Технологическое оборудование молочной отрасли Практикум для студентов направления подготовки 15.03.02 Технологические машины и оборудование

l – длина труб, м;

n – количество труб в обоих цилиндрах теплообменника; tк,tн - начальная и конечная температуры продукта, °С;

- плотность жидкости, кг/м3; К - коэффициент теплопередачи.

Коэффициент теплопередачи определяют по следующей формуле:

1/ 1 + δст/ ст + + δзаг/ заг 1/ 2

где 1, 2 ( Вт/(м2- К) – коэффициенты теплоотдачи продукта и пара; δст– толщина стенки, δст = 0,002 м;

ст - коэффициент теплопроводности материала стенки (нержавеющая сталь), Вт/(м-К); δзаг – толщина слоя загрязнения δзаг =10-4 м;

11

заг – коэффициент теплопроводности слоя загрязнения, заг= 3 Вт/(м-К). Коэффициент теплоотдачи 2 от стенки к нагреваемому продукту находится по формуле:

где - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К);

Nu – критерий Нуссельта, определяется по критериальному уравнению (для

где - коэффициент кинематической вязкости жидкости, м2/с. Коэффициент теплоотдачи 1 находят по формуле, полученной

из критериального уравнения, описывающего теплоотдачу при обогреве водяным паром:

ε - эмпирический коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи в пучке труб по сравнению с одной трубой, ε = 0,8;

∆t1 - разность температур пара и наружной стенки, °С.

Ввиду того, что в уравнении (3.9) величина ∆t1, неизвестна, задаются несколькими значениями: ∆t1 ( ∆t1=0,1∆tср; ∆t1=0,15∆tср; ∆t1=0,2∆tср;...) определяют соответствующие значения 1, а затем по уравнению (3.4) - коэффициент теплопередачи К.

После этого определяют величину удельного теплового потока:

12

Далее на миллиметровой бумаге строится нагрузочная характеристика в виде графика ∆t = f(q), по известной величине ∆t ср определяется значение удельного теплового потока q и по формуле рассчитывается коэффициент теплопередачи:

К= q/∆t ср (Вт/(м2-К)) (3.12)

Подставляя вычисленный коэффициент по уравнению (3.2) находят фактическую производительность теплообменника.

Контрольные вопросы

1.По каким признакам можно провести классификацию трубчатых теплообменных аппаратов?

2.Какие преимущества имеют трубчатые теплообменники перед другими аппаратами?

3.Какие элементы используются для подачи и отвода теплоносителя?

4.Как можно изменить температуру тепловой обработки?

5.Какими приборами автоматики оснащаются трубчатые теплообменные установки?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 «СЕПАРАТОРЫ С РУЧНОЙ ВЫГРУЗКОЙ ОСАДКА»

Цель работы: изучение конструкции и принципа действия сепараторов для молока и молочных продуктов.

Используемое оборудование: полугерметичный сепаратор-молокоочиститель ОМА3М, полугерметичный сепаратор-сливкоотделитель СПМФ-2000, открытый сепаратор СОМ-3-1000, приспособления для сборки и разборки, измерительный инструмент.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Выполнить схему классификации сепараторов с ручной выгрузкой осадка.

2.Разобрать открытый сепаратор-сливкоотделитель СОМ-3-1000, рассмотреть конструкцию его основных элементов: станины, приемноотводящего устройства, приводного механизма, барабана. Вычертить кинематическую схему.

3.Разобрать полугерметичный сепаратор-сливкоотделитель СПМФ-2000.

13

Рассмотреть конструкцию его основных элементов: станины, приемноотводящего устройства, приводного механизма, барабана, контрольно – измерительных приборов. Отметить различие в комплектации и конструкции составных частей сепараторов СПМФ-2000 и СОМ-3-1000. Сделать эскиз барабана и вычертить кинематическую схему.

4. Разобрать полугерметичный сепаратор-молокоочиститель ОМА3М (без приводного механизма). Рассмотреть конструкцию его основных элементов: станины, приемно-отводящего устройства, барабана, контрольно – измерительных приборов. Отметить различие в комплектации и конструкции составных частей сепараторов СПМФ-2000 и ОМА3М. Выполнить эскиз барабана.

5. Произвести необходимые замеры барабана сепаратора ОМА3М и выполнить проверочный расчет его производительности по следующей формуле:

6. Определить давление, создаваемое напорным диском заданного полугерметичного сепаратора:

h – высота столба жидкости (разность между краем диска и внутренним радиусом кольца жидкости), м; ρ– плотность жидкости, кг/см3;

Ввиду того, что в уравнении (4.2) величина h, неизвестна, задаются несколькими значениями h ( 0, 004; 0,006; 0,008; 0,01; 0,012; 0,014) и

определяют p.

Далее на миллиметровой бумаге строится напорная характеристика в виде графика p = f(h).

Контрольные вопросы

1.Чем отличаются между собой открытые и полугерметичные сепараторы, молокоочистители и сливкоотделители?

2.Зачем в приводе барабана сепаратора используется центробежная фрикционная муфта?

3.Какова частота вращения барабана сепаратора? С помощью каких приборов можно ее контролировать?

14

4.В чем состоит принцип действия ротаметра?

5.Как можно контролировать уровень масла в картере?

6.Зачем верхний подшипник имеет упругую опору?

7.Почему положение элементов барабана сепаратора строго фиксировано?

8.Как можно регулировать жирность сливок в сепараторахсливкоотделителях?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 «САМОРАЗГРУЖАЮЩИЕСЯ СЕПАРАТОРЫ»

Цель работы: изучение конструкции и принципа действия саморазгружающихся сепараторов для молока и молочных продуктов. Используемое оборудование: саморазгружающийся сепараторсливкоотделитель ОСН-С, измерительный инструмент.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Выполнить схему классификации саморазгружающихся сепараторов.

2.Рассмотреть конструкцию барабана сепаратора, внешнюю и внутреннюю гидравлические системы. Отметить различие в конструкции барабанов сепараторов-сливкоотделителей ОСН-С и СПМФ-2000. Выполнить эскиз барабана и схему гидравлической системы.

Произвести замер следующих параметров:

R1 - внутренний радиус капролоновой прокладки, м;

R2 - внутренний радиус корпуса (основания) барабана, м;

R3 – радиус расположения осей отверстий для подачи буферной воды под подвижное днище, м;

Rм , Rб – больший и меньший радиусы образующей тарелки, м.

Определить коэффициент надежности герметизации Кг (его величина должна

быть не менее 2,5):

3.Для характеристики разгрузочного устройства определить следующие величины:

- число разгрузочных окон (щелей); - долю длины щелей во внутреннем периметре основания барабана,%;

- суммарную площадь разгрузочных щелей на внутренней поверхности основания барабана, м2 (при определении суммарной площади разгрузочных щелей необходимо учесть, что при частичной разгрузке высота щели не превышает 0,5... 1,5 мм).

4.Определить количество осадка, выбрасываемое из барабана при частичной

15

Полученное значение V сравнить с паспортной величиной и сделать вывод.

5. Рассмотреть основные элементы привода барабана и начертить кинематическую схему.

Контрольные вопросы

1.Как можно охарактеризовать способ разгрузки сепаратора ОСН-С?

2.Какие отличия имеет барабан сепаратора ОСН-С по сравнению с сепаратором СПМФ-2000?

3.Какие элементы входят во внешнюю гидросистему?

4.Как можно изменить время разгрузки?

5.Какие позиции имеет трехходовой кран на подаче воды?

6.Зачем установлена упругая муфта?

7.Какова последовательность действий при разгрузке в ручном режиме работы?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 «ГОМОГЕНИЗАТОРЫ»

Цель работы: изучение конструкции и принципа действия гомогенизаторов клапанного типа для молока и молочных продуктов.

Используемое оборудование: гомогенизатор А1-ОГМ, измерительный инструмент.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Выполнить схему классификации гомогенизаторов.

2.Рассмотреть конструкцию основных элементов гомогенизатора А1-ОГМ: станины, кривошипно-шатунного механизма, плунжерного блока, гомогенизирующей головки. Выполнить эскиз гомогенизирующей головки, гидравлическую и кинематическую схему. Привести их краткое описание.

3.Произвести необходимые замеры и определить производительность гомогенизатора по следующей формуле:

16

где: f– площадь сечения плунжера, м2; z – количество плунжеров;

S – длина хода плунжера, S = 0, 023 м;

n – частота вращения вала, n = 350 об/мин; φ = 0,8 – объемный к.п.д.

4. Определить удельное давление на подшипники скольжения нижних головок шатуна:

Контрольные вопросы

1.Из каких основных узлов состоит клапанный гомогенизатор?

2.Какие элементы привода используются для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное?

3.Как идет смазка подвижных сочленений?

4.Какие элементы составляют гидросистему?

5.Как можно регулировать давление гомогенизации?

6.Зачем устанавливается двухступенчатая гомогенизирующая головка?

7.Что чаще всего выходит из строя в гомогенизаторах?

17

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 «СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ ТИПОВОГО

ОБЩЕТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ»

Цель работы: освоение методики поиска и подбора технологического оборудования. Сравнительный анализ технико-экономических показателей работы оборудования.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Предварительно подготовить список источников (каталоги, справочники, периодические издания и т.д.), содержащих сведения об общетехнологическом оборудовании (характеристика и технические показатели).

2.Выполнить принципиальную схему работы заданного аппарата (машины, установки) и описать ее.

3.Описать возникновение и эволюцию конструкции заданного аппарата (машины, установки).

4.Привести машинно-аппаратурную схему, в которую он входит. Охарактеризовать его технологическое назначение и место в технологической схеме.

5.Составить перечень технологического оборудования участка завода,

6.Рассчитать капитальные и эксплуатационные затраты и свести их в табл. 5.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА

1. Суммарные приведенные затраты 3 (в руб,/год) определяют по формуле:

где 3 - изменяющаяся часть эксплуатационных расходов на оборудование, руб/год ; Е - нормативный коэффициент эффективности окупаемости капитальных

затрат (для молочной промышленности Е=0,08 - 0,1); К - капитальные затраты, руб. (принимаются равными стоимости

где: Сп (руб./год ) - сумма затрат, складывающаяся из затрат на элек-

18

М - расход энергоносителя (электроэнергии, пара, воды, холода); сэ - стоимость 1 кВтч электроэнергии (1т пара, 1 м3 воды, 1 тыс. ккал холода),

(стоимость энергозатрат берется по реальным, действующим на настоящее время тарифам), руб .

Таблица 5 Сравнительные технико-экономические показатели оборудования

7.Рассчитать удельные технико-экономические показатели оборудования,

приведенного в табл. 5, в расчете на единицу производительности оборудования (единицу вырабатываемого продукта: 1 т; 1 м3). Результаты расчетов свести в таблицу аналогичную табл.5.

8.Выбрать аппарат (установку, машину), которая имеет наилучшие техникоэкономические показатели. Сделать выводы.

9.Привести компоновку оборудования заданного участка.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Курочкин А.А., Лященко В.В. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства. – М.: Колос, 2001.- 438 с.

Волчков И. И. Сепараторы для молока и молочных продуктов. М., Пищевая промышленность, 1975, 223 с,

2.Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность,1983.- 431 с.

3.Липатов Н.Н. Руководство к лабораторным и практическим занятиям по

19

курсу "Оборудование предприятий молочной промышленности".-М: Пищевая промышленность, 1978 - 287с.

4.Волчков И.И., Волчков В. И. Насосы для молока и молочных продуктов. - М: Пищевая промышленность, 1980.- 208 с.

5.Сепараторы. Учебное пособие по дисциплине "Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности"; Сост. Фиалкова Е.А. и др. - Вологда: ИЦ ВГМХА, 2000.- 42с.

6. Отраслевой каталог. Оборудование технологическое для молочной промышленности. .-М: ВНИИТЭМР, 1987. – 694 с.

7.Каталог. Технологическое оборудование для предприятий молочной промышленности. .-М: АгроНИИТЭИИТО, 1990. – 258 с.

8.Каталог изготавливаемого и поставляемого оборудования.-М: Протемол, 2003. – 67 с.

Приложения 1

Зависимость удельной нагрузки нажимной втулки на набивку от давления жидкости

20