперации теплоты (при входе в секцию охлаждения водой), 0С.
t 4 = t1 + (t 3 - t 2 ) .
12
(13)
Температура молока после секции водяного охлаждения,
t 5 = t в/ + 2 ,
(14)
где t в/ – начальная температура холодной воды, 0С ( t в/ = 8 0С).
Средний температурный напор в секции рекуперации при характерной для нее постоянной разности температур, Dt рек , 0С:
Dt рек = t 3 - t 2 .
(15)
Тогда симплекс S рек , характеризующий условия подобия температурных режимов:
S рек = (t 2 - t1 ) / Dt рек .
(16)
Секция пастеризации. Температура горячей воды при выходе
из секции пастеризации молока из условий баланса теплоты, t r// , 0С:
t г// = t г/ -
cм
(t 3 - t 2 ) ,
cг × nг
(17)
где t г/ – начальная температура горячей воды, 0С ( t г/ = 79 0С);
сг – теплоемкость горячей воды, Дж/(кг·0С) (сг = 4112
Дж/(кг·0С));
с м – средняя удельная теплоемкость молока, Дж/(кг·0С) ( с м =
3880 Дж/(кг·0С)).
n г – кратность циркуляции горячей воды. ( n г = 4,5).
Средний температурный напор, Dt n , 0С:
Dt n =
Dt бn - Dt мn
2,3 lg
(
Dt бn
/ Dt мn
)
,
(18)
где Dt бn , Dt мn – соответственно большая и меньшая разность температур между теплоносителями на концах секции, 0С.
13
n
/
Dt бn = t г// - t 2 и Dt м = t г - t 3 .
(19)
Тогда Sn, характеризующий условия подобия пастеризации,
S n = (t 3 - t 2 ) / Dt n .
(20)
Секция охлаждения водой. Температура холодной воды, выходящей из водяной секции, t в// , 0С:
c
t в// = t в/ + м (t 4 - t5 ) ,
(21)
cв × nв
где св – теплоемкость холодной воды, Дж/(кг·0С)
(св = 4186 Дж/(кг·0С));
n в – рекомендуемая кратность циркуляции холодной воды
( n в = 2).
Средний температурный напор, Dt в , 0С:
Dt в =
в
Dt бв - Dt мв
2,3 lg
(
Dt бв
/ Dt мв
)
,
(22)
в
где Dtб , Dt м - соответственно большая и меньшая разность температур между молоком и охлаждающей водой, 0С.
Dt бв = t 4 - t в// и Dt мв = t 5 - t в/ .
(23)
Тогда симплекс Sв, характеризующий условия подобия охлаждения:
S в = (t 4 - t 5 ) / Dt в .
14
(24)
Секция охлаждения ледяной водой. Температура ледяной
воды на выходе из установки, t л// , 0С:
t л// = t л/ +
cм
(t 5 - t 6 ).
cл × nл
(25)
где сл – теплоемкость ледяной воды, Дж/(кг·0С) (сл = 4212
Дж/(кг·0С));
nл – кратность циркуляции ледяной воды, (nл = 3).
Средний температурный напор для секции охлаждения ледяной водой, Dt л , 0С:
Dt л =
Dt б0 - Dt м0
(
)
,
(26)
Dt б0 = t 5 - t л// и Dt м0 = t 6 - t л/ .
(27)
2,3 lg
Dt б0
/ Dt м0
где
Тогда симплекс S л :
S л = (t 5 - t 6 ) / Dt л .
(28)
Принимаем коэффициенты теплопередачи К, Вт/(м2∙К):
секция рекуперации Крек= 2840 Вт/(м2∙К);
секция пастеризации Кn = 2900 Вт/(м2∙К);
секция водяного охлаждения Кв= 2520 Вт/(м2∙К);
секция охлаждения ледяной водой Кл= 2100 Вт/(м2∙К).
Площади поверхностей теплопередач в секциях рекуперации
Fрек, м2, пастеризации Fп, м2, водяного охлаждения Fв, м2, и охлаждения ледяной водой Fл, м2, рассчитываются исходя из соотношения:
F рек : Fn : Fв : Fл =
S рек
S
S
S
: n : в : л .
К рек К n К в К л
(29)
Принимая меньшее из отношений правой части последней
формулы за единицу и допуская небольшое округление, находим
распределение допустимых гидравлических сопротивлений, которое
равно распределению площадей рабочих поверхностей
15
Dp рек : Dp n : Dp в : Dp л = F рек : Fn : Fв : Fл .
(30)
Так как общее допустимое гидравлическое сопротивление D р
= 4·105 Па, а через секцию рекуперации молоко проходит дважды,
можно записать:
2Dp рек + Dp n + Dpв + Dp л + Dp тр = 4 × 10 5 .
(31)
где Dp тр – гидравлическое сопротивление в трубопроводах, соединяющих секции аппарата, и в присоединительных угловых штуцерах
(ввиду небольшой длины трубопровода в расчете можно принять
Dp тр = 5000 Па).
Поскольку соотношение сопротивлений известно, в соответствии с ним распределите сопротивления по секциям и найдите
численные значения Dp рек , Dp n , Dp в , Dp л .
Определение максимально допустимых скоростей продукта в
межпластинных каналах по секциям
Средняя температура стенки, 0С:
в секции рекуперации
(
)
t ст. рек = t1 + t 2 + t r// + t 4 / 4 ;
в секции пастеризации
(
(32)
)
(33)
)
(34)
t ст.п = t 2 + t 3 + t r/ + t r// / 4 ;
в секции водяного охлаждения
(
t ст.в = t 4 + t 5 + t в/ + t в// / 4 ;
в секции охлаждения ледяной водой
(
)
t ст. л = t 5 + t 6 + t л/ + t л// / 4 .
16
(35)
Объемная производительность установки, V , м3/с:
V = Vç /(3,6 ×10 6 ) ,
где Vз – объемная производительность установки, л/ч
(Vз = 5000 л/ч).
(36)
Секция рекуперации теплоты. Площадь рабочей поверхности
секции, F рек , м2:
F рек =
G × c м × (t 2 - t1 )
.
k рек × Dt рек
(37)
Число пластин в секции, n рек , шт.:
n рек = F рек / F1 .
(38)
Секция пастеризации молока. Площадь рабочей поверхности
секции, Fn , м2:
Fn =
G × c м × (t 3 - t 2 )
.
k n × Dt n
(39)
Число пластин в секции, n n , шт.:
nn = Fn / F1 .
(40)
Секция охлаждения водой. Площадь рабочей поверхности
секции, Fв , м2:
G × c м × (t 4 - t 5 )
Fв =
.
(41)
k в × Dt в
Число пластин в секции, n в , шт.:
nв = Fв / F1 .
17
(42)
Секция охлаждения ледяной водой. Площадь рабочей поверхности секции, Fл , м2:
Fл =
G × c м × (t 5 - t 6 )
.
k л × Dt л
(43)
Число пластин в секции, n л , шт.:
n л = Fл / F1 .
(44)
Контрольные вопросы:
1. Каковы основные требования, которым должны удовлетворять современные теплообменные аппараты?
2. Какие факторы влияют на интенсивность и эффективность
процесса теплообмена в паетеризационно-охладительных установках?
3. Какие виды пластин известны?
4. Каковы основные направления повышения эффективности
работы пастеризационно-охладительных установок?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Изучение фасовочно-упаковочных машин. Расчет фасовочноупаковочной машины ТПА-1200
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение устройства принципа действия
фасовочно-упаковочных машин. Определение технической производительности фасовочно-упаковочной машины ТПА-1200
ЗАДАНИЕ
1. Ознакомиться с устройством и работой фасовочноупаковочных машин.
2. Определить техническую производительность фасовочноупаковочной машины.
18
3. Определить мощность нагревательного элемента для термосваривающих устройств.
В зависимости от направления движения продукта, подлежащего упаковке в полимерную пленку, применяются горизонтальные вертикальные схемы его подачи.
Схема упаковки с горизонтальной подачей продукта предусматривает подачу пленки снизу или сверху относительно продукта.
Схема упаковки в полимерную пленку с горизонтальной подачей
продукта
Рис. 5 Схема упаковки в полимерную пленку с горизонтальной
подачей продукта
Лентопротяжный механизм укреплен в нижней части машины под конвейером 5 и рулон с пленкой 1 принудительно разматывается с помощью направляющих и центрирующих роликов 2
и подается к камере 7, формирующей рукав из пленки. Одновременно и в том же направлении цепной конвейер подает продукт
6. При выходе из камеры продукт оказывается внутри рукава и
затем сверху сваривается с помощью двух вращающихся роликов
8, с образованием продольного шва шириной 10…15 м, затем механизмом поперечной сварки 9 сваривается такой же поперечный
шов. Готовая упаковка отрезается ножом и подается ленточным
конвейером 10 на последующие операции по укладке в транспортную тару.
19
Схема упаковки в полимерную пленку с вертикальной подачей
продукта
В верхней части машины установлена загрузочная воронка 5 с устройством для регулирования поступающего
продукта, который под действием силы
тяжести и направляющей заслонки 6
распределяется в специальную емкость
(труба, формирующая рукав пленки).
Относительно наружной поверхности
трубы формируется рукав из пленки 1.
Кроме того, упаковочная часть предусматривает лентопротяжный механизм
3, (7 – микропереключатель лентопротяжного устройства) продольные и поРис. 6 Схема упаковперечные 2 термосвариваемые элеменки в полимерную
ты. Перед поступлением дозы продукта
пленку
включаются приводы механизмов поперечной, продольной сварки и лентопротяжный механизм. В заранее сформированный пакет, имеющий вертикальный и горизонтальный шов,
поступает порция продукции, затем верхняя часть пакета сваривается и отделяется от основного рукава пленки ножом.
Устройство вертикального фасовочно-упаковочный аппарата
ТПА-1200
Аппарат ТПА-1200 состоит из цельнометаллического корпуса с установленным на нем вертикальным стволом с воротником для сворачивания пленки из ленты, поступающей с бобины
через лентопротяжный механизм в рукав и весового дозатора.
Весовой дозатор в свою очередь состоит из накопительного бункера, вибролотка и весоизмерительной чаши. Продукт поступает
в бункер, затем по вибролотку поступает в весоизмерительную
чашу. Начальное сечение потока регулируется шиберной заслонкой. Вибрация лотка регулируется в блоке управления.
Пневматический цилиндр шарнирно соединен с узлом сварки вертикального шва и узлом сварки горизонтальных швов.
Съемный конус подбоя может быть заменен разводными
«усами» для формирования не стоячего пакета, а «подушки».
20
Постоянное натяжение пленки фиксируется натяжным устройством.
Управление аппаратом производится пультом управления.
Пленка, поступая из рулона через опорный вал, тормоз и
лентопротяжное устройство, сворачивается на воротнике вокруг
вертикально расположенного ствола
Рис. 7 Вертикальный фасовочно-упаковочный аппарат ТПА-1200.
и сваривается с помощью узла вертикальной сварки в рукав.
Нажатием штанги пневмоцилиндром нижним узлом горизонтальной сварки швов формируется дно с подбоем (или без него) будущего пакета.
В этот момент пакуемый продукт засыпается из весоизмерительной чаши в ствол аппарата.
Пленка протягивается автоматически роликами лентопротяжного механизма на установленную реле времени длину пакета
либо до следующей фотометки и очередным нажатием штанги,
приводимой в движение пневмоцилиндром формируется верхний
шов пакета с продуктом, отрезание пакета с продуктом, нижний
шов будущего пакета с продуктом, вертикальный шов рукава
пленки.
В воронку вертикального ствола снова засыпается из весоизмерительной чаши очередная отмеренная порция продукта.
21
В зависимости от веса пакуемого продукта выбирается
пленка соответствующей толщины. (1 кг продукта пакуется в
пленку 50…60 мкм; 0,4…0,7 кг – 35…40 мкм.).
В зависимости от объема продукта регулируется длина пакета. Уменьшение или увеличение длины пакета в одном случае
задается реле времени, в другом – по фотометке.
Термоусадочный упаковочный аппарат ТПЦ-550П представляет собой сварной металлический корпус 1, на котором
смонтирован цепной транспортер 4 с натяжным устройством,
Рис. 8 Термоусадочный упаковочный аппарат ТПЦ-550П
термоусадочная камера 2 элементы приводов: пневматических – пневмоцилиндр толкателя 13, пневмоцилиндр блока сварки-отрезки термопленки 16, прижима 18-19 и электрического –
транспортера и мотор-редуктора 4-5. Рама установлена на основании 7, опирающемся на опоры 8 и регулировочные стойки 9.
Винтовыми стойками 9 регулируется устойчивость аппарата.
22
Устойчивость аппарата регулируется винтовыми опорами
14.
Транспортер предназначен для автоматического перемещения упаковки внутри термокамеры 2, приводится в движение мотор-редуктором 5 и охлаждается вентиляторами 6, которые служат еще для охлаждения готовой упаковки.
Нагрев воздуха в термоусадочной камере 2 осуществляется
термоэлектронагревателями, расположенными в воздушных каналах в стенках камеры. Циркуляция воздуха производится вентилятором, крыльчатка которого насажена непосредственно на
вал электродвигателя 3.
Для минимизации потерь тепла входное и выходное окно
камеры закрыты эластичными теплостойкими шторами.
Получение заготовки упаковки, т.е. оборачивание блока
упаковываемой продукции в термоусадочную пленку, осуществляется совокупностью последовательных движений толкателя 13,
прижима 18 и блока сварки-отрезки 17.
Толкателем 13 осуществляется транспортировка блока упаковываемой продукции на транспортер. После этого толкатель
быстро отводится в исходное положение, одновременно опускается прижим 18, останавливается транспортер и опускается блок
сварки-отрезки термопленки 17. Прижим 18 предохраняет блок
продукции от смещения и нарушения порядка элементов блока
натягивающейся пленкой в период опускания блока сваркиотрезки 17. Сваривание шва для получения заготовки упаковки в
виде петли (рукава) и сваривание лент верхнего и нижнего рулонов пленки в единое полотно осуществляется термоножом постоянного нагрева, размещенным в блоке 17, а отрезка петли от основного материала производится ножом 15 (также размещенным
в блоке 17) в момент нахождения блока сварки-отрезки 17 в нижнем положении. Время работы термоножа 15 и время склеивания
швов задаются реле времени и отсчитываются с момента прихода
блока сварки-отрезки 17 в нижнее положение. Момент работы
импульсного термоножа индицируется индикатором 23 на корпусе аппарата. По истечении времени склеивания швов блок сварки-отрезки термопленки 17 отводится и принимает исходное положение.
23
Управление аппаратом производится кнопками 11 и 12, вынесенными на боковую стенку рамы 1. Включение и выключение
элементов аппарата и настройка теплового режима термокамеры
2 осуществляется с панели управления 10.
Сжатый воздух в систему подается из магистрали или компрессора через замок 21 и редуктор 20. Редуктор понижает давление входящего воздуха до 4-5 бар. Замок служит для отключения аппарата от магистрали при обслуживании. Состоянию «выключено» соответствует положение «замок внизу».
Провод заземления подключается к корпусу через болт 22.
Методика выполнения работы
Взвесьте заданную преподавателем массу М, кг, сыпучего
продукта или штучных изделий, подаваемую в бункер фасовочно-упаковочного аппарата ТПА-1200. Подсчитайте количество
пакетов N, шт., выходящих из машины за 30 секунд. Найдите
факторную производительность машины по формуле Пф, уп/ч:
ПФ =
N × 3600
,
t
(45)
где τ – время, сек (30).
Суммируйте массы упаковок å М 30 , кг, вышедших за 30
сек:
(46)
å М 30 .
Сравните полученное значение с расчетной производительностью П, кг/ч.
Произведите расчеты мощности нагревательного элемента
Nn, кВт, и мощности нагревательного устройства Nр, кВт.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 3.
Таблица 3 – Результаты измерений и вычислений
М, кг τ, сек N, шт. å М 30 ,
Пф, П, кг/ч Nn,
Nр,
кг/ч
кВт
кВт
кг
Расчетная часть
Определение технической производительности фасовочноупаковочной машины для сыпучих продуктов и штучных изде24
лий осуществляется с учетом внецикловых затрат времени на
вспомогательные операции и выпуск дефектной продукции.
Техническая производительность П, кг/ч, машин многопозиционных с пакетообразователями для фасования сыпучих продуктов и штучных изделий определяется по формуле:
П = 60 gnК G К E К B К О ,
(47)
где g – масса дозы продукта или штучного изделия, кг;
n – максимальное число рабочих циклов в минуту по паспорту
машины;
KG – коэффициент полезного действия дозирующего устройства или питателя (KG = 0,95…1,0);
KE – коэффициент, учитывающий потери времени на заправку
упаковочных материалов (KE = 0,92…0,96);
KB – коэффициент, учитывающий сыпучесть и другие структурно-механические свойства фасуемого продукта (KB =
0,90…1,0);
KO – коэффициент, учитывающий выпуск дефектной продукции (KO = 0,90…0,98).
Расчет нагревательного элемента для термосваривающих
устройств. Мощность нагревательного элемента, во-первых,
должна обеспечить быстрый нагрев термосваривающего устройства (ножа, ролика или губки) при пуске машины, во-вторых,
быть достаточной для поддержания его требуемой температуры
при работе машины.
Расчет мощности нагревательного элемента Nn, кВт при выходе машины на рабочий режим можно выполнить по следующей
формуле:
Q
Nn = ,
(48)
t
где Q – количество необходимой теплоты, кДж;
τ – максимально допустимая продолжительность пуска машины, мин (обычно τ = 15 мин).
Необходимая теплота Q, кДж затрачивается на повышение
температуры термосваривающего устройства и частично теряется
25
за счет лучистого и конвективного теплообмена с окружающей
средой:
Q = 1,2 Мс(t к + t 0 ) ,
(49)
где 1,2 – коэффициент тепловых потерь при разогреве;
М – масса термосваривающего устройства, кг (М = 1,0…2,0);
с – удельная теплоемкость стали, кДж/(кг·К) (с = 0,5
кДж/(кг·К));
tк, t0 – соответственно конечная и начальная температуры устройства, 0С. (tк = 200 0С, t0 = 20 0С).
Мощность Nр, кВт нагревательного устройства при работе
машины рассчитывается по формуле:
NР =
[1,4 Пmax М м см (tс - tн )] ,
3600m
(50)
где 1,4 – коэффициент тепловых потерь при работе машины;
Пmax – максимальная производительность машины, кг/ч;
m – масса продукта в упаковке, кг;
Мм – масса упаковочного материала, находящегося в зоне
сварки, кг (обычно М м = 0,002 кг);
см – удельная теплоемкость упаковочного материала,
кДж/(кг·К) (см = 1,6 кДж/(кг·К));
tс, tн – соответственно требуемая температура сварного шва и
начальная температура упаковочного материала, 0С
(tс = 170 0С, tн = 20 0С).
Контрольные вопросы
1. Описать устройство и принцип работы фасовочноупаковочного аппарата ТПА-1200Р.
2. Описать устройство и принцип работы термоусадочного аппарата ТПЦ-550Р.
3. Как определить техническую производительность фасовочно-упаковочной машины?
4. Как определить мощность нагревательного устройства?
26
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Изучение работы измельчающего оборудования на примере
мясорубки МИМ-300 и куттера РИК – 15 К
ЦЕЛЬ РАБОТЫ – изучение конструкции оборудования для
измельчения на примере мясорубки МИМ-З00 и куттера РИК15К. Определение теоретической производительности изучаемых
машин.
Операции, связанные с измельчением, в мясной промышленности составляют более 70 %. Они широко применяются при
производстве колбасных, кулинарных, консервированных мясопродуктов, а также пищевых животных жиров, кормов, желатина
и др.
В технологическом оборудовании измельчение достигается
сочетанием нескольких видов механического воздействия, например резания с раздавливанием, раскалывания с ударом (дробилки, силовые измельчители, волчки и др.), резанием, раздавливанием с истиранием (куттеры, коллоидные мельницы, измельчители мяса и т.д.).
Куттеры предназначены для тонкого измельчения мясного
мягкого сырья и превращения его в однородную гомогенную
массу. До поступления в куттер сырье предварительно измельчают на волчке, но отдельные конструкции куттеров имеют приспособления для измельчения кускового сырья. Мясное сырье в
куттерах измельчается при помощи быстровращающихся серповидных ножей, установленных на валу. Ножи попеременно погружаются во вращающуюся с частотой до 0,3 с-1 чашу. Измельчение ведется в открытых чашах или под вакуумом. Кроме того,
в куттерах совмещают процессы измельчения и смешивания.
Устройство и принцип действия мясорубки МИМ-300
Мясорубка МИМ-300 предназначена для измельчения мяса
на фарш, повторного измельчения котлетной массы и набивки
колбас на предприятиях общественного питания.
Мясорубка состоит из собственно мясорубки в сборе, редуктора, чаши и рамы, собранных вместе.
27
Рис. 9 Мясорубка:
1– толкач; 2 – предохранитель; 3 – собственно мясорубка; 4 – шнек; 5 –
гайка зажимная; 6 – вал приводной; 7 – отверстие для контроля уровня
масла; 8 – облицовка передняя; 9 – пробка сливная; 10 – зажим заземления; 11 – облицовка задняя; 12 – привод; 13 – кнопка «Пуск»; 14 – кнопка
«Стоп»; 15 – пробка; 16 – чаша; 17 – зажим; 18 – опора; 19 – блок зажимов; 20 – индикатор.
Собственно мясорубка в сборе (рис. 10) состоит из алюминиевого корпуса, в котором вращается шнек 2, зажимной гайки 8,
двухсторонних ножей 4, набора ножевых решеток 5 и 6, кольца
упорного 7 и ножа подрезного 3.
Рис. 10 Набор: а – для мелкого измельчения; б – для крупного измельчения.
1 – шпонка; 2 – шнек; 3 – Нож подрезной; 4 – нож двухсторонний;
5 – решётка с отверстиями 9мм; 6 – решётка с отверстиями 5мм; 7 – кольцо упорное; 8 – гайка зажимная.
28
На передней части корпуса собственно мясорубки имеется
наружная резьба, на которую навинчиваются гайка зажимная, а
на задней части – фланец, которым корпус крепится к приводу.
Крепление корпуса (рис. 9) производится резьбовыми зажимами 17.
Центрируется шнек по приводному валу 6, редуктора и
пальцем в отверстиях решеток.
Над загрузочным отверстием расположен несъемный предохранитель 2, исключающий возможность попадания руки обслуживающего персонала к шнеку работающей мясорубки.
Смазка подшипников и зубчатых колес производится путем
разбрызгивания масла, залитого в корпус редуктора. Заливка
масла в редуктор производится через верхнее заливное отверстие
в корпусе редуктора, закрываемого пробкой. Объем заливаемого
масла – 0,5 л.
Слив масла производится через нижнее отверстие в корпусе
редуктора, закрываемое пробкой 9, смена масла в редукторе производится при капитальном ремонте.
На боковой стороне облицовки 8 расположены кнопки 13 –
«Пуск» и 14 – «Стоп».
Для получения фарша разной степени измельчения мясорубка снабжена набором ножевых решеток с отверстиями различных размеров. Решетки вставляются в корпус мясорубки и
удерживаются от поворачивания шпонкой 1.
Перерабатываемый продукт из чаши вручную подается к
горловине корпуса мясорубки, а затем толкачем к вращающемуся
шнеку. Увлекаемый шнеком продукт проходит последовательно
через набор режущих инструментов.
Техническая характеристика
Производительность кг/ч, не менее
300
Производительность при повторном
измельчении котлетной массы, кг/ч, не менее
100
Частота вращения шнека, об/мин
250
Суммарная потребляемая мощность, кВт, не более
4,0
Габаритные размеры, мм, не более
680х370х885
Масса, кг, не более
55
29
Методика выполнения работы
При выключенном автоматическом выключателе отвинтите
зажимную гайку и выньте из мясорубки режущий инструмент со
шнеком, используя для этого съемник. Подсчитайте количество
z 0 отверстий ножевой решетки, ближайшей к шнеку. Произведите замер диаметра d 0 одного отверстия решетки. Снимите размеры наружнего и внутреннего радиусов rн , rв последнего витка
шнека. Рассчитайте производительность мясорубки. Результаты
измерений и расчетов занесите в таблицу 4.
Таблица 4 – Результаты измерений и расчетов.
d0 , м
z0 ,
шт.
rн , м
rв, м
F0 ,
м2
u0 ,
м/с
r,
кг/м3
n,
мин-1
Q, кг/с
Расчетная часть
Производительность мясорубки, Q , кг/с:
Q = F0jru 0 ,
(51)
где F0 – суммарная площадь отверстий в первой ножевой решетке, ближайшей к шнеку, м2:
pd 02
F0 =
z0 ,
(52)
4
где d 0 – диаметр одного отверстия, м;
z 0 – количество отверстий ножевой решетки, шт.;
u 0 – скорость продвижения продукта через отверстие первой
ножевой решетки, м/с.
Эту скорость можно определить как скорость перемещения
гайки относительно винта вдоль его оси:
u0 =
pn
(rн + rв )tgb п K в ,
60
где n – частота вращения шнека, мин-1;
30
(53)
rн , rв – наружный и внутренний радиусы последнего витка
шнека, м;
K в – коэффициент проворачивания продукта относительно
шнека ( K в = 0,35…0,4);
r – плотность продукта, кг/м3;
j – коэффициент использования площади отверстий первой
ножевой решетки ( j = 0,7…0,8);
0
b n – угол подъема последнего витка шнека ( b n = 7…10 ).
Устройство и принцип действия куттера РИК-15К
Куттер РИК-15К предназначен для тонкого измельчения
всех сортов мяса, перемешивания его с добавочными компонентами и гомогенизации фарша при производстве всех видов колбас, сосисок и сарделек на предприятиях мясоперерабатывающей
промышленности.
К
Рис. 11 Куттер РИК-15К
Куттер РИК-15К состоит из следующих основных частей:
станины, рамы 1, чаши 2, ножевой головки, ножевой крышки 3,
червячного редуктора, шкафа управления 4, электродвигателя 5 и
пульта управления.
31
Чаша выполнена в виде тороидальной емкости. В нижней
части чаши расположены места установки и крепления чаши к
редуктору.
Ножевая головка представляет собой пакет из трех ножей 9,
расположенных под углом 1200 относительно друг друга, и приводится во вращение ножевым валом 6 через клиноременную передачу 7.
Ножевая крышка выполнена в виде плоского основания в
форме круга, расположенного над чашей, и выступающего короба, огибающего ножевую головку на определенном расстоянии.
Для подъема и опускания ножевая крышка снабжена ручкой. Ножевая крышка включает в свой состав скребки для очистки кромок чаши от продукта и антифрикционные упоры для
уменьшения трения между крышкой и чашей. Наличие конечного
выключателя в конструкции куттера не позволяет работать при
поднятой ножевой крышке.
Крутящий момент передается на редуктор с электродвигателя через клиноременную передачу 8.
Крышка снабжена элементами уплотнения, предохраняющими попадание пыли, влаги и агрессивных сред на электроаппаратуру.
Пульт управления выполнен в виде сварной коробки, установленной на лицевой стороне куттера.
Техническая характеристика
Максимальная техническая производительность
при максимальном времени одного цикла 6 мин.,
кг/ч, не менее
Геометрическая вместимость чаши, л
Коэффициент загрузки чаши
Количество ножей, шт.
Зазор между ножами и чашей, мм
Частота вращения ножевого вала, об/мин:
первый режим
второй режим
Частота вращения чаши, об/мин:
первый режим
второй режим
32
60
15
0,8
3
0,5…1,2
2500
5000
12
24
Суммарная потребляемая мощность, кВт, не более
4,0
Габаритные размеры, мм, не более
814х767х1076
Масса, кг, не более
190
Методика выполнения работы
Поднимите ножевую крышку в верхнее положение. Проконтролируйте правильность установки ножей: ножи расположены
под углом 1200 относительно друг друга; гайка затянута. Эксплуатационный зазор между ножами и чашей куттера должен
быть в пределах 0,5…1,2 мм. Измерьте расстояние от оси вращения до оси ножевого вала R, м. Рассчитайте площадь сегмента S0,
м2, при помощи которого образована чаша. Закройте ножевую
крышку куттера и разарретируйте кнопку аварийного останова
(stop), расположенную на пульте управления. Включите автоматический выключатель. Нажатием кнопок (верхней) или (средней), расположенных на пульте управления, включите привод
куттера.
Загрузите заданную преподавателем массу сырья (фарша) m,
кг, в чашу куттера вручную. Загрузку измельченного продукта
следует проводить равномерно. При максимальной загрузке уровень фарша должен находиться на расстоянии 15 мм от кромки
чаши, что составляет 12 л продукта. При загрузке кусков мяса, их
масса не должна превышать 0,5 кг (температура не менее – 40С).
Зафиксируйте время загрузки tз, с, и измельчения сырья tо, с.
По окончании куттерования нажатием кнопки аварийного
останова отключите привод куттера.
Откройте крышку куттера и вручную произведите выгрузку
фарша из чаши, вращая ее против часовой стрелки. Зафиксируйте
время выгрузки tв, с.
Отключите автоматический выключатель.
Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу 5.
Таблица 5 - Результаты измерений и расчетов.
m, кг
T, с
tз, с
tо, с
tв, с
V1,
м3
33
R, м
S0,
м2
П,
м3/с
Q,
кг/ч
Расчетная часть
Теоретическая производительность куттера Q, кг/с:
Q = 60 × a × V × r / t ,
(54)
где α – коэффициент загрузки чаши по основному сырью (α =
0,4-0,8);
V – вместимость чаши, м3;
r – плотность фарша (r = 1100 кг/м3);
t– длительность цикла, мин.
t = t1 + t 2 + t 3 + t 4 ,
(55)
где t1 – время загрузки (t1 = 1 мин);
t2 – время перемешивания (t2 = 2 мин);
t3 – время куттерования (t3 = 7 мин);
t4 – время выгрузки (t4 = 2 мин).
Количество продукта, получаемого за восьмичасовую смену
Qсм, кг:
Qсм = Q·8.
(56)
Производительность куттера периодического действия, кг/ч
Q=
3600m 3600Vra
=
,
t
t
(57)
где m – масса загружаемого сырья, кг;
V – геометрический объем чаши, м3.
Объемная производительность куттера П, м3/с:
П=
V1
æ t ö
t 3 çç1 + 0 ÷÷
è t3 ø
,
где τо – длительность вспомогательных операций, с;
34
(58)
V1 – объем загружаемого продукта, м3
V1 = a 2pRS0 ,
(59)
где R – расстояние от оси вращения до оси ножевого вала, м;
Sо – площадь сегмента, при помощи которого образована чаша, м2.
2
S = hr ,
3
0
где h – высота чаши, м;
r – радиус чаши, м.
(60)
Контрольные вопросы
1. Назовите виды технологического оборудования, применяемого для измельчения в мясной промышленности.
2. Назначение мясорубок.
3. Устройство и принцип действия мясорубки МИМ-300.
4. Как определить скорость продвижения продукта через отверстие ножевой решетки?
5. Назначение куттеров.
6. Устройство и принцип действия куттера РИК-15К.
7. Как рассчитать производительность куттера периодического
действия?
8. От чего зависит объемная производительность куттера?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
Изучение устройства и принципа действия фаршемешалки
ПМФ-К
ЦЕЛЬ РАБОТЫ – изучение конструкции фаршемешалки
ПМФ-К. Определение производительности и мощности электродвигателя фаршемешалки.
Перемешивание-это механический процесс образования однородного продукта из отдельных частей разнородных продуктов: сыпучих, жидких и газообразных.
35
В зависимости от технологических требований при перемешивании может быть получена простая однородная масса, тестообразная либо взбитая масса.
Степень однородности получаемой массы характеризует
эффективность процесса перемешивания.
Степень однородности может быть определена по формуле:
C=
a -b
a
(61)
где a – средняя концентрация вещества, заданная условиями сме
шивания;
b – среднее арифметическое отклонение от заданной концентрации.
Для идеальных условий C = 1, практически C = 0,8-0,9.
Устройство и принцип действия фаршемешалки ПМФ-К
Фаршемешалка ПМФ-К предназначена для перемешивания
мясного фарша с добавками при производстве колбасных изделий в малых колбасных цехах и фермерских хозяйствах.
В состав изделия входят:
Приводной механизм ПМ-01 для приведения в действие механизма для перемешивания ВМ-01.
Механизм для перемешивания и подставка для установки
приводного механизма.
Приводной механизм состоит из редуктора, электродвигателя, пульта, рамы, кожуха и рукоятки. Работа приводного механизма происходит следующим образом: вращение от электродвигателя через редуктор передается приводному валу. От приводного вала вращение передается валу механизма для перемешивания.
Механизм для перемешивания ВМ-01 (рис.12) состоит из
редуктора 3 с кронштейном 2, бака 1 и съемного рабочего органа
7. кронштейн 2 прикреплен к корпусу редуктора 3 с помощью
винтов. На кронштейне 2 на два штифта 6 устанавливается бак 1
и фиксируется ручками 5. На бак 1 опирается крышка 4.
36
Рис. 12 Механизмы для взбивания и перемешивания ВМ:
1 – бак; 2 – кронштейн; 3 – редуктор; 4 – крышка; 5 – ручка; 6 – штифт;
7 – съёмный рабочий орган (взбиватель - фаршемешалка).
Рабочим органом является венчик, который совершает планетарное движение.
Техническая характеристика
Приводной механизм ПМ-01
Частота вращения приводного вала, мин-1
110
Номинальное напряжение, В
380
Номинальная мощность электродвигателя,
кВт, не менее
1,1
Механизм для перемешивания фарша ВМ-01
Производительность техническая, кг/ч, не менее
150
-1
Частота вращения рабочего органа, мин
вокруг оси бака
46
вокруг собственной оси
114
Объем бака, л, не менее
25
Габаритные размеры, мм, не более
450х620х620
Масса, кг, не более
редуктора с кронштейном
16
комплекта рабочих органов и баков
32
Методика выполнения работы
Заполните бак на ½ объема фаршем, добавьте соль и воду
согласно рецептуре и нормам расхода сырья по технологической
инструкции. Зафиксируйте время загрузки tз, с. Включите привод.
Для приготовления колбасного фарша, посоленное сырье перемешивают 3-4 мин. Выключите привод, отсоедините венчик и
очистите бак от фарша. Зафиксируйте время разгрузки t р , с.
37
Найдите площадь поверхности венчика. Результаты измерений и
расчетов занесите в таблицу 6.
Таблица 6 – Результаты измерений и расчетов
tз, с
tо, с
tр, с
Q,
кг/ч
R, м
r,м
Rв ,
м
F,
м2
М кр ,
Нм
N,
кВт
Расчетная часть
Производительность фаршемешалки Q, кг/с:
Q=
Vrj
,
t з + tо + t р
(62)
где V – объем бака, м3;
r – плотность фарша, кг/м3;
j – коэффициент заполнения бака ( j = 0,6);
t з – время загрузки, с;
t о – время перемешивания, с;
t р – время разгрузки, с.
Мощность электродвигателя, N , кВт:
N=
M кр w в K а
h
,
(63)
где М кр – момент, необходимый для преодоления лопастью сопротивления среды, Нм;
w в – угловая скорость водила, рад/с; ( w = pn / 30 ).
h – к.п.д. передаточного механизма;
К а – коэффициент запаса мощности, учитывающий пусковой
момент ( К а = 1,1).
М кр = PRв ,
(64)
38
где Rв – длина водила, м, Rв = (R - r ) ;
R – радиус делительной окружности солнечного колеса, м
(R = 0,096 м);
r – радиус делительной окружности планетарной шестерни, м
(r = 0,027 м);
P – сила сопротивления среды при перемешивании фарша, Н.
2
u ср
r
P = xF
,
(65)
2
где x – удельный коэффициент сопротивления перемешиваемого
фарша;
F – площадь проекции движущейся лопасти на плоскость,
перпендикулярную направлению максимальной скорости ее движения, м2 ( F = 0,038 м2);
u ср – средняя скорость движения лопасти, м/с.
u ср = 1,32w в (R - r ) .
(66)
Таблица 7 Зависимость изменения коэффициента сопротивления
смеси от скорости движения лопасти
Скорость движения лопасти,
Коэффициент сопротивления
фарша, x
u ср , м/с
0,23
4·103
0,24
4·103
0,28
4·103
0,57
2,3·102
0,64
2,3·102
0,72
2,3·102
0,74
2,3·102
1,12
1,16
1,76
Контрольные вопросы
1. О чем свидетельствует степень однородности массы, получаемой
при перемешивании?
2. Опишите устройство фаршемешалки ПМФ-К.
3. Опишите траекторию движения рабочего органа машины.
4. Как рассчитывается мощность электродвигателя фаршемешалки?
5. От чего зависит производительность фаршемешалки?
39
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Изучение устройства и принципа работы термодымовой
камеры КТД-100
ЦЕЛЬ РАБОТЫ – изучение конструкции термодымовой камеры КТД-100 и тепловой расчет дымогенератора.
Конструкция и принцип действия термодымовой
камеры КТД-100
Дымогенератор (ДГ) предназначен для создания в термодымовой камере технологической среды, состоящей из холодного
или горячего дыма и паров воды. Дым от тлеющих внутри дымогенератора опилок поступает в дымоохладитель, в котором за
счет циркуляции холодной воды остывает. Далее по трубопроводу дым поступает в термодымовой блок камеры.
ДГ состоит из герметичного корпуса, внутри которого устанавливается кассета для опилок, которые непосредственно засыпаются в кассету.
Воздух в зону тления поступает через поддувало, которое
одновременно служит ручкой крышки. Крышка дымогенератора
закрывается замком. Количество воздуха, поступающего в дымогенератор, регулируется поддувалом.
При закрытом поддувале доступ воздуха прекращается,
опилки гореть не будут, поэтому поддувало должно быть приоткрыто (оптимальный режим – тление без открытого пламени).
Дым, образующийся при тлении опилок через отверстия в кассете, поступает в корпус дымогенератора, а затем во внутреннюю
трубу дымоохладителя.
40
Рис 13 Схема движения воды и дыма через ДГ.
Термодымовая камера состоит из корпуса, моноблока и
пульта управления. Корпус камеры термодымовой представляет
собой герметичный шкаф, который может быть выполнен в двух
вариантах: сборно-разборный и не разборный.
Основание, стенки корпуса и дверь – полые. Пространство
между наружной и внутренней обшивками, заполнено термоизолирующим материалом, снижающим нагрев наружных поверхностей при работе камеры. Это позволяет более экономично расходовать электроэнергию, а также избежать ожогов обслуживающего персонала при эксплуатации изделия. Верхней частью камеры является термодымовой блок, в котором смонтированы:
вентилятор, служащий для принудительной циркуляции техноло41
гической среды, электронагреватель для нагрева технологической
среды до температуры, соответствующей требованиям технологического процесса обработки продуктов и узел водяной форсунки. По периметру двери проложена термостойкая резина, исключающая выход технологической среды из внутреннего объема
камеры. Специальные запоры обеспечивают плотное прилегание
двери по всему периметру. В конструкции камеры предусмотрен
откидной трап для удобства выкатывания тележки с продукцией,
подлежащей обработке. Внутри камеры по боковым стенкам установлены шторки, которые предназначены для равномерной подачи технологической среды к продукту. На задней стенке расположен карман для установки сухого и влажного термометров,
спереди, справа закрепляется термометр измерения температуры
продукта.
Для создания технологической среды требуемого состава
имеется труба забора холодного воздуха, трубопровод подачи
дыма, для создания в камере требуемой влажности в термодымовом блоке установлена форсунка.
Влажность технологической среды в камере определяется
по разности показаний сухого и влажного термометров.
Для отвода дымовоздушной смеси из камеры имеется труба
факельного выброса. Все трубопроводы снабжены шиберами,
имеющими три положения: «открыто», «приоткрыто», «закрыто». Рукоятки управления шиберами расположены на боковой
стенке корпуса камеры. Для управления работой ТЭНов, вентилятора и других устройств камеры с целью поддержания необходимых для выбранного технологического процесса влажности и
температуры внутри камеры на боковой стенке установлен пульт
управления, на который выводятся показания термодатчиков,
расположенных внутри камеры.
Продукция навешивается на установленные в гнезда рамок
тележки вешала равномерно по всему объему. При этом необходимо следить, чтобы изделия, подвергаемые обработке, не соприкасались друг с другом. В одно из изделий аккуратно вводится
датчик температуры.
Загруженная тележка вкатывается по откидному трапу в камеру, трап ставится в вертикальное положение. Дверь плотно закрывается, запоры затягиваются. В дымогенератор загружаются
42
древесные фракции лиственных несмолистых пород. Открывается вентиль подачи воды в дымоохладитель (вода подается в том
случае, если есть необходимость в охлаждении дыма, например
при холодном копчении в нижнем диапазоне температур), на
пульте управления устанавливается требуемый режим обработки.
Температура контролируется с помощью трех датчиков: влажного, сухого, введенного внутрь одного из изделий.
Розжиг опилок производится от спичек. В процессе работы
необходимо досыпать опилки в дымогенератор (максимальный
объем – 8 куб. дм.).
Камера может работать в четырех основных режимах: подсушка, обжарка, варка, копчение. Тот или иной режим работы
камеры задается положениями шиберов на трубопроводе подачи
дыма, трубе забора холодного воздуха и выключением подачи
воды.
Допускаются комбинации основных режимов, например:
для снижения влажности внутри камеры может быть открыт шибер на трубе забора холодного воздуха. При этом в камеру будет
поступать свежий воздух и технологическая смесь (воздух, дым,
пары воды) будет осушаться.
Расчетная часть
Тепловой расчет дымогенератора
Количество топлива, необходимое для получения тепла,
достаточного для сухой перегонки 1 кг генерируемого топлива в
коптильный дым, b , кг/кг, определяется по формуле:
q
,
(67)
(Q - I )h
где q – удельный расход тепла на сухую перегонку, ккал/кг,
зависит от влажности топлива и температуры дымогенерации (q
= 400…500 ккал/кг);
Q – низшая теплота сгорания топлива, ккал/кг (Q = 2653
ккал/кг). Для древесины Q лежит в пределах 2,5…3,5 тыс.
ккал/кг.
b=
43
I – теплота, уносимая продуктами полного сгорания 1 кг топлива, ккал/кг;
h – коэффициент полезного использования теплоты сгорания ( h = 0,75).
Для древесины С = 33 %, Н = 4 %, O = 27 %, W = 35 %,
где С, Н, O, W – соответственно содержание в топливе углерода, водорода, кислорода и воды, %.
Численное значение I:
I = (aL0 + 1)[0,24t1 + 0,01(595 + 0,47t1 )d ],
(68)
где L0 – теоретически необходимое количество свежего воздуха для полного сгорания 1 кг топлива, кг сухого воздуха/кг топлива;
α – коэффициент избытка воздуха;
d – влагосодержание продуктов полного сгорания 1 кг топлива, г/кг сухого воздуха.
Для свежего воздуха при t 0 = 20 °C, j 0 = 65 %, значение d 0 =
10 г/кг сухого воздуха. Если принять a = 1,1, то d = 141 г/кг сухого
воздуха и L0 = 4,02 кг сухого воздуха/кг топлива. Расход свежего
воздуха на сгорание b кг топлива, L/0 , кг сухого воздуха/кг генерируемого топлива:
L/0 = ba L0 .
(69)
Масса смеси, получаемой от сухой перегонки 1 кг генерируемого топлива и покидающей рабочую зону дымогенератора, Lд , кг/кг генерируемого топлива:
Lд = Wд + L/0 (1 + 0,001d ) + b .
(70)
где W д - количество дымовых веществ, получаемых от сухой перегонки 1 кг топлива, кг/кг генерируемого топлива.
44
Численное значение Wд определяется через количество летучих веществ, получаемых при полной сухой перегонке дерева,
причем последнее равно 0,85 от массы загрузки. Летучие вещества, получаемые при дымогенерации, составляют примерно
60 % от всей массы летучих веществ полной сухой перегонки.
Так Wд = 0,6·0,85=0,51 кг/кг. Количество водяных паров, содержащихся в продуктах дымогенерации, составляет примерно 40 %
или Wâ = 0,2 кг/кг генерируемого топлива.
Масса водяных паров в смеси, покидающей зону дымогенерации, Wп , кг/кг генерируемого топлива:
(
)
Wп = Wв + 0,001d L/0 + b .
(71)
Массу остальной части – воздушно-дымовой смеси (кроме
водяного пара), покидающей рабочую зону дыиогенератора, условно называем сухой, L/ , кг/кг генерируемого топлива:
L/ = Lд - Wп .
(72)
А ее влагосодержание, d1 , кг/кг сухого воздуха:
d1 =
Wп
/
L
=
Wп
1
=
.
Lд - Wп Lд
-1
W
(73)
Теплосодержание этой смеси (ориентировочно), i1 , ккал/кг
сухого воздуха:
i1 = 0,24t1 + (595 + 0,47t1 )d1 .
(74)
Воздушно-дымовую смесь, выходящую из дымогенератора,
немедленно охлаждают, смешивая с холодным воздухом до t c , с
которой ее направляют в технологический аппарат. Численное
значение t c выбирают в зависимости от назначения процесса и
45
его режима. Количество свежего воздуха, L//0 , кг на 1 кг сухого
воздуха, покидающего рабочую зону:
L//0 =
d1 - d c
.
dc - d0
(75)
где dc –влагосодержание воздушно-дымовой смеси, покидающей дымогенератор, получаемое по I-d-диаграмме в зависимости от tc (dc = 0,045 кг/кг).
Масса воздушно-дымовой смеси, покидающей дымогенератор, Lоб , кг сухого воздуха/кг генерируемого топлива:
(
)
Lоб = L/0 + 1 × L/ .
(76)
Удельный объем смеси, покидающей дымогенератор,
или производительность вентилятора, отнесенная к 1 кг генерируемого топлива, Vд , м3/кг генерируемого топлива:
Vд = u 0 × Lоб ,
(77)
гдеu0 - удельный объем влажного воздуха, отнесенный к 1
кг сухого воздуха, м3/кг (u0 = 1,02 м3/кг).
Для случая, когда вместе с генерируемым топливом вводят
также топливо, подлежащее полному сгоранию для сухой перегонки, удельная производительность вентилятора, Vд/ , м3/кг всего
топлива:
Vд/ = Vд : (1 + b ) .
(78)
Производительность вентилятора, отсасывающего воздушно-дымовую смесь из дымогенератора, Vв , м3/ч:
Vв = Vд × B0 = Vд/ × B ,
46
(79)
где В0 –расход генерируемого топлива, кг/ч;
В – полный расход топлива дымогенератором, кг/ч
Контрольные вопросы
1. Опишите конструкцию термодымовой камеры КТД-100.
2. Расскажите принцип действия термодымовой камеры КТД-100.
3. Что нужно знать для расчета расхода топлива дымогенератором?
47
Подписано в печать 15.06.2009 г. Формат 60х801/16
Бумага кн.-журн. Усл. п.л. 2,9. Гарнитура Таймс.
Тираж 60 экз. Заказ №4026
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки»
Типография ФГОУ ВПО ВГАУ 394087, Воронеж, ул. Мичурина, 1
Информационная поддержка: http://tipograf.vsau.ru
Отпечатано с оригинал-макета заказчика. Ответственность за содержание
предоставленного оригинал-макета типография не несет.
Требования и пожелания излагайте авторам данного издания.
48
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа