Расчетная часть

Цель работы: изучение теоретических основ процесса разделения сыпучих пищевых продуктов, знакомство с классификацией зерноочистительных сепараторов, изучение устройства и принципа действия зерноочистительного сепаратора, приобретение практических навыков по их расчету.

Задание: выполнить расчет зерноочистительного сепаратора, если заданы: производительность , кг/с; вид перерабатываемого сырья; ε - полнота разделения; - удельная производительность по ширине решета, кг/(с·м).

Методика расчета

Ширина решетного стана , м,

где - производительность сепаратора, кг/с; - удельная производительность, отнесенная к единице ширины решета, кг/(с·м).

Значение оптимального ускорения , определяем по табл. 2.1

Таблица 2.1. Оптимальные значения ускорений

γ = α+β	Оптимальное значение ускорения , при , кг/(с·м)
	0,5555	1,1111	1,6666	2,2222	2,7777
10	19,0	26,0	-	-	-
15	15,0	22,0	27,0	-	-
20	13,5	19,0	23,0	27,0	-
25	12,0	17,0	21,0	24,0	27,0
30	11,0	16,0	19,0	22,0	24,0
35	10,0	14,5	17,5	20,0	22,0
40	9,5	13,5	16,5	19,0	21,0

или по формуле

где - удельная производительность по ширине решета, кг/(с·м), - угол между направлением колебаний и плоскостью решета, град (γ = α+β принимаем для посевных решет угол наклона к горизонтуα =5°, угол колебания β = 15°).

Удельная производительность решета , кг/(с·), отнесенная к единице его площади,

где – полнота разделения; – угол колебания, град.

Частоту колебаний n, кол/c, определяем по уравнению

где - амплитуда колебаний, м,

здесь - эксцентриситет, м ( = 0,005…0,010 м); - коэффициент, учитывающий колебания рамы машины, он зависит от величины оптимального ускорения .

, м/ 15 20 25 30 >30

1,0 1,1 1,2 1,3 1,4

Длина решета , м, в каждом стане будет равна

Уравновешивание решетных станов. Уравновешивание качающихся масс решетных станов в зерноочистительных сепараторах осуществляется путем сообщения (от эксцентриков, расположенных на двух эксцентриковых валах) решетным станам движений в противоположных направлениях. Уравновешивание решетного стана осуществляется вращающимися грузами на двух параллельных валах. На каждом валу располагается по два диска с грузами (рис. 2.2).

Примем следующие размеры груза (см. рис. 2.2): R = 0,09 м, r = 0,04 м,

α= 90°, и определим толщину груза Δ, м.

где - плотность материала груза, кг/ ( = 7800 кг/); - масса груза, кг,

Рис. 2.2. Диск с грузом для уравновешивания решетных станов

здесь - масса решетного стана, кг ( = 120 кг); - радиус вращения центра тяжести груза, м (.

Расчет воздухоочистительной части сепараторов. Потери давления в воздухоочистительной части сепараторов складываются из потерь в аспирационных каналах, осадочных камерах, воздуховодах и циклонах. Суммарные потери напора в воздухоочистительной части и циклонах в сепараторе

где - потери в аспирационных каналах сепаратора. Па; - потери в осадочной камере, Па; - потери в воздуховодах, Па; - потери в батареи циклонов. Па.

Потери в аспирационных каналах , Па,

где - удельная производительность решет, отнесенная к единице их площади, кг/(с·); - скорость воздуха в аспирационном канале, м/с (примем равной = 10 м/с).

Зная производительность Q и выбрав ширину канала В, м, и эффективность сепарации η по номограмме (рис. 2.3) находим глубину канала S, м; загрузку единицы ширины канала , кг/(с·м) и загрузку единицы площади сечения канала , кг/(с·).

Проектируем два аспирационных канала, расположив их рядом, соответствующей ширины и глубины. Расход воздуха V, /с,

где - скорость воздуха в аспирационном канале, м/с; и -соответственно ширина и глубина канала, м.

Потери в осадочных камерах и воздуховодах рассчитываются по формуле, применяемой для определения местных сопротивлений при расчете аспирационных систем и пневмотранспорта:

Рис. 2.3. Номограмма для расчета размеров сечения и загрузок аспирационных каналов: Q - производительность, т/ч; - загрузка единицы ширины канала, кг/(ч·дм); В - ширина канала, мм; S - глубина канала , мм; η - эффективность сепарации; - загрузка единицы площади сечения канала, кг/(ч· )

где - коэффициент местных сопротивлений (берется из соответствующих справочников, в расчете примите для осадочной камеры и - коэффициент потерь на 1 м воздуховода); - скорость воздуха в осадочной камере, м/с (в расчете примите ); - плотность воздуха, кг/ (1,2 кг/м*); g - ускорение свободного падения (g = 9,81 м/).

Потери в воздуховодах при их длине l = 5 м и 14 м/с

При подсчитанном по формуле (2.9) расходе воздуха в воздухоочистительных частях сепаратора одиночные циклоны получаются очень громоздкими. Поэтому проектируем батарейные циклоны, состоящие из шести элементов. Производительность каждого элемента примем равной = 1600 /ч = 0,45 /с, что дает возможность спроектировать унифицированные элементы батарей (табл. 2.2 и рис. 2.3).

Определяем размеры элементов: диаметр D и высоту м,

где К - эмпирический коэффициент (табл. 2.2); = 12... 18 м/с - скорость воздуха при входе в циклон, м/с (табл. 2.2).

Сопротивление батарейных циклонов, Па,

где - коэффициент сопротивления (табл. 2.2); - плотность воздуха, кг/ (= 1,2 кг/); u - скорость воздуха при входе в циклон, м/с (табл. 2.2).

Вентилятор к машинам выбираем из серии ВРН по номограмме (рис. 2.4).

Таблица 2.2. Основные параметры циклонов

Параметры	Циклоны
	ВНИИЗ - НИОГАЗ	УЦ - 38	УЦ - 45
	-
	12…8	12	12
	4	20	25
	2,94	4	3,1
	75	256	92

Рисунок 2.3. Размеры циклонов: a – ВНИИЗ – НИОГАЗ; б – УЦ – 38 и УЦ – 45

Мощность N кВт, потребную для работы решетного стана определяем по формуле

где n – частота вращения решетного стана,

Рис. 1.10. Номограмма для подбора и определения основных параметров вентиляторов серии ВРН: - полное давление, Па; - окружная скорость

колеса, м/с; установочная мощность, кВт;- мощность на валу вентилятора, кВт, V - объемная подача вентилятора, /ч; n - частота обо- ротов колеса, об/мин; D - диаметр колеса, мм