книги из ГПНТБ / Масликов, В. А. Технологическое оборудование производства растительных масел учеб. пособие

кроме направляющих втулок в днище чана, не имеет. При такой конструкции вал работает на деформацию кручения и растяже­ ния.

Вал приводится во вращение от электродвигателя 7 через муфту и трехступенчатый редуктор 8 с общим передаточным отношением редуктора 1:44,2.

Входной вал редуктора соединен с вертикальным валом при помощи продольно-свертной муфты, находящейся в первом ча­ не. В случае, когда под ножи попадает металл, то при заклини­ вании их срезаются болты, соединяющие половинки муфты. Однако соединительная муфта имеет большой недостаток: при разрыве болтов они попадают в чан, и в этом случае требуется полная его разгрузка.

Жаровни устанавливают на специальном стеллаже.

мятки перед прессованием; в отличие от жаровни Ж-6 пятичан­ ная жаровня имеет большую поверхность нагрева при меньшем количестве чанов (пять чанов). Увеличенная поверхность нагре­ ва позволяет удалить больше влаги. В основном конструкция этой жаровни сходна с конструкцией жаровни Ж-6. Рассмотрим отличительные особенности ее.

Чаны изготовляют из стали марки Ст. 6 при помощи свар­ ки. Внутренний диаметр чанов 2000 мм и высота 650 мм. Паро­ вая рубашка установлена не только на днище, но и на обечайке

сложную деформацию — кручение и сжатие; при плохом состо­ янии направляющих втулок в днищах чанов вал работает так­ же на кручение и продольный изгиб. При этом виде дефор­ мации требуется больший диаметр вала, чем в жаровне Ж-6.

201

Вертикальный вал приводится в движение от индивидуаль­ ного электродвигателя через клиноременную передачу и пару конических шестерен с передаточным отношением 1:4,26 и име­ ет частоту вращения 35,7 об/мин.

Недостатками чанных жаровен являются: большие габариты, большая металлоемкость, относительно низкий коэффициент теплопередачи, неудовлетворительная работа автоматических перепусков.

ШНЕКОВЫЕ ЖАРОВНИ

Для некоторых конструкций шнековых прессов (МПЭ-1, МПЭ-2 и МП-21) сконструированы специальные шнековые жа­ ровни, которые имеют значительно меньшие габариты по срав­ нению с чанными жаровнями и обычно монтируются на самом прессе. При эксплуатации их оказалось, что они не обеспечива­ ют испарения достаточного количества влаги из мезги. Кроме того, время нахождения мятки в жаровне этого типа небольшое (в жаровне МП-21 до 40 мин); для хлопковых семян этого вре­ мени недостаточно для связывания госсипола, содержащегося в семенах.

Шнековые жаровни выполняют в виде шнеков с различными поверхностями нагрева в зависимости от мощности пресса, ко­ торый данная жаровня обслуживает. Так, например, шнековый пресс МПЭ-1 имеет жаровню с поверхностью нагрева 1,2 м2, жа­ ровня к прессу МПЭ-2 имеет поверхность нагрева 9,5 м2, а жа­ ровня к прессу МП-21 — 14,25 м2.

Понятно, что жаровня с поверхностью нагрева 1,2 м2 к прессу МПЭ-1 не может обеспечить проведение полного цикла жаре­ ния; она выполняет только функцию подогревателя. Даже жа ровня к прессу МП-21, имеющая поверхность нагрева 14,25 м2, не может обеспечить испарение необходимого количества влаги из мезги. Поэтому перед шнековыми жаровнями устанавливают обычные чанные жаровни, в которых полностью (для пресса МПЭ-1) или частично (для пресса МП-21) протекает жарение.

202

Жаровня к прессу МП-21 (рис. V-10) состоит из двух частей: собственно жаровни 1 и темперирующего аппарата 2. Основную нагрузку по жарению несет собственно жаровня; темперирую­

щий аппарат предназначен для доведения кондиции мезги до требуемой величины.

Собственно жаровня представляет собой барабан 3 с внут­ ренним диаметром 900 мм и длиной 3740 мм. Весь барабан ок­

ружен паровой рубашкой 4, образующей поверхность нагрева Ю,2о м2. Внутри барабана по его горизонтальной оси установ­ лен вал 5, имеющий частоту вращения 32 об/мин. На валу ук­ реплена ленточная мешалка 6 специальной конструкции для перемешивания и транспортирования мезги. Барабан имеет три люка, через которые производится его естественная аспирация.

Сверху барабана, так же как и в жаровне к прессу МПЭ-1, помещен шнековый питатель 7, который приводится во враще­ ние от вала барабана. В шнековом питателе поступающий ма­ териал при надобности может быть увлажнен острым паром или водой. Вал жаровни приводится во вращение от индивиду­

ального электродвигателя мощностью 6 кВт через редуктор и цепную передачу.

Ниже барабана помещен темперирующий аппарат — цилиндр диаметром 385 мм и длиной около 4000 мм. Этот цилиндр окру­ жен паровой рубашкой, создающей дополнительную поверх­

2 0 3

ность нагрева 4 м2. Внутри цилиндра помещен вал с ленточной мешалкой, работающий при частоте вращения 84 об/мин. Этот вал приводится во вращение от вала барабана через цепную передачу. Цилиндр имеет один патрубок для аспирации и сое­ динен с барабаном перепускной течкой 8 с питателем; последний приводится в движение от цепной передачи при помощи специ­ ального червячного механизма, который может изменять часто­ ту вращения от 0 до 6,35 об/мин; благодаря этому регулирует­ ся время нахождения мезги в жаровне.

Мятка, поступающая из питателя в барабан, интенсивно пе­ ремешивается мешалкой и постепенно перемещается в другой конец его. Отсюда по перепускному лотку мятка переходит з темперирующий аппарат. В этом аппарате мезга лопастной ме­ шалкой перемещается к выходу и выталкивается в пресс. В тем­ перирующем аппарате имеется окно, через которое выходит мез­ га в случае перегрузки машины.

Общее время нахождения мезги в жаровне и в темперирую­ щем аппарате составляет 38—40 мин. Несмотря на относитель­

веден процесс жарения. Обычно устанавливают групповую чанную жаровню, исходя из ориентировочного расчета 0,75 чана на каждый пресс. Более точно этот вопрос решается тепловым расчетом.

рукции коэффициент теплоотдачи от стенки к мезге для шнеко­ вых жаровен иной. По замерам автора, при переработке под­ солнечной мятки в шнековых жаровнях коэффициент теплоот­ дачи от стенки к мезге колеблется в пределах 25—70 Вт/(м2-К).

В последнее время появилась тенденция заменять шнековые жаровни к прессам обычными чанными жаровнями, которые ра­ ботают лучше.

КИНЕТИКА ПРОЦЕССА ЖАРЕНИЯ

Как указывалось ранее, жарение протекает в два периода: увлажнение и сушка мятки. Увлажнение занимает 15—20% все­ го времени жарения, сушка — 85—80% •

Таким образом, чтобы сократить время процесса жарения, нужно идти по пути ускорения процесса сушки мезги; для этого нужно знать кинетику процесса кондуктивной сушки, сопровож­ даемой перемешиванием материала. На скорость этого процесса оказывают влияние начальная влажность мятки, температура греющей поверхности (давление пара), высота слоя мятки в чане и частота вращения мешалки.

2 0 4

Согласно проведенным исследованиям [51], установлено, что указанные факторы оказывают различное влияние на ско­

ная влажность мезги (см. кривую скорости сушки).

Температура греющей по­ верхности оказывает замет­ ное влияние на скорость сушки, что видно из рис. V-12. При повышении тем­ пературы греющей поверх­ ности (или — что то же — при повышении давления греющего пара) скорость сушки заметно возрас­ тает.

Значительно большее влияние на скорость жаре­ ния оказывает частота вра­ щения мешалки. При пере­ мешивании материал равно­ мернее и быстрее прогрева­ ется, и поэтому скорость процесса сушки возрастает

(рис. V-13).

И наконец, самое боль­ шое влияние на скорость жарения оказывает высота

слоя мезги в чане (рис. V-14): при увеличении высоты слоя мез­ ги в чане скорость процесса резко снижается.

Кривые скорости сушки мятки при различных режимах жа­ рения имеют одинаковый вид, и периода постоянной скорости сушки на этих кривых не наблюдается. Вызвано это тем, что материал не содержит свободной влаги, т. е. влажность материа­ ла не превышает гигроскопическую влажность, которая для подсолнечной мятки равна не менее 40%, в то время как в про­ цессе жарения подсолнечная мятка увлажняется максимум ло

2 0 5

9,5%. Таким образом, при жарении влага удаляется во второй период сушки, т. е. в период падающей скорости сушки.

Следует отметить еще одну особенность сушки при процессе

мого для второго периода процесса жарения. Известно, что кри­ вая сушки в полулогарифмических координатах выравнивается в прямую линию, и числовое значение тангенса угла ее наклона равно коэффициенту сушки.

В случае жарения ktp= 0, поэтому

2 0 6

Затем отрезок на дополнительной шкале 6, соответствующий разности между 32 об/мин и принятой частотой вращения ме­ шалки, переносят в полученную точку б на шкале 5, откладывая его вверх или вниз по шкале от точки б. Если частота вращения мешалки принята менее 32 об/мин, то отрезок откладывают вверх от точки, при большей частоте — вниз.

(7, Off//

4г

Ю-:

го-\

Ж-г

П

Рис. V—15. Номограмма для определения коэффици­ ента сушки при жарении:

Из вновь полученной точки в проводят прямую так, чтобы она проходила через точку а на вспомогательной шкале 4\ пе­ ресечение проводимой прямой со шкалой 3 даст значение ко­ эффициента сушки при принятой частоте вращения мешалки.

ОСНО ВЫ РАСЧЕТА Ж А Р О В ЕН

Расчет жаровни состоит из трех частей: конструктивного, ме­

Разделив количество мезги, прошедшее через жаровню за время сушки, на число чанов, находят количество мятки в чане. Задавшись диаметром чана, определяют высоту слоя мезги в чане, или же, задавшись высотой слоя мезги, определяют диа­ метр чана.

После определения размеров чанов приступают к их меха­

208

ническому расчету в соответствии с условиями, в которых рабо­ тает обечайка или днище, по известным формулам. Решение этих вопросов позволяет найти оптимальные размеры днища и обечайки чана.

Мощность, необходимая для привода мешалки, может быть определена по приближенному эмпирическому уравнению [52].

N = pv (о,523]/ п — 0 nL3-1 Я2’25 6 sin сх (о, 11 — 1,6-Ю-5 т) £, (V—10)

гдеру — объемная масса мезги, кг/м3;

т— время жарения, с;

п— частота вращения ножей, об/мин; L — длина ножей, м;

b — средняя высота ножа, м;

а— угол наклона ножа к горизонту; Я — высота слоя мятки над ножом, м.

; — коэффициент формы лопасти. При прямоугольной лопасти £=1,0, при лопасти с переменным углом наклона £= 0,76-ь0,80.

Необходимую мощность определяют для каждого чана; об­ щую мощность для жаровни получают в результате суммирова­ ния ее по чанам.

После этого проводят тепловой расчет. Цель теплового рас­ чета — определить количество пара, потребное на жарение, и необходимую поверхность нагрева.

Чтобы определить количество потребного пара, составляют тепловой баланс. При этом выделяют такую составную часть мезги, масса которой в течение всего процесса не изменяется. Такой неизменной частью является сухое жирное вещество ее.

Теплоемкость сухого жирного вещества мятки

По исследованию Р. Ф. Скаковского [81], теплопровод­ ность и температуропроводность подсолнечной мятки вычисля­ ются по следующим формулам:

где w — влажность мятки, %; при абсолютно сухом состоянии ш = 0; t —температура, при которой определяется характеристика, °С.

Тепловой баланс составляют отдельно для первого чана и отдельно для всех остальных сушильных чанов. Ниже приведе­ на схема баланса первого чана жаровни.

Приход тепла (в Д ж ):

1)с сухим жирным веществом мятки Qf,

2)с влагой в мятке Q2\

3)с влагой, введенной при увлажнении, Q3;

4)с влагой, введенной при пропаривании, Q4;

5)с воздухом, просачивающимся в чан, Qs;

6)с паром, поступающим в рубашку, Q6.

Расход тепла (в Д ж ):

1)с сухим жирным веществом мезги Q7;

2)с влагой в мезге Qs;

3)с испарившейся влагой Q9;

4)с воздухом, уходящим из чана, Qi0;

5)с конденсатом пара из рубашки Qn;

6)теплопотери Q^-

Рассмотрим статьи прихода.

1. П р и х о д т е п л а с с у х и м ж и р н ы м в е щ е с т в о м м я т к и:

Q 1= mct1.

2. П р и х о д т е п л а с в л а г о й в м я т к е :

210