Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Абразивная обработка картофеля и овощей с дискретным энергоподводом. Монография
.pdf
z x y( ) 5.305107 y2 8.867105 y 0.007
x2 5
Рис. 3.6. Зависимость остаточной массы картофеля от ориентации полос и
времени очистки
Оба построенных графика демонстрируют явную нелинейность относительно времени очистки. Для того чтобы можно было их использовать для
практических целей, достаточно представить их в виде линий уровня спроектированных на горизонтальную поверхность. Причем это можно сделать не только для выбранных случаев: свежеубранный картофель и сплошное покрытие, но
и для любых случаев представляющих в данный момент интерес для производства.
В этом случае, зная срок хранения (сезон очистки) для любого количества остаточной массы, регламентированной количеством отходов в этот сезон
можно выбрать время очистки для данного типа рабочих органов.
В другой ситуации по заданному времени очистки можно выбирать конфигурацию рабочих органов для картофеля очищаемого в том или ином сезоне.
91
z
z
z x y( ) 5.305107 y2 8.867105 y 0.007
x2 5
z x y( ) 0.0007y 0.0071( ) x2 5
а) б)
Рис. 3.7 Номограммы для выбора режимов очистки картофеля для различных сезонов и различных рабочих органов:
а) - выбор времени очистки для данного типа рабочих органов;
б) - выбор конфигурации рабочих органов для того или иного сезона.
92
4. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ АБРАЗИВНЫХ АППАРАТОВ
И ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ КАРТОФЕЛЯ
4.1. Общий подход к оценке экономической эффективности
совершенствования импульсных процессов и аппаратов
К числу достоинств импульсных способов и аппаратов переработки пи-
щевого сырья безусловно относится их пониженная ресурсоемкость.
Под ресурсоемкостью продукции понимают совокупность свойств продукции, характеризующих суммарные затраты ресурсов различного вида и назначения, применяемых для создания и использования изделия. При этом создание и использование изделия может быть охарактеризовано понятиями ресурсопотребление и ресурсосбережение.
Ресурсопотреблением называют преобразование ресурсов определенных
видов при заданных условиях реализации технологического процесса или работы данного вида аппарата.
Ресурсосбережением считают совокупность мероприятий, снижающих
ресурсопотребление при реализации данного вида технологического процесса
или работы аппарата при заданных условиях.
Приведенные определения свидетельствуют о том, что всесторонняя экономия материальных средств должна предусматриваться на всех без исключения жизненных этапах любых процессов и аппаратов: разработке, изготовлении, эксплуатации и утилизации отходов.
В соответствии с введенным понятием ресурсосбережения оценка эффективности используемых при производстве рыбопродуктов процессов и аппаратов должна учитывать не только более полное использование сырья, что
безусловно важно, но и расход других ресурсов: энергии, вспомогательных материалов, ручного труда и др.
С этой точки зрения наиболее приемлемым подходом для такой общей
оценки можно принять следующий [19].
93
Пусть при использовании результатов проведенных научных исследований определенный аппарат снизил количество отходов пищевого сырья при
переработке с n0 до n1. Покажем каким образом использование этих результатов
влияет на общую эффективность реализуемого аппаратом процесса.
Откорректируем объем перерабатываемого сырья с точки зрения получения "на выходе" одного и того же количества готового продукта А. С этой целью можно записать
А = a0 (1-n0) = a1(1-n1),
откуда следует, что новый объем переработки сырья определится как
a1 = a0(1-n0)/(1-n1),
где a0 - первоначальный объем переработки сырья;
n0 и n1 - доля отходов на базовом и усовершенствованном оборудовании,
соответственно.
Пусть использование новшества привело к увеличению стоимости оборудования с С до C1=A1C.
С учетом этих изменений балансовая стоимость оборудования определится (с затратами на доставку и монтаж) соотношениями А2С и A2C1, для
базового и усовершенствованного образцов оборудования, соответственно.
Сопутствующие капитальные вложения в этом случае определятся как
К
С и K1=A3C1=A3A1C.
0=А3
В составе эксплуатационных затрат рассмотрим
- амортизационные отчисления;
- затраты на текущий ремонт и техобслуживание;
- стоимость электроэнергии;
- стоимость спецодежды.
Амортизационные отчисления и отчисления на капремонт оборудования
составят
А
Kр1 = A5A
мо =А4
АзС; А
2С1
= А4АзС1 = А4АзА
м1
= A5A2A1C.
С; Кро = А
1
94
5А2
С;
Затраты на текущий ремонт и техобслуживание определяются величиной
амортизационных отчислений и составят
Т
= А6А
ро
мо
; Т
= А6А
р1
м1
.
Затраты на электроэнергию рассчитывают, исходя из потребляемой мощности, годового времени работы оборудования и стоимости киловаттчаса электроэнергии, причем коэффициент загруженности оборудования определяется
дневной нормой переработки сырья и производительностью оборудования.
Производительность нового оборудования можно определить из следующих соображений. Энергозатраты определяются количеством отделенных
при переработке частичек, так как все они вступают в контакт с рабочими органами. При одинаковой мощности используемых электродвигателей за единицу времени на базовом и новом образцах оборудования должно быть отделено
одинаковое количество отходов, следовательно P nо = P1 n1.
Таким образом, для энергозатрат получаем Э
Э
= А7 (а1 /Р1) = А7 (ао /Р)(1-no)n1 /[(1-n1)no].
з1
зо
= А
(ао /Р);
7
Заработная плата рабочего, обслуживающего оборудование, с соответствующими начислениями также зависит от фактически отработанного времени,
то есть объема переработки сырья и производительности машины
Зпо = А8 (ао/Р); 3п1 =A8 (a1/P1).
Аналогичным образом определяются затраты на спецодежду
С
= А9(ао/Р); C
оо
= A9(a1/P1).
о1
Учет показателей надежности, в частности долговечности, произведем
введением в анализ коэффициентов реновации, определяющихся, как известно,
формулой
R = Е/[(1+Е)T-1],
где Е - норматив приведения (Е=О.1);
Т - срок службы оборудования, лет.
Используя приведенные соотношения, известную формулу для
оценки эффективности нового оборудования
95
))((
))(1()))(1((
1)1(
)1)(1(
)(
1
)1(
)(
364343521
)1(
1
)(
1)1(
1
1987
1
987
н
E
E
nn
nnA
nnP
AAAA
н
nP
AAAA
н
E
E
o
ECA
EAAAAAAAAACEnСЭ
m
T
o
oo
oo
T
1
)()(
)(
)(
0
1
1221
10
1
ЗЗЭ
н
н
н
нo
ER
ККЕИИ
ER
ER
В
В
)(
1)1(
н
m
Т
Е
Е
E
Э
к
Э
1.1 (4.1)
можно переписать, с учетом стоимости высвобожденного сырья, в виде
Окончательно, в расчете на суточную норму переработанного сырья, выражение для экономической эффективности запишется таким образом
(4.3)
где С - стоимость базового образца оборудования;
(4.2)
А - объем переработанного сырья "на выходе";
Р - производительность базового образца;
Т - срок службы базового образца;
m - коэффициент повышения срока службы нового образца;
nо- коэффициент потерь сырья базового образца;
n1- коэффициент потерь сырья нового образца;
Eн- нормативный коэффициент эффективности капвложений;
А0- стоимость одного килограмма сырья;
А1- коэффициент повышения стоимости нового образца;
А2- коэффициент поправки на доставку и монтаж;
А
- коэффициент сопутствующих капвложений;
3
А4- коэффициент амортизационных отчислений;
А
- коэффициент отчислений на капитальный ремонт;
5
А
- коэффициент отчислений на техобслуживание;
6
А7- коэффициент энергозатрат;
A8- коэффициент заработной платы;
А9- коэффициент затрат на спецодежду.
96
Анализ полученного соотношения с численными параметрами соответствующими картофелечистке типа МОК 250 и ее усовершенствованному образцу
для очистки картофеля и овощей с одновременным изменением параметров ресурсосбережения и срока службы для различных объемов переработки и разной
стоимости сырья проводился с использованием пакета прикладных программ
Excel.
Проведенные расчеты показывают, что при определенных значениях показателя ресурсосбережения (n) работа аппарата убыточна. То же самое можно
сказать о зависимости эффективности работы аппарата от его срока службы.
Дополнительный анализ этих данных показывает, что изменение количества отходов при переработке продуктов питания сказывается на эффективности работы аппарата более существенно, чем повышение стоимости перерабатываемого сырья или даже изменение объема переработки продукта.
Это еще раз говорит о важности ресурсосбережения для повышения общей эффективности работы аппаратов для переработки продуктов питания.
4.2. Рекомендации по использованию разработанных предложений в
других областях
Абразивные покрытия, изготавливаемые методом гальваностегии с исследованными выше конструктивно-технологическими параметрами, могут использоваться не только для переработки картофеля и овощей, но и для достаточно широкого класса технологического оборудования по обработке продуктов питания, где необходимо удаление поверхностного слоя сырья – очистки.
Широкое распространение такое оборудование получило, например, в
крупяном производстве и переработке злаковых культур [71,122].
Одним из наиболее распространенных видов машин, используемым в
крупяном производстве является шелушильный постав. На эффективность работы шелушильного постава влияет в первую очередь состояние рабочих поверхностей. Необходимо не реже одного раза в месяц делать повторную насеч-
97
ку поверхности для восстановления первоначальной шероховатости. Периодически, 2-3 раза в смену, надо проверять и регулировать зазор между дисками.
Следует немедленно заменять или ремонтировать рабочие поверхности дисков
при появлении трещин или выкрашивании части абразивной массы.
Конструкция шелушильного постава [24] с применением абразивного
покрытия, изготовленного методом гальваностегии, приведена на рисунке 4.1.
Принципиальной особенностью предложенной конструкции является
выполнение терочного покрытия дискретным, например в виде ромбов определенных размеров, зависящих от размера зерен обрабатываемого продукта. При
этом само терочное покрытие размещают на тонком слое упругого материала,
например резины.
Такая конструкция абразивного покрытия позволяет увеличить площадь
соприкосновения терочного слоя с обрабатываемым продуктом, а следовательно увеличить эффективность работы постава.
2 3
4
1
Рис. 4.1. Принципиальная схема шелушения зерна с использованием
нового абразивного покрытия
Шелушильный постав при использовании такого покрытия включает станину, корпус, питающий механизм, патрубок для вывода продуктов и два те-
98
рочных элемента, между которыми имеется рабочий зазор. Терочные элементы
выполнены многослойными и состоят из жесткого основания 1, слоя упругого
материала 4 и рабочего слоя 2, выполненного в виде металлической связки, в
которой закреплены абразивные частицы. Слой 2 металлической связки выполнен дискретным в виде расположенных рядами ромбов определенных размеров,
которые обращены своей шероховатой поверхностью в сторону обрабатываемого зерна 3.
Работает шелушильный постав следующим образом. Зерно через питающий механизм поступает на вращающийся нижний терочный элемент и в результате центробежной силы увлекается в рабочий зазор. Величина зазора устанавливается несколько меньше размера зерна, поэтому шелушение производится сжатием и сдвигом. При сжатии оболочки зерно раскалывается, а в результате того, что нижний терочный элемент смещается относительно верхнего, происходит сдвиг расколовшихся частей.
Зерно 3, находящееся между терочными элементами деформирует слой
4, изготовленный из упругого материала, что предотвращает дробление ядра.
Одновременно с этим рабочий слой 2, благодаря деформации упругого слоя 4,
контактирует с поверхностью зерна по большей площади, что способствует
увеличению силы, сдвигающей расколовшуюся оболочку.
Закрепление рабочего слоя 2 на упругом слое 4 может осуществляться с
предварительной металлизацией заранее размеченных участков, например одним из следующих способов [46].
При получении металлических покрытий химическим восстановлением
металлов из солей и комплексных соединений осуществляют окислительновосстановительные реакции, основанные на электронном обмене. Скорость
процесса зависит от вида восстановителя, концентрации ионов водорода (рН),
температуры, наличия катализаторов. Наиболее легко восстанавливаются ионы
металлов, связанные в комплексные соединения. Прочность сцепления металлического покрытия, полученного указанным способом, определяется величи-
99
ной адгезии между поверхностями металла и упругого слоя и зависит от степени смачиваемости и шероховатости поверхности этого слоя.
Гальваническая металлизация основана на осаждении металлов из водных растворов или солей при электролизе. Качество покрытий зависит от режима электролиза, от концентрации соли осаждаемого металла в электролите,
от температуры и плотности тока. Для повышения адгезии гальванического покрытия в упругий слой целесообразно вводить сажу или графит. Хорошую адгезию обеспечивает также специальное травление в концентрированной серной
или смеси хромовой и серной кислот. Протравливание поверхностей приводит
к образованию микроканалов и микропустот, которые заполняются химически
восстановленной медью. Полученный токопроводящий слой подвергается гальваническому омеднению. Гальванические покрытия толщиной 30 мкм имеют
высокую износостойкость и коррозионную устойчивость.
Одним из наиболее дешевых способов металлизации является распыление. Это термомеханический процесс, при котором расплавленный металл воздушной струей дробится на мелкие частицы и наносится на поверхность изделий.
Способом распыления можно получить толщину покрытия до нескольких
миллиметров. Для распыления применяют металлы или их сплавы с достаточно
низкой температурой плавления.
Экспериментальный рабочий орган для шелушильного постава использовали при шелушении риса и овса. Рис, подготовленный в соответствии с установленными требованиями, загружался в шлифовальный постав, проходил
обработку по штатному режиму, после чего сход сита №2,5 направлялся на повторную шлифовку. Такая процедура повторялась четыре раза.
Для овса шлифовку проводили в два этапа. Окружная скорость дисков
постав при первичном шлифовании назначалась 20 м/с, а при повторной обработке – 16 м/с. Эффективность работы экспериментального и штатного поста-
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]