Процессы и аппараты пищевых производств

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО  ОБРАЗОВАНИЮ

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

в городе СМОЛЕНСКЕ

 

КАФЕДРА ПИЩЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ

 

Специальность: ПИЩЕВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ МАЛЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

 

 

 

 

РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ 

 

По курсу: «Процессы  и аппараты пищевых производств»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент:	Авдеева Е.В.
Группа:	ПИ-05
Вариант:	1
Преподаватель:	Синявский Ю. В.

 

 

 

6	7	8	9

 

 

 

 

 

Смоленск

2008 г

Задание 6

Расчёт параметров рамной мешалки

 

     Определить  мощность, расходуемую на приведение  в действие рамной мешалки  со следующими размерами:

- частота вращения, об/мин;

- плотность жидкости, кг/м³;

- диаметр окружности, ометаемой  лопаткой мешалки, м;

- число пар мешалок;

- высота вертикальных лопастей  мешалки, м;

- высота лопатки, м;

- ширина вертикальных лопастей и сферической части, м;

- механический КПД передаточного  механизма.

 

Решение

 

Рис. 6.1 Основные размеры  рамной мешалки.

 

При расчёте якорных  мешалок  можно использовать безразмерные величины, связь между которыми выражается формулами:

, где 

;

.

Тогда , откуда

;

.

Учитывая, что для воды расчётная мощность

       кВт

 

Ответ: мощность, расходуемую на приведение в действие рамной мешалки составляет     кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 7

Расчёт параметров работы отстойной центрифуги

 

     Для разделения  суспензии, подающейся в центрифугу производительностью , предполагается использовать отстойную центрифугу периодического действия с диаметром , длиной ротора и рабочей частотой вращения . Диаметр цапф вала , масса пустого ротора , продолжительность периода пуска ,  - продолжительность периода торможения, - продолжительность периода разгрузки.    

   Определить требуемое количество центрифуг заданного типа (АОГ-600) для обеспечения необходимой производительности, если разделяемый продукт имеет следующие характеристики: разделяются частицы с диаметром , плотностью и фильтрат с плотностью и коэффициентом динамической вязкости .

 

 

Решение:

 

     Полный  объем барабана центрифуги определим по формуле:

;

 ( ).

     Найдем  фактор разделения центрифуги:

;

.

 

     Скорость  осаждения частиц найдем по  закону Стокса:

;

  .

     Продолжительность  периода осаждения определим  исходя из скорости осаждения:

;

  .

     Общее время  затрачиваемое на процесс центрифугирования:

;

  .

     Производительность  одной центрифуги:

;

  .

     Таким образом  требуемое количество центрифуг:

;

 

 

Ответ: Для обеспечения необходимой производительности  центрифуги                

            требуется  центрифуг.

 

 

 

 

 

Задание 8

 

Расчет параметров барабанного вакуум-фильтра

 

Рассчитать  барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей        поверхностью для фильтрования с производительностью по суспензии G=152 кг/мин при давлении фильтрации р=700кг/м² и давлении промывки р_пр=р.

Толщина влажного осадка при оптимальном проведении процесса h₂=0,004м, константа удельного сопротивления осадка z_m = 8,44 10^-7 1/м, содержание твердой фазы во влажном осадке перед просушкой

 с₂  =0,356кг/кг.

Динамическая вязкость фильтрата  = 0,915∙10^-6 кг мин/м², промывной жидкости , содержание твердой фазы в фильтруемой суспензии с₁ =0,187кг/кг, плотность жидкой фазы суспензии –

 кг/м³, плотность твердой фазы суспензии — кг/м³.

Плотность осадка кг/м³, необходимое количество промывной жидкости на 1 кг влажного осадка м³/кг, отношение действительной орошаемой форсунками площади к теоретической площади поверхности фильтра и =1,05.

Барабан покрыт фильтровальной тканью с константой удельного          сопротивления 1/м и имеет общее число секций п_с=20, из которых число секций просушки, снятия осадка и мертвых зон п_с =5. Сектор зоны отдувки и съема осадка , сектор мертвой зоны .

Определить частоту  вращения вала и площадь фильтровальной поверхности.

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.1 Схема барабанного  вакуум-фильтра

 

 

 

 

 

 

Решение:

1. Частота вращения  барабана фильтра:

 мин^-1 , где

- общая продолжительность работы  цикла, мин, которая определится по формуле:

,

где - время фильтрации, мин;

- время промывки с учетом  отношения действительной площади орошения и теоретической, мин;

- время просушки, съема осадка  и пребывания в мертвых зонах,  мин.

,где 

- константа уравнений фильтрации;

- толщина влажного осадка при оптимальном проведении процесса, м;

- объем влажного осадка, отлагаемого  в 1 м³ фильтрата, м³;

- условный объем фильтрата  на единицу площади, м³.

, где

- время промывки, мин;

- отношение действительной орошаемой форсунками площади к теоретической  площади поверхности фильтра.

,

где п_с - общее число секций; 

- число секций просушки, снятия осадка и мертвых зон.

,

где - константа уравнения промывки.

, где

- константа удельного сопротивления  фильтровальной ткани;

z_m  - константа удельного сопротивления осадка;

с -  количество твердой фазы, отлагаемой на фильтре 1/м² фильтрата,кг/кг.

 кг/кг, где

- плотность жидкой фазы суспензии; кг/м³;

с₁   -  содержание твердой фазы в фильтруемой суспензии, кг/кг.

с₂   -  содержание твердой фазы во влажном осадке перед просушкой, кг/кг.

 

Найдем условный объем  фильтрата на единицу площади:

 м³.

Найдем  константу  уравнения промывки :

Найдем объем влажного осадка:

 м³.

Найдем время промывки:

 мин.

Найдем время промывки с учетом отношения действительной площади орошения и теоретической:

 мин.

Найдем константу уравнений фильтрации:

.

Найдем время фильтрации:

 мин.

Найдем время просушки, съема осадка и пребывания в мертвых  зонах:

 мин.

Найдем общую продолжительность  работы цикла:

 мин.

Найдем частоту вращения барабана фильтра:

 мин^-1.   

 

2. Площадь фильтровальной  поверхности:

, м², где

- производительность фильтра  по фильтрату, которая может  быть найдена:

, кг/мин

где - производительность по суспензии, кг/мин.

 кг/мин.

Найдем площадь фильтровальной поверхности:

 м²

Ответ: частота вращения барабана фильтра мин^-1;

               площадь фильтровальной поверхности  м²

 

 

 

Задание 9

 

Расчёт параметров вальцовой дробилки

 

     Рассчитать  производительность и необходимую  мощность четырехвальцовой дробилки  с диаметром вальцов  и длиной , если частота их вращения . Насыпная плотность измельчаемого материала , средний размер частиц измельчаемого материала . Динамический коэффициент трения частиц о поверхность вальца , угол захвата вальца . Коэффициент неравномерности подачи на измельчение , удельная мощность размола - .

 

Решение

 

     Массовая  производительность вальцовой дробилки  определяется выражением:

, где

- размер частиц после измельчения,  м;

- длина вальцов, м;

- диаметр вальцов, м;

-  частота вращения вальцов,  ;

- насыпная плотность материала,  ;

- коэффициент трения.

По условию .

Размер частиц после измельчения найдём исходя из:

     Откуда  выразим расстояние между вальцами:

;

 

м.

   Подставляя полученные значение в формулу для массы и учитывая, что у нас четырехвальцовая дробилка, а значит две пары валков, имеем:

     Мощность  четырехвальцовой дробилки найдем изходя из удельной мощности размола:

;

;

                                               

Ответ: Массовая производительность: ;

              Необходимая мощность: .