Инженерные расчеты

4. Инженерные расчеты

Производительность гомогенизатора равна подаче его насоса. Для плунжерных насосов подача зависит от диаметра плунжеров и величины хода, количества плунжеров и числа оборотов коленчатого вала. При заданных параметрах машины производительность V_сек ее можно рассчитать по формуле

 

V_сек =  м³/ сек, (4.1)

где d‑диаметр плунжера, м;

S – ход плунжера, м;

п – угловая скорость вращения коленчатого вала, об/сек;

φ – объемный к. п. д. насоса (для молока = 0,85; для вязкого продукта значительно меньше);

z – количество плунжеров.

Мощность N, необходимую для работы гомогенизатора, определяют по формуле для расчета мощности насосов

 

N = Вт, (4.2)

где р₀ – давление, развиваемое плунжерами гомогенизатора (давление перед клапаном), Н/м²;

η – механический к. п. д. гомогенизатора (= 0,75).

В результате затрат большого количества механической энергии, которая превращается в теплоту, при клапанной гомогенизации заметно нагревается продукт. Повышение температуры продукта в гомогенизаторе можно рассчитать по формуле

∆t =  град, (4.3)

где N ‑ потребная мощность, Вт;

V_сек – объемная производительность гомогенизатора, м³/ceк;

ρ – плотность продукта, кг/м³;

С–массовая теплоемкость продукта, Дж/(кг∙ град).

Высокое давление гомогенизации является причиной того, что клапанные гомогенизаторы поглощают много электроэнергии и отличаются большой металлоемкостью. Чтобы уменьшить расход энергии и облегчить конструкцию, за рубежом созданы гомогенизаторы «низкого» давления. Режим их работы позволяет получить эффект гомогенизации, достаточный при выработке цельного гомогенизированного молока.

Пружина гомогенизирующей головки должна быть достаточно жесткой, чтобы обеспечить необходимое давление гомогенизации, зависящее от усилия Р, с которым пружина действует на клапан. Связь между этим усилием, параметрами пружины и возникающим в пружине наибольшим касательным напряжением τ_макс выражается формулой

τ_макс =  Н/м², (4.4)

где Р – усилие, действующее на пружину, Н;

D – средний диаметр витков пружины, м;

d – диаметр проволоки, м;

k – поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент зависит от индекса пружины

 

С = . (4.5)

Приближенно

 

k = . (4.6)

Пружина должна удовлетворять условию τ_макс ≤ [τ]_. Допускаемое напряжение на кручение [τ], которое зависит от механических свойств материала, колеблется в широких пределах (300 – 600 МН/м²).

При расчете задаются индекм пружины С_п = 4–5. Это дает возможность на основании формулы определить диаметр проволоки d:

 

d = . (4.7)

Количество витков пружины гомогенизатора п = 4 – 6. Усилие затяжки Р определяют по формуле

 

Р = f∙∆p, (4.8)

где f – площадь сечения канала перед клапаном, м²;

∆р – рабочее давление гомогенизации, Н/м².

5.      Правила эксплуатации

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 щелочным 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 неконсольномоноблочного 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.

Эффективность работы ротационных насосов (производительность, напор, к.п.д. и другие параметры) зависит от точности их изготовления и сборки.

После установки насоса необходимо убедится в правильном подсоединении электродвигателя. Для этого включают кратковременно (толчком) электродвигатель и проверяют, совпадает ли вращение его с направлением, указанным стрелкой на корпусе насоса. При неправильном вращении следует переменить местами две из подсоединенных фаз на коробке электродвигателя, приняв при этом необходимые меры предосторожности.

Подшипники электродвигателя смазываются один раз в 4-6 месяцев.

Во время работы наблюдают за температурой электродвигателя, она не должна превышать 60-70 С. нагрев электродвигателя выше этой температуры свидетельствует о неисправности насоса или электродвигателя.

Разбирать, промывать и собирать насос рекомендуется раз в смену или после длительной остановки (более 4 часов).

Перед пуском в эксплуатацию необходимо проверить надежность заземления насоса.

При работе насоса следят, чтобы не было подсоса воздуха.

В ротационных насосах быстроизнашивающимися деталями являются бронзовые втулки, прокладки, набивка сальника, корпус и крышка насоса, шейка вала. Кроме того, происходит износ полуды и резьбы шпилек.

Для проведения ремонта производят полную (ремонтную) разборку насоса. После разборки все детали моют, осматривают и замерами определяют величину износа. Детали с износом больше предельного восстанавливают или заменяют новыми. Бронзовые поверхности, соприкасающиеся с продуктом, повторно лудят пищевым оловом. Набивку сальника пропитывают пищевым жиром или топленым маслом.

Насос собирают в порядке, обратном разборке. При этом учитываются посадки деталей. Перед сборкой контрольный штифт и шпильки смазывают машинным маслом.

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.

Список использованной литературы

1. Антипов С.Т. Ученик ХХІ век «Машини и аппараты пищевых производств» - М. «Высшая школа», 2001 г.

2. Барабанщиков Н.В. «Молочное дело», - М. «Колос» 1983 г.

3. Бредихин С.А., Космодемгенский Ю. В., Юрин В.Н. «Технология и техника переработки молока» - М. «Колос» 2003 г.

4. Гальперин Д. М. «Оборудование молочних предприятий, монтаж, накладка, ремонт» - М. «Агропромиздат» 1990 г.

5. Власенко В.В. «Технологія виробництва і переробки молока і молочних продуктів» - В. 2000г.

6. Гончаров Н.Н. Справочник механика молочной промышленности – М. 1959 г.

7. Золотин Ю.П., Френклах М.Б., Ламутина М.Г. «Оборудование предприятий молочной промышленности» -М. Агропромиздат 1985 г., 270с.

8. Иванов В.И. «Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности».

9. овалевская Л.П. «Технология пищевых производств» -М. «Колос» 1997г.

10.Кравців Р.І., Хоменко В.І., Островський Я.Р. «Молочна справа».

11.Крусь Т.Н. «Технология молочных продуктов».

12.Кугенев П.В., Барабанщиков Н.В. Практикум по молочному делу –М. «Колос» 1978г.

13. Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. «Технологическое оборудование молочных предприятий» -М. «Легкая пищевая промышленность» 1983г.

14.Томбаев Н.И. Справочник по оборудованию предприятий молочной промышленности –М. 1967г.

15.Золотин Ю.П., Френклах М.В., Ламутина М.Г. «Оборудование предприятий молочной промышленности» - М. «Агропромиздат» 1985г.

16.Шалыгина Г.А. «Технология молока и молочних продуктов» -М. 1973г.

17.Барановский Н. В. «Пластинчатые теплообменники в пищевой промышленности». «Машгиз», 1962.

18.Вайнберг А. Я., Брусиловский Л. П. «Автоматизация технологических процессов в молочной промышленности». Изд-во «Пищевая промышленность », 1964.

19.Дезент Г. М., Боушев Т. А. «Оборудование и поточные линии для производства мороженого». «Госиздат», 1961.

20.3олотнии Ю. П. «Циркуляционная мойка молочного оборудования». «Пищепромиздат», 1963.

21.Крупин Г. В., Лукьянов К. Я., Тарасов Ф.М., Боушев Т. А, Шувалов В. Н. Васильев П. В. «Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности». М., изд-во «Машиностроение», 1964.

Дополнение 1 ГОМОГЕНИЗАТОРЫ СЕРИИ MILLENIUM ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОТ 100 ДО 50 000 Л/Ч РАБОЧЕЕ ДАВЛЕНИЕ ОТ 130 ДО 2000 БАР

Применение гомогенизаторов позволяет измельчать и равномерно распределять нерастворимые частицы в жидкости, в результате продукт становится более стабильным независимо от условий его хранения и обработки, которой он может подвергаться в дальнейшем.

Гомогенизированные продукты обладают следующими свойствами: стабильность, однородность, хороший внешний вид, улучшенный вкус. Это только некоторые преимущества, которых можно достичь при использовании данного вида оборудования.

Компания «ТЕКНОПАК» предлагает гомогенизаторы различных вариантов исполнения, а именно:

·           санитарный;

·           асептический;

·           двухступенчатый;

·           стандартный, для переработки «неабразивных» продуктов: молока, йогурта, сливок и пр.;

·           абразивный, для переработки «абразивных» продуктов: восстановленного молока, молока с добавками, фруктовых соков, мороженого, кетчупа и пр.

Кроме того, стандартные модели гомогенизаторов могут комплектоваться различными опциями, позволяющими наиболее эффективно реализовать задачи, возложенные на данный вид оборудования:

·           система управления для фиксированной производительности;

·           система управления для плавного регулирования производительности; система управления для двух фиксированных производительностей;

·           частичная автоматизация, обеспечивающая возможность управлять гомогенизатором вручную или через программно-логический контроллер технологической линии;

·           демпферы пульсаций на входе/выходе продукта для снижения отрицательного влияния перепадов давления в продуктопроводах;

·           датчики давления гомогенизации с цифровыми индикаторами, расположенные на контрольной панели управления;

·           автомат аварийного отключения давления гомогенизации, срабатывающий в случае его снижения или повышения в продуктопроводе, что существенно снижает риск выхода из строя гомогенизатора при нестабильных режимах работы.

Гомогенизаторы, поставляемые компанией «Текнопак» - это надежность и длительный срок службы, высокий уровень производства, тщательный контроль качества комплектующих, простота в эксплуатации, бесшумная работа. Корпус гомогенизаторов разработан таким образом, чтобы гарантировать максимальную внутреннюю гигиену машины. Все узлы монтируются на раме из профиля с квадратным сечением и закрываются съемными полированными панелями из нержавеющей стали. Передача вращения от электродвигателя к коленвалу производится в две ступени. Первая - посредством ременного привода, вторая – при помощи редуктора. В совокупности они приводят к бесшумной работе машины, удобству и простоте в эксплуатации. Компрессионная головка изготовлена из стальных блоков с использованием ультразвукового контроля. Движение плунжеров (с хромированным, карбидо-вольфрамовым или цельнокерамическим покрытием) регулируется специальными направляющими кольцами. Таким образом, сальники плунжеров работают в щадящем режиме, что позволяет увеличить срок службы машины. Гомогенизирующие клапаны обеспечивают высокую степень гомогенизации продукта. Все гомогенизирующие клапаны оснащены масляно-пневматическим устройством для регулирования давления гомогенизации и амортизации любых возможных гидроударов.