Федеральное агентство по образованию
ГОУВПО
«Воронежская государственная технологическая академия»
К
афедра
машин и аппаратов пищевых производств
технологическое оборудование
Методические указания
и задания к контрольной работе № 1
Для студентов, обучающихся по направлению
260300 – «Технология сырья и продуктов
животного происхождения» (специальность
260303 – «Технология молока и молочных продуктов»),
заочной формы обучения
Воронеж
2008
УДК 637.132 (075.5)
Технологическое оборудование [Текст] : метод. указания и задания к контрольной работе № 1 / Воронеж. гос. технол. акад; сост.: В. Е. Игнатов, А. В. Журавлев. – Воронеж: ВГТА, 2008. – 24 с.
Методические указания и задания к контрольной работе разработаны в соответствии с требованиями ГОС ВПО подготовки инженеров по направлению 260300 – «Технология сырья и продуктов животного происхождения» (специальность 260303 – «Технология молока и молочных продуктов»). Они предназначены для закрепления теоретических знаний дисциплин цикла СД. Приведены варианты контрольных заданий, методические указания по их решению и рекомендуемая литература.
Библиогр.: 6 назв.
Составители:
доцент В. Е. Игнатов
ст. преподаватель А. В. Журавлев
Научный редактор профессор С. Т. Антипов
Рецензент ген. директор А. Г. Мордасов
(ООО «Гормолзавод «Воронежский»)
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Воронежской государственной технологической академии
© Игнатов В.Е.,
Журавлев А.В., 2008
© ГОУВПО «Воронежская
государственная
технологическая
академия», 2008
О
Методические указания
К выполнению контрольной работы необходимо приступать только после изучения соответствующих разделов теоретического курса. Контрольная работа выполняется в отдельной тетради с полями для замечаний преподавателя. Текстовая часть контрольной работы может быть написана от руки, отпечатана на машине или печатающих устройствах вывода ЭВМ.
Контрольная работа должна быть написана разборчиво, ручкой одного цвета, без редактирования с необходимыми пояснениями, показывающими, что студент разобрался во всех вопросах задания. Разрешается приводить ксерокопии поясняющих схем.
Контрольная работа выполняется по вариантам в соответствии с двумя последними цифрами номера зачетной. Индивидуальные задания к каждой контрольной работе и методика ее выполнения приведены в конце каждой задачи.
Оформление задачи включает цель работы; схематическое изображение рассчитываемой машины (аппарата), исходные данные для расчета; расчетную часть с сопровождением краткими пояснениями расчетных формул и обязательной ссылкой на используемую литературу; выводы; список использованных источников.
На обложке тетради обязательно указывается шифр зачетной книжки студента, Ф.,И.,О., номер группы.
Без указания шифра работа не рецензируется. Если работа не зачтена и присылается на повторное рецензирование, то к ней обязательно должен быть приложен предыдущий вариант с замечаниями. На зачет представляются полностью исправленные контрольные работы.
Задания к контрольной работе № 1 Контрольная задача № 1
Расчет трубопроводной системы для перекачивания молока и
основных параметров центробежного насоса
Задание. Определить диаметр трубопровода для перекачивания молока dв, м; избыточное давление, создаваемое насосом Н, Па; мощность, сообщаемую насосом перекачиваемому молоку Nр, Вт, и мощность электродвигателя насоса Nэ, Вт.
Исходные данные: по трубопроводу перекачивают молоко центробежным насосом в резервуар полезной вместимостью Vp, м3, за время , ч. Общая длина трубопровода L, м. На трубопроводе установлено: n1 проходных кранов, n2 трехходовых кранов и n3 поворотов на угол ,...°. Температура молока t, °С. Высота подъема продукта – H, м. Насос работает под наливом.
Методика расчета
Определяем объемный расход продукта V, м3/с, по зависимости:
.
Внутренний диаметр трубопровода dв, м [4]:
,
где
– скорость продукта, м/с. Рекомендуемая
скорость молока
=0,5…1,5
м/с; сливок
=0,3…0,5
м/с; обезжиренного молока, пахты, сыворотки
=1…2
м/с [2, 5].
Округляем полученное значение dв, м, до ближайшего стандартного значение из ряда: 0,025; 0,035; 0,050; 0,075; 0,100 м.
Рассчитываем
действительную скорость продукта
,
м/с, при стандартном значении диаметра
трубопровода:
.
.
Она должна находиться в рекомендуемом диапазоне. При несоблюдении этого условия выберите другое значение dв, м, и расчет повторите.
Критерий Рейнольдса:
,
где
– плотность продукта, кг/м3;
– динамическая вязкость продукта, Па·с
[5].
При Re 2320 – режим движения молока турбулентный;
Re < 2320 – режим движения молока ламинарный.
Гидравлическое сопротивление трения Нтр, Па, [3]:
,
где
тр
– коэффициент трения. Зависит от режима
течения молока.
При турбулентном
режиме
;
ламинарном
.
Потери напора в местных сопротивлениях Нм.с., Па, рассчитывается по формуле:
,
где
– сумма коэффициентов местных
сопротивлений;
– кинематические вязкости молока и
воды, м2/с,
[5].
Кинематическая вязкость (продукта, воды) определяется следующим образом:
.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений рассчитывается как:
,
где
– соответственно коэффициенты местных
сопротивлений при входе жидкости в
трубу, в проходном кране, трехходовом
кране, повороте трубопровода и выходе
жидкости.
Принимаем, что
краны полностью открыты, но при проходе
через них происходит сужение и расширение
струи. Для этого случая
[5]. Примите коэффициент местного
сопротивления на выходе из трубы
=1,0;
на входе – в зависимости от формы входной
кромки [3, 6].
Коэффициент
местного сопротивления
рассчитывается по формуле:
/90,
где
– угол поворота трубопровода по
заданию,...°;
– радиус поворота трубопровода, м;
отношение d/R
0,6.
Дополнительное давление на создание скоростного напора Нск, Па,
.
Полное гидравлическое сопротивление Но, Па, определяют по формуле [3]:
.
Избыточное давление Н, Па, которое должен создать насос:
,
где Н
– высота подъема молока по заданию, м;
– ускорение свободного падения, м/с2;
g
=9,81 м/с2.
Принимаем, что давление молока на входе в насос равно атмосферному. Тогда мощность, сообщаемая насосом перекачиваемому молоку Nр, Вт,
.
Мощность
электродвигателя на привод насоса
,
кВт, определяется по формуле [3]:
,
где
– КПД насоса; для центробежных насосов
=0,3…0,65;
поршневых –
=0,8…0,9.
Контрольные вопросы к задаче
Состав трубопроводов и коммуникационных линий.
Материал трубопроводов, устройства для соединения труб и изменения направления движения и управления потоком продукта, требования при их подборе.
Скорости продукта в трубопроводе и их обоснование. Методика расчета диаметра трубопровода.
Понятие – кавитация и учет ее при проектировании трубопроводов и установке насосов. Назначение уравнительных бачков.
Составляющие гидравлического сопротивления в трубопроводе и способы их уменьшения. Методика подбора насосов.
Таблица 1
Варианты индивидуальных заданий
Обозначение величины и ед. измерения |
Последняя цифра номера зачетной книжки |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
Vp , м3 |
6 |
5 |
7 |
9 |
8 |
20 |
14 |
3,5 |
10 |
13 |
, ч |
0,35 |
1 |
1,4 |
2,2 |
1,8 |
2,6 |
2,0 |
0,9 |
2,0 |
2,1 |
L, м |
20 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
H, м |
5 |
5,5 |
6,0 |
6,5 |
7 |
5 |
5,5 |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
t, °С |
8 |
8 |
8 |
10 |
10 |
10 |
12 |
12 |
14 |
14 |
|
Предпоследняя цифра номера зачетной книжки |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
n1 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
n2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
2 |
3 |
n3 |
2 |
3 |
2 |
1 |
2 |
3 |
2 |
1 |
3 |
2 |
, ° |
30 |
40 |
45 |
60 |
90 |
30 |
40 |
45 |
60 |
90 |
Продукт |
Молоко |
Сливки |
Обезжиренное молоко |
Молоко |
Сливки |
Обезжиренное молоко |
Молоко |
Сливки |
Обезжиренное молоко |
Молоко |