Инженерные расчеты

4. Инженерные расчеты

 

Оборудование для транспортирования и хранения продуктов.

Изменение температуры продукта в цистернах, танках, ваннах и баках можна определить по формуле:

t₂ =2k*F_t(t_c –t₁) + 2МСt₁/2МС + kF_t, К (1.1)

где k - коефициент теплопередачи. Вт/(м²*К); t - продолжительность пребывания продукта в резервуаре, ч; М - количество продукта, кг; С - теплоемкость продукту, Дж/(кг*К); t₁, t₂ - соответственно начальная и ко-нечная температура продукта, К; t_c - температура окружающей среды, К; F - площадь поверхности резервуара, м².

 

Расчет сепараторов

Для выделения из молока молочного жира используют явление естественного отстоя, когда в спокойно стоящем сосуде с молоком жировые шарики всплывают к поверхности сосуда, образуя слой сливок.

Скорость всплытия, м/с

 (2.1)

где g –ускорение свободного падения, м/с²; τ – фактор разделения, с.

Значение τ определяется по формуле:

(2.2)

где ρ_п , ρ_ж – плотности плазмы и жира, кг/м3; r – радиус жирового шарика, м; η_п – вязкость, Па⋅с.

Медленный процесс отстоя резко убыстряется в молочных сепарато-рах. Определим производительность сепаратора-сливкоотделителя по Г.И. Бремеру. Схема движения молока в межтарелочном пространстве показана на рис. 6

Разделяемый поток молока, состоящий из частиц плазмы плотностью ρ_п и жировых шариков плотностью ρ_ж, направляется во вращающийся барабан сепаратора, где возникает поле действия центробежных сил и происходит отстойное центрифугирование. При этом на каждую взвешен-ную частицу действует центробежная сила F_ц, отбрасывающая частицу от центра к периферии со скоростью v_c, равной скорости осаждения (отстоя).

 

 Рис. 6. Движение молока в межтарелочном пространстве барабана сепаратора: а – выделение жирового шарика; б – токи обрата и сливок; в – план скоростей.

Для оценки эффективности отстоя в центробежных устройствах срав-ним центробежную силу F_ц с силой тяжести P , действующих в поле грави-тации при естественном отстое по соотношению F_ц/ P= m ω ²R/ mg= ω ²R/ g. Откуда

 (2.3)

где τ = ω2 R g – фактор разделения, показывающий во сколько раз дей-ствие центробежной силы превосходит силу тяжести (чем больше фактор разделения, тем выше разделяющая способность сепаратора); R– радиус барабана, м.

Формула для расчета производительности Vt (м/с) сепаратора:

(2.4)

где η_с – КПД сепаратора (η_с = 0,5…0,7).

Пусковая мощность сепаратора:

 (2.5)

где η = 0,8...0,85 – КПД сепаратора.

Мощность холостого хода:

 (2.6)

Мощность рабочего хода сепаратора:

 (2.7)

где N_c – мощность, потребная для преодоления гидравлических сопро-тивлений в барабане и сообщение кинетической энергии выбрасываемой жидкости, кВт.

 

Оборудование для гомогенизации.

Эффективность гомогенизаци в зависимости от давления (от 30 до 200*10⁵ Па) определяют по формуле:

d = 3,8/√∆p (3.1)

где d – диаметр жирового шарика в молоке после гомогенизации, мкм; ∆p – перепад давления, Мпа.

Продуктивность гомогенизатора определяют по формул, м³ /с,

М=πd²/4*SnZφ, (3.2)

где d- диаметр плунжера насоса, м; S - ход плунжера, м; n – скорость вращения коленчатого вала, об/с; Z – количество плунжеров; φ – объемный коефициент полезного действия (для молока (φ= 0,85).

Мощность, необходимую для работы гомогенизатора определяют по формуле, Вт:

N=МР₀/ή, (3.3)

где Р₀ - давление перед клапаном гомогенизатора. Па; ή-механический коефициент полезного действия гомогенизатора (ή= 0,75).

Повышение температуры продукта:

Δt = Nή/MρC, (3.4)

где р – плотность продукта, кг/м³; С - массовая теплоемкость продукта, Дж/(кг*К).

5.Правила эксплуатации

Эксплуатация автоцистерн и техника безопасности

Перед наполнением цистерны продуктом ее секции, шланги и сливные патрубки обязательно подвергают санитарной обработке, используя чистые корешковые и волосяные щетки, а также хлопчатобумажную ткань. Запре-щается чистить рабочую поверхность секций металлическими щетками, песком и другим абразивным материалом.

Систематически следует проверять исправность обратного клапана, устраняющего попадание паров бензина в секции цистерны, и не реже 1 раза в десять дней – предохранительного клапана, предупреждающего обра-зование вакуума в рабочих секциях свыше 340 мм рт. ст.

Для предотвращения продольного смещения цистерны необходимо через каждые 1000 км пробега проверять затяжку гаек, поясов и хомутов, крепление продольных брусьев к лонжеронам шасси автомобиля, не до-пускать резкого торможения, особенно при частично заполненных секциях.

После наполнения цистерны молоком следует тщательно проверять затяжку крышек люка, перекрытие пробковых кранов воздухопроводов и клапанных кранов молокопроводов, установку заглушек на выпускных штуцерах и наличие пломб. Необходимо периодически контролировать чистку сетки, установленной в штуцере коллектора двигателя автомобиля, при загрязнении промывать ее в бензине или керосине; строго следить за чистотой ящиков для шланга и арматуры.

Эксплуатация насосов и техника безопасности.

Полученные с завода-изготовителя насосы необходимо разобрать и осмотреть, убедиться в исправности деталей и отсутствии посторонних предметов. Детали насоса очищают от смазки, консервации и моют горячей водой и щелочноым раствором в соответствии с инструкцией по мойке молочного оборудования. Затем насосы собирают и присоединяют к трубопроводу. При монтаже тщательно проверяют сносность валов электродвигателя и рабочего колеса или ротора. Это особенно важно для насосов неконсольно-моноблочного типа, имеющих общую плиту с приводом. Необходимо правильно установить резиновое уплотнительное кольцо в паз корпуса.

Крышки к корпусу следует прижимать равномерно по окружности, не допуская перекоса. В противном случае нарушается работа насоса.

Электродвигатель присоединяют к электросети за выведенные концы обмотки статора в зависимости от напряжения по схеме, указанной на табличке (треугольник или звезда). При неправильном направлении вращения следует поменять местами две присоединительные фазы сети.

Вращать насос вхолостую свыше 3-4 мин не рекомендуется, так как его трущиеся части смазываются только перекачиваемым продуктом. Нарушение этого правила может привести к перегреву уплотнительного устройства и даже выходу его из строя.

Всасывающая труба должна быть короткой, прямой и герметичной. Нагнетательный и всасывающий трубопроводы должны свободно без перекосов присоединяться к патрубкам насосов.

Для пуска центробежного насоса необходимо открыть кран на всасывающей линии, включить электродвигатель и открыть кран на нагнетательной, для пуска объемных – открыть запорные краны на нагнетательной линии, включить электродвигатель и открыть кран на всасывающей.

Во время работы насоса надо систематически следить за сальником вала – при неудовлетворительном состоянии сальникового устройства появляется течь перекачиваемой жидкости. Это обнаруживается визуально с помощью специального отверстия во фланце насоса, через которое вытекает просачиваемая жидкость.

Перед остановкой насоса необходимо постепенно отключить подачу продукта и на ходу машины промыть блок цилиндра горячей водой.

 

Эксплуатация сепараторов и техника безопасности.

Сепараторы – центробежные машины с высокой скоростью вращения. По этому во время их эксплуатации необходимо очень строго выполнять правила техники безопасности и рекомендации инструкции, прилагаемой к каждой машине.

Сепараторы, электродвигатели и пусковая аппаратура должны быть тщательно заземлены. Систематически следует проверять исправность заземляющих устройств.

Работа на сепараторе с неудовлетворительно сбалансированным барабаном или с нарушенной балансировкой его категорически запрещается.

При замене тарелок и посуды барабана необходимо произвести балансировку заново.

Разбирать сепаратор можно только после остановки барана. Работать на сепараторе при снятых ограждениях и защитных кожухах воспрещается. Барабан после отключения электродвигателя не рекомендуется тормозить.

Категорически запрещается пользоваться во время сборки и разборки сепаратора случайными инструментами.

Работать на сепараторе со скоростью вращения барабана выше указанной в паспорте запрещается.

Обслуживать сепаратор может только специалист, изучивший машину, принцип ее работы и инструкцию по эксплуатации, а также сдавший техминимум.

Перед пуском машины необходимо вывести стопорные винты из пазов барабана и поставить тормоза в нерабочее положение. Обязательно надо проверить уровень масла в ванне. Барабан сепаратора должен вращаться по часовой стрелке, если смотреть сверху.

После работы барабана, не останавливая, надо промыть, пропустив вначале небольшое количество обезжиренного молока или воды, затем холодную воду для охлаждения барабана. Далее, остановив барабан, разбирают машину, тщательно чистят и моют все детали, а затем просушивают.

 

Эксплуатация гомогенизаторов и техника безопасности.

Электродвигатели, гомогенизаторы и пусковая аппаратура должны быть тщательно заземлены; необходимо систематически проверять состояние заземляющих устройств.

Во время эксплуатации у приводов должны быть защитные кожухи. Запрещается проводить ремонт, смазку, чистку и мойку на ходу машины.

Исправность предохранительного клапана и его регулирование на максимально допустимое рабочее давление надо обязательно проверять каждый раз перед работой.

Рабочее давление в нагнетательной камеры регулируют штурвалом гомогенизирующей головки. Оно не должно превышать паспортного значе-ния.

У пусковой кнопки электродвигателя привода гомогенизатора обяза-тельно должна быть вывешена табличка с надписью «Перед включением электродвигателя пусти воду на охлаждение плунжеров».

Останавливать машину только после разжатия до отказа пружины гомогенизирующей головки. При несоблюдении этого требования диафрагмы манометров выходит из строя.

После работы блок цилиндра промывают на ходу машины, пропуская через него сначала теплую, затем горячую воду до тех пор, пока вода не будет выходить чистой. Затем разбирают гомогенизирующую часть и хорошо промывают в горячей воде, сушат и собирают блок.