4.3 Определение параметров фильтра

Для определения конструктивных параметров фильтра проводим следующие расчеты.

Производительность доильной установки за 1 час G = 2700 л/час = 2,7 м³/час.

Количество молока за одно доение определяется по формуле:

,

где Т - продолжительность разового доения расчетного поголовья, мин.

л

Одной из расчетных величин фильтрации является объем влажного осадка при 1 часе 50 минут работы 0,5 м³ определяем по формуле:

,

где V - объем влажного осадка, м³/ м³

Vo - объем осадка, м³ [18];

Vж - объем фильтрата, м³ ;

м³/ м³,

Динамический коэффициент вязкости фильтра принимаем:

 = 9,806  10^-6 Нмин/м² [18].

Коэффициенты: удельного сопротивления осадка r = 5  10¹⁴ л/м², сопротивление ткани  = 2  10¹¹ 1/л (по опытным данным) [18].

При промывки осадка на фильтре расход воды составляет 1,5 м³ на 1м³ осадка [18].

Принимаем, что вязкость промывного фильтра равна вязкости фильтрата. Промывка идет при том же давлении, что и фильтрование. При этих условиях коэффициент промывки по уравнению:

А = а₀  V,

где а₀ - расход воды, м³ на 1 м³ осадка;

А = 1,5  0,5 = 0,75 м³.

Принимаем продолжительность фильтрации Q = 110 минут, промывки -Qn = 40 минут разборки и сборки фильтрата Qу = 30 минут, полный цикл фильтрования составит Q₁.

Q₁ = 110 + 40 + 30 = 180 мин.

Разность давлений при фильтрации

3  10⁴ кгс/м² [3  9,806  10⁴ Н/м²] [7].

Производительность 1м² фильтрующей поверхности по фильтрату определяют по уравнению:

, м³/м²

Уравнение при р = const, справедливо для фильтрации на движущейся фильтрующей перегородках К=4 [18]. Уравнение применимо для режима фильтрации при постоянной разности давлений и переменной скорости фильтрации.

, м³/м²

Поверхность фильтрации определяют по формуле:

, м²

где Vж - объем фильтрата, м³

Vж = Vc - Vo , м³ [18]

Vc - объем данной системы, м³;

Vo - объем влажного осадка, м³;

Vж - 4,95 - 0,5 = 4,45 м³;

Qp - время работы фильтра, мин;

м²

Определяем толщину слоя осадка по следующей формуле:

h = V  V₁ , м

h = 0,117  0,049 = 0,0057 м  6 мм

4.4 Прочностной расчет фильтра очистки молока

Рассмотрим случай, когда фильтр работает на сжатие, так как давление внутри фильтра ниже атмосферного и составляет 0,5 атмосферы (давление в молокопроводе).

Определяем толщину стенок цилиндрической обечайки фильтра молочной очистки h_k по формуле:

;

где р_о - давление над поверхностью жидкости, Мпа;

r - внутренний радиус аппарата, м ;

[] - допускаемое напряжение на сжатие, Мпа;

 - коэффициент уменьшения допускаемого напряжения при про-

дольном изгибе ,  = 0,7 [21];

С - коэффициент запаса, м .

Фильтр очистки молока изготовлен из нержавеющей стали Х18Н9Т для пищевой промышленности.

Допускаемое напряжение на сжатие стали Х18Н9Т, [] = 200Мпа [20].

Коэффициент запаса С принимаем 3 мм, так как фильтр не всегда заполнен жидкостью, а следовательно имеет переменное давление.

;

Принимаем толщину стенки h_ст = 3 мм.

Верхнее днище применяем выпускное. Толщина стенки его определяется по формуле:

,

где Dв - внутренний диаметр днища, м;

Н - высота днища, м;

,

Принимаем толщину верхнего днища hв = 3мм.

Нижнее днище - полуконическое, толщину конического днища hg определяем по уравнению:

,

где  - вес единицы объема жидкости, находящейся в аппарате, кг/м³;

h₁ - высота цилиндрической части фильтра, м (рис. );

Dв - внутренний диаметр фильтра, м;

 - угол раствора конической части, ;

,

Принимаем толщину нижнего днища

hg = 5 мм.

Рисунок 3.Расчетная схема корпуса фильтра очистки молока .