Описание конструкции выбранного усовершенствованного аппарата

Необходимо привести подробно область применения, назначение, устройство, работу и регулировки аппарата с обязательным указанием схемы. Дать основные технические данные аппарата. Обосновать выбор материала, из которого выполняются основные рабочие узлы аппарата. При выборе материала обратить внимание на скорость коррозии металла в данной среде, его механические и теплофизические свойства, санитарно-гигиенические требования и т.д.

В этом разделе студент дает технологическую схему и указывает направление материальных потоков, значения их расходов, температур и т.д.

Расчет аппарата

Данный раздел является самым сложным для студента. Поэтому более подробно остановимся на распространенных расчетах.

Технологический расчет. Аппарат, работающий в составе технологической линии, должен быть согласован с другими аппаратами (машинами) этой линии по производительности, количеству перерабатываемого сырья в единицу времени, габаритным размерам, по типу привода рабочих органов и т.д.

Определяющей характеристикой любого аппарата является производительность (часовая, сменная, суточная), под которой подразумевается количество продукции (массовое, объемное, штучное) полученное в единицу времени.

Различают следующие виды производительности: теоретическая, технологическая, расчетная и фактическая. За время обучения в ИТАИ студенты неоднократно сталкивались с определением той или иной производительности различных устройств. Однако при проектировании аппарата для перерабатывающих предприятий необходимо очень тщательно рассмотреть технологический процесс и определить возможные потери продукции (отходы, утек, брак и т.д.), а также потери времени из-за простоев оборудования (чистка, осмотр, ремонт и т.д.). Следовательно, производительность проектируемого аппарата должна быть выше фактической (номинальной) производительности поточной линии. Таким образом, массовая производительность проектируемого аппарата определяют из выражения:

(1)

где G_т – требуемое количество продукции (массовое в кг, объемное в м³ или штучное в шт.);

G_п – сумма возможных потерь продукции (кг, м ³, шт.);

–время выдачи продукции (с, мин, ч);

–эксплуатационные потери времени (с, мин, ч).

Потери продукции и времени студент может установить из литературных источников, либо непосредственно на производстве по соответствующим документам, или используя хронометраж рабочего дня на аппаратах подобного типа. Полученная производительность аппарата является исходной для расчета всех необходимых его параметров (габариты, форма и режимы работы рабочих органов, деталей привода и многое другое). Кроме того, от величины производительности зависят кинематические и силовые характеристики приводных механизмов и величина потребляемой энергии.

Определение основных параметров проектируемого аппарата зависит от принципа работы: является ли объект аппаратом периодического или непрерывного действия, выдаёт готовую продукцию в виде отдельных порций (доз) или в виде потока. В первом случае параметры зависят от времени обработки продукта, времени загрузки и выгрузки.

Для аппаратов периодического действия чаще всего используют величину объемной производительности, которую находят из выражения:

Q_o=Q_м / ,(2)

где – плотность или насыпная масса продукта, кг/м³.

Зная объемную производительность Q_o и суммарное время на загрузку, обработку и выгрузку определенной рабочей емкости аппарата, находят вместимость (в м³) этой емкости из выражения:

V=Q₀ּ.(3)

Полученную из формулы (3) вместимость корректируют, умножая ее на соответствующий коэффициент, учитывающий некоторые поправки (на запас емкости, расширение или вспенивание продукта, неравномерное его распределение и т.д.). После этого определяют габаритные размеры, исходя из инженерных соображений.

Для аппаратов непрерывного действия объем элемента, пропускающего поток определенного продукта (м ³), определяется:

V=Q₀ ּ, (4)

где – время технологической обработки продукта в этом объеме (длительность технологической операции).

Для аппаратов непрерывного действия обычно определяют скорость потока продукта (материала) по табличным данным из справочной литературы или принимают на основании практического опыта эксплуатации аппаратов подобного типа, либо берут из данных экспериментальных исследований. При известной скорости потока v(м/с) можно определить фактическое рабочее сечение потокаF (м²):

F=Q₀/v.(5)

В случае необходимости находят и длину потока L(м):

L = v.(6)

По найденной величине сечения потока Fлегко определить сечение канала, вводя поправочные коэффициенты на неравномерность заполнения канала, колебание скорости, установку в канале различных элементов и т.д. По найденному таким образом сечению канала определяют его размеры при заданной геометрической форме.

На перерабатывающих предприятиях очень часто технологический процесс связан с передачей теплоты через поверхность теплообмена, площадь которой можно определить, пользуясь известными уравнениями:

W= GּC _ср (t₂-t₁), (7)

F=W / kּt,(8)

где W – количество передаваемой теплоты, Дж;

G – количество продукта, кг;

С _ср – средняя теплоемкость продукта, Дж/ (кгּК);

t₁ и t₂ – соответственно начальная и конечная температура продукта, ⁰С;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/ (м² ּК);

Δ t – средняя разность температур теплоносителей, ⁰С;

τ – продолжительность процесса передачи теплоты, с.

Затем в зависимости от конфигурации поверхности теплообмена определяют ее размеры.