2.8 Раздел 4 «Определение функционально-технических параметров

линии, машины или аппарата»

Выполнение расчетов – необходимая и важная часть курсового и дипломного проектирования. В общем случае все расчеты можно условно разделить на спе­циальные, обеспечивающие установление специальных характеристик конкретного изделия: линии, машины или аппарата, и общетехнические. При выполнении специальных расчетов обычно определяют наиболее важные характеристики (производительность, габаритные размеры и т.д.), а также размеры основных элементов конструкции. Поэтому вначале нужно четко сформулировать цель расчета - определение конструктивных характеристик, обеспечивающих достижение требуемых результатов (конструктивный расчет) или определение результатов, которые могут быть достигнуты при рассматриваемом техническом решении (поверочный расчет).

Чтобы определить функционально-технические параметры оборудования, при конструировании выполняют технологические, кинематические, энергетические и прочностные расчеты. В зависимости от темы проекта раздел может включать теплотехнические, гидравлические и другие виды расчетов. Оформление расчетной части (текста, формул, таблиц, схем, ссылок) производится в соответствии с разделом 3 настоящих методических указаний.

Объем этой части пояснительной записки 20-30 страниц для курсового и 50-70 страниц для дипломного проектов.

2.8.1 Технологический расчет

При технологическом расчете учитывают параметры, виды и особенности технологического процесса, осуществляемого на оборудовании разрабатываемой конструкции. В основу технологического расчета линии положены следующие материалы: исходные данные, в которых указаны производительность линии и групповой ассортимент готовой продукции; стандарты, рецептуры и технологические инструкции по выработке изделий; инструкции по определению производственных мощностей предприятий соответствующей отрасли АПК и другая нормативно-техническая документация.

Технологический расчет необходим для определения размеров и скоростей рабочих органов конструкций, рабочих объемов и теплообменных поверхностей аппаратов. Объемный расход W_i любого i-го компонента (м³/ч) определяется по формуле

, (2.1)

где П - производительность линии, установленная заданием, кг/ч;

γ_i - массовая доля i-го компонента в выпускаемой продукции

согласно требованиям стандартов, рецептур и нормативно-

технической документации, %;

ρ_i - плотность (насыпная масса) i-го компонента, кг/м³.

2.8.2 Конструктивный расчет

Определение основных конструктивных характеристик оборудования (вместимости, рабочих объемов, размеров и скоростей рабочих органов и т. д.) существенно зависит от принципов его работы: периодического или непрерывного действия, выдает обработанную продукцию на своей стадии технологического процесса в виде отдельных порций, поштучно или в виде непрерывного потока.

В первом случае конструктивные параметры зависят как от производительности основного оборудования для обработки пищевой среды, так и от продолжительности загрузки и выгрузки. Во втором случае продолжительность загрузки и выгрузки не учитывают, так как эти операции совмещены во времени с обработкой продукта, но при этом необходимо определить скорость его поступательного перемещения.

Для конструкции периодического действия вместимость рабочей емкости (м³) определяется по формуле

, (2.2)

где ΣW_i - суммарный объемный расход обрабатываемых компонентов, м³/ч;

τ_п - продолжительность цикла, равная суммарному времени,

затраченному на загрузку, обработку и выгрузку продукта, ч;

К_з - конструктивный коэффициент запаса, учитывающий расширение

или вспенивание обрабатываемого продукта, неравномерность

порций, образование воронки при перемешивании жидкости и

т.п.

По рассчитанному значению вместимости рабочей емкости определяют ее габаритные размеры, задаваясь ее формой и исходя из конструктивных соображений. Для конструкций непрерывного действия вместимость рабочей части, пропускающей поток обрабатываемого продукта (м³) определяется по формуле

, (2.3)

где τ_н - длительность технологической операции, ч.

При разработке конструкций непрерывного действия одна из важных задач предварительных исследований и экспериментов - обоснованный выбор скорости воздействия рабочих органов или рабочей среды на обрабатываемую пищевую среду. Оптимальное значение этой скорости зависит от многих факторов: химической и физической природы технологического процесса, структурно-механических характеристик обрабатываемой среды, конструктивно-технического исполнения рабочих органов и др.

При конструировании технологических машин следует иметь в виду, что параметры режима воздействия рабочих органов на про­дукт прежде всего должны обеспечить эффективную и высокока­чественную его обработку. Режимы воздействия должны быть та­кими, чтобы были исключены отрицательные последствия обработки и снижение пищевой ценности обрабатываемого продукта из-за изменения его химического состава, структурно-механичес­ких и потребительских свойств.

Как правило, оптимальную скорость воздействия определяют на этапе предварительных исследований и рекомендуют разработ­чикам в виде исходных данных.

По известной скорости потока можно определить поперечное сечение потока F (м²) и длину L (м) обрабатывающей части конст­рукции определяют по формулам

, (2.4)

(2.5)

где v — скорость потока, м/ч.

По найденному значению сечения потока можно вычислить сечение канала обрабатывающей части конструкции, умножив площадь сечения на поправочные коэффициенты, учитывающие неравномерность заполнения канала, неравномерность и колеба­ния скорости, установку внутри канала различных конструктив­ных элементов, сопротивление потоку и т. д. Зная сечение канала и руководствуясь конструктивными соображениями, можно опре­делить его форму и геометрические размеры.