Специальность: машины и аппараты пищевых ппроизводств

Башкирский  государственный аграрный университет

Факультет: пищевых технологий

Кафедра:  ТОЖ и ПП

Специальность: машины и аппараты пищевых ппроизводств

Форма обучения: очная

Курс, группа: 4,7

ВАЛЕЕВ РЕНАТ НАИЛЕВИЧ

Расчет  и  проектирование сепаратора-молокоочистителя непрерывного действия

Курсовой проект

по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»

«К защите допускаю»:

Руководитель: д.т.н.  Мартынов В. М.

                      ^{( ученая степень, Ф. И. О.)}

 «____» _________________2013 г.

Оценка при защите:

_____________________

_____________________

     ^{(подпись)}

«___»___________ 2013 г

Уфа 2013

РЕФЕРАТ

Проект 25 с.,  3 рисунков,  6 источников, 2 листа формата А1 графического материала, 1 приложение.

СЕПАРАТОР, ОЧИСТКА, ТАРЕЛКИ, КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, МЕТАЛОЕМКОСТЬ, ПРИВЕДЕННЫЕ ЗАТРАТЫ.

Объектом исследования курсового  проекта является сепаратор-очиститель молока периодического действия.

Цель проекта – снижение эксплутационных  затрат у потребителя.

Описано устройство и принцип действия сепаратора, механизм очистки молока. Разработан метод расчета барабана сепаратора, оптимизированы его конструктивные и кинематические параметры.

Основные конструктивные показатели: число тарелок 116, угол наклона тарелок 55, максимальный радиус тарелок 0,09 м.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Изм

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разработ.

Валеев Р.Н.

Расчет  и  проектирование

сепаратора-молокоочистителя

Пояснительная записка

Литера

Лист

Листов

Проверил

Мартынов В.М.

У

3

25

БГАУ- МА 407

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВедение…………………………………………………………………..…....

1 Назначение, устройство и принцип РАБОТЫ СЕПАРАТОРА

   ДЛЯ ОЧИСТКИ МОЛОКА………………..………………………..…………..

2 Механизм процесса сЕПАРИРОВАНИЯ…………………………...…

3 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕПАРАТОРА ДЛЯ ОЧИСТКИ        МОЛОКА…………………………………………………………………….…...

3.1 Расчет  конструктивных и кинематических параметров сепаратора для   очистки молока ……………………………………………………………………

3.2 Анализ факторов, принятые допущении……………………………………..

ВЫВОДЫ………………………………………………………………………......

Библиография……………………………………………………………………...

ПРИЛОЖЕНИЕ А…………………………………………………………………

  5

6

8

17

17

22

24

2526

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

4

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

ВВЕДЕНИЕ

Сепарирование,  осуществляемое на центрифугах тарельчатого типа, т.е. сепараторах, является единственным промышленным способом выделения осадка  из  жидких дисперсных систем, когда осадок составляет незначительную долю от всей массы поступающей на разделение неоднородных жидких систем на жидкие текучие фракции под действием радиального ускорения.

В современной технологии производства молочных продуктов сепарирование  -  один из основных процессов. Наибольшее значение оно имеет в маслоделии. Сепарирование необходимо также для нормализации молока при производстве цельномолочных продуктов, сыра и молочных консервов. Одну из форм сепарирования представляет собой и центробежная очистка молока, проводимая в больших масштабах во всех отраслях молочной промышленности.

Распространенность процесса и  большое количество молока, подвергаемого сепарированию, обуславливают необходимость тщательного и рационального его проведения.

Устранение причин, обусловливающих повышенные отходы жира, разработка условий, обеспечивающих максимально высокое качество обезжиривания молока – важнейшие задачи работников молочной промышленности. Не менее актуальными являются вопросы совершенствования процессов нормализации и центробежной очистки молока.

Актуальность указанных вопросов объясняется прежде всего тем, что от качества  обработки молока сепарированием в значительной мере зависит технико-экономическая эффективность переработки молока и производства основных молочных продуктов.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

5

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1 НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО  И ПРИНЦИП РАБОТЫ СЕПАРАТОРА-МОЛОКООЧИСТИТЕЛЯ

В молочной промышленности применяют  главным образом сепараторы, барабаны которых имеют тарельчатые вставки. Сепараторы с бестарельчатыми барабанами встречаются сравнительно редко; они предназначены для получения высокожирных сливок или очистки молока.

Молокоочистители отличаются устройством  барабана. В полугерметических тарельчатых  молокоочистителях имеется лишь один напорный диск для отвода очищенного молока. Различна также конструкция тарелок: фиксация межтарелочных зазоров осуществляется посредством напаек, расположенных вдоль образующей тарелки.

В большинстве молокоочистителей  тарелки не имеют отверстий. Однако известны молокоочистители, у которых отверстия в тарелках есть и расположены они у их периферии.

В настоящее время на некоторых  предприятиях применяют бестарельчатые молокоочистители.  Молоко, подлежащее очистке, проходит через счетчик. По распределительной трубке оно поступает в барабан и отбрасывается к периферии  его. Механические примеси оседают на корпусе,   а очищенное молоко напорным     

диском под давлением 2-2,5 атм. отводится из молокоочистителя.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

6

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рисунок 1. Сепаратор - молокоочиститель.

1-станина; 2-вертикальный вал; 3-горизонтальный  вал; 4-сферический шариковый подшипник; 5-радиально-упорный шариковый подшипник; 6,7- колесо и шестерня винтовой  передачи; 8-основание барабана; 9- тарелкодержатель;  10-пакет тарелок; 11-крышка барабана.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

7

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

2 МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА  СЕПАРИРОВАНИЯ

В настоящее время все  более широкое распространение  приобретают универсальные сепараторы.

В связи с этим необходимо рассмотреть вопросы теории очистки молока на сепараторах-сливкоотделителях, сепараторах-нормализаторах и сепараторах-гомогенизаторах. Эти сепараторы имеют принципиально одинаковое устройство пакета тарелок. Во всех этих сепараторах молоко поступает в межтарелочные пространства через отверстия на тарелках и движется по ним к периферии.

В большинстве тарельчатых  сепараторах-молокоочистителях жидкость в межтарелочных пространствах движется от периферии к центру. В тарельчатых молокоочистителях, тарелки которых на периферийной части имеют отверстия для входа молока, жидкость движется по более сложной траектории. По выходе из отверстий часть молока направляется к центру, а часть – к периферии и оттуда по межтарелочным пространствам к оси вращения. Видимо, из грязевого пространства жидкость поднимается к центру по отдельным секторам, расположенным в зонах между отверстиями на тарелках (рисунок 2).

Рисунок 2. Схема направления  движения жидкости в тарельчатом сепараторе – молокоочистителе: а - тарелки без отверстий; б - тарелки с отверстиями.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

8

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Частицы механических примесей, выделяемые под действием центробежной силы, в соответствии с законом Стокса движутся к периферии. Следовательно, в зависимости от направления потока жидкости в межтарелочном пространстве, частицы механических примесей перемещаются в направлении течения жидкости или навстречу ей. Под действием центробежной силы из молока выделяются и осаждаются на стенках барабана частицы, имеющие больший удельный вес, чем молоко. Более легкие фракции, которые могут быть отнесены к центру барабана, остаются в молоке или сливках. Частицы механических примесей выделяются в движущейся жидкости. Следовательно, закономерности осаждения их в барабанах молокоочистителей связаны с характером движения жидкости.

Основными факторами, обусловливающими очистку молока, является скорость Стокса υ_cm движения частицы в центробежномном поле и скорость потока молока υ_n , в котором взвешена эта частица. В первом приближении, когда можно пренебречь ускорением Кориолиса и ускорением силы тяжести (как это делает Бремер) можно считать, что частица находится в поле только указанных скоростей. Результирующая всегда направлена в сторону течения потока (рисунок 3) и поэтому способствует или затрудняет выделение частицы.

Рисунок 3. Схема скоростей  движения частиц механических примесей между тарелками: а - сливкоотделителя; б - молокоочистителя с тарелками  без отверстий; в - молокоочистителя с тарелками с отверстиями.

В межтарелочных пространствах  сепараторов-сливкоотделителей, нормализа-

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

9

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

торов и  кларификсаторов результирующая скорость движения частицы всегда направлена к периферии тарелки (рисунок 3, а). Результирующая скорость частицы, расположенной ближе к периферии тарелки, более круто направлена к верхней тарелке. Это объясняется тем, что с увеличением радиуса тарелки скорость потока υ_n уменьшается, а скорость Стокса  υ_cm увеличивается. Таким направлением результирующей скорости можно объяснить высокую степень очистки молока на сепараторах-сливкоотделителях.

В межтарелочных пространствах  молокоочистителей результирующая скорость движения частицы направлена вверх (рисунок 3, б). При этом по мере приближения к центру барабана скорость потока жидкости υ_n возрастает, а скорость Стокса υ_cm уменьшается. Следовательно, угол наклона результирующей скорости движения частицы к оси вращения в верхней части тарелки будет меньше, чем на периферии тарелок. Такое направление результирующей скорости отрицательно влияет на очистку: осаждение частиц на нижнюю поверхность верхлежащей тарелки будет происходить в более затрудненных условиях, чем в сепараторах-сливкоотделителях.

В молокоочистителях, тарелки  которых имеют на периферийной части отверстия, результирующая скорость движения частицы на периферии тарелки направлена книзу, а в верхней части, наоборот (рисунок 3, в).

Среднюю скорость потока υ_n в межтарелочных пространствах молокоочистителя с достаточным приближением можно определить по формуле:

                                                                                                               (2.1)

где:  М — производительность молокоочистителя;                                                                d — диаметр тарелки;

h — расстояние между тарелками по нормали;                                                      z — число межтарелочных зазоров.

Приближенность формулы (2.1) обусловливается тем, что в ней не учтена площадь сечения продольных планок, которые фиксируют расстояние между тарелками.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

10

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Скорость Стокса_cm частицы оределяют по формуле:

где:   п — число оборотов барабана;                                                                           R — радиус тарелки;

         r — радиус частицы;                                                                                                                         ₁ — плотность частицы;                                                                                               ₂ — плотность плазмы молока;                                                                                             µ — вязкость молока.

Скорость движения жидкости в любом сечении межтарелочного пространства имеет большую абсолютную величину. Следовательно, жидкость будет стремиться унести с собой взвешенные частицы механических примесей. Чтобы частица могла достигнуть верхлежащую тарелку, жидкость должна находиться в межтарелочном пространстве достаточное время.

Очистка молока в молокоочистителях  происходит следующим образом. В молокоочистителях с тарелками без отверстий молоко поступает из тарелкодержателя в грязевое пространство. Здесь наиболее крупные и тяжелые частицы отбрасываются к стенкам барабана.

Среднюю скорость восходящего потока жидкости внизу грязевого пространства молокоочистителя можно определить по формуле:

                                                                                          (2.3)

где:   R_K — внутренний радиус корпуса барабана;                                                                    

  R_m — максимальный радиус тарелки;                                                                             М — производительность молокоочистителя.

По мере движения жидкости вверх грязевого пространства часть ее уходит в межтарелочные пространства. При этом скорость восходящего потока жидкости постепенно уменьшается и вверху она становится равна

                        ,                                                     (2.4)                     

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

11

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

где M — количество    молока,    движущегося вверху    грязевого      пространства.

Если считать, что скорость восходящего  потока жидкости в грязевом пространстве непрерывно убывает, то можно написать пропорцию:

                                                                                                             (2.5)

где   _n— скорость движения   жидкости   на какой-либо  высоте грязевого пространства;                                                                                                 H— общая высота грязевого пространства;                                                       у — какая-либо высота грязевого пространства.

В общем виде скорость восходящего потока жидкости в любом заданном сечении

Важным условием очистки  молока является соотношение скоростей движения жидкости на входе в межтарелочное пространство и скорости Стокса _cm частицы в этом же месте. Если скорость Стокса _cm больше, то частица будет двигаться к периферии, если больше скорость движения жидкости, то частица будет унесена в межтарелочное пространство. Схематично направление потоков жидкости в разных сечениях грязевого пространства изображено на рисунке 4.

Наибольший интерес  представляет соотношение скоростей потока жидкости в грязевом пространстве и скорости Стокса частиц механических примесей на краю тарелки. Среднюю величину горизонтально направленной скорости у кромки тарелки можно определить по формуле:

                                                                                                 (2.7)

где:    h_о— высота по вертикали щели между тарелками;                                                              R_m— максимальный радиус тарелки;  

z — число межтарелочных зазоров. 

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

12

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

  Скорость Стокса движения частицы в этом сечении

где: — угловая скорость вращения барабана;

 — разность плотностей частицы и плазмы молока;                            — вязкость молока;                                                                                     r₀ — радиус частицы.

Рисунок 4. Схема направления скоростей  в грязевом пространстве молокоочистителя.

Скорость  _ср стремится частицу внести в межтарелочное пространство, скорость _ст направлена в противоположную сторону, к стенке барабана. Направление движения частицы зависит от величины той и другой скоростей. Критическое состояние частицы, когда она находится как бы в покое относительно горизонтальной оси, можно выразить равенством:

или

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

13

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Из равенства (2.9) можно получить критический размер частицы:

Формула (2.10) показывает факторы, определяющие критический размер частицы и зависимость его от основных конструктивных особенностей молокоочистителя и физико-химических свойств очищаемой жидкости.

Частицы с радиусом, меньшим  чем вычисленный по формуле (2.10), уносятся потоком в пространство между тарелками. Если частица будет иметь больший размер, то она останется в грязевом пространстве и осядет на стенку барабана.

В грязевом пространстве мельчайшие частицы не выделяются; вместе с молоком они поступают в межтарелочный зазор, где под действием центробежной силы оттесняются к верхней тарелке.

Траектория движения частицы  в межтарелочном пространстве молокоочистителя состоит из двух стадий: проникновения частиц через толщу молока и осаждения на нижней поверхности верхней тарелки; движения частиц механических примесей по поверхности тарелки к периферии барабана. Во второй стадии частицы движутся в направлении, противоположном течению жидкости.

Траектория движения частиц механических примесей в межтарелочном пространстве сепараторов-сливкоотделителей, кларификсаторов, нормализато-ров и универсальных сепараторов также состоит из двух стадий. Но в этом случае движение частицы направлено от центра к периферии.

Схема траектории движения частиц в межтарелочном пространстве моло-коочистителей показывает, что на второй стадии частицы преодолевают сопро-  

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

14

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

тивление   движению поверхностных  слоев жидкости, протекающей в  противопо-ложном направлении. При определенных условиях, зависящих от расстояний между тарелками, видимо, частицы будут уноситься  потоком жидкости, что отрицательно скажется на качестве очистки молока.

По технологическому назначению различают  сепараторы: разделители, очистители (осветлители), очистители-разделители. В сепараторах-разделителях разделяемая жидкость А поступает через полости тарелкодержателя 4 под пакет тарелок 2 и далее через вертикальные каналы, образованные отверстиями в тарелках, попадает в межтарелочные зазоры. Легкая жидкая фракция В движется к оси цилиндра, а тяжелая Б в виде суспензии — к периферии. Твердые частицы в виде осадка Д осаждаются в шламовом пространстве 6 барабана 1. Тяжелая жидкая фракция удаляется из барабана через зазор между разделительной тарелкой 5 и крышкой барабана (рисунок 5).

В тарелках сепаратора-очистителя  отверстий нет, поэтому разделяемая  жидкость А попадает снизу пакета тарелок 2 сразу в шламовое пространство 6 барабана 1, где выделяются наиболее тяжелые твердые частицы. Окончательная очистка происходит в межтарелочных зазорах, и осветленная жидкая фракция (фугат) выводится со стороны горловины барабана.

Рисунок 6. Схемы работы сепараторов:

а — разделителей;   б —  очистителей  (осветлителей);   1 — барабан;   2 — пакет  тарелок; 3 — очистительная   тарелка;   4 — тарелкодержатель;   5 — разделительная   тарелка; 6 — шламовое пространство; А — разделяемая жидкость; Б — тяжелая фракция; В — легкая фракция; Г — очищенная жидкость; Д — осадок.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

15

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

По способу подвода разделяемой  жидкости и отвода фракций сепараторы классифицируют на открытые, полузакрытые   и  герметические.   В   открытых сепараторах подвод и отвод жидкостей осуществляют открытым потоком, не изолированным от окружающей газовой среды (воздуха). В полузакрытые сепараторы разделяемая жидкость подается свободным потоком, а фракции отводятся под давлением по закрытым трубопроводам специальными нагнетательными устройствами. В герметичных сепараторах подача разделяемой жидкости и отвод жидких фракций происходят под давлением по трубопроводам, герметично присоединенным к патрубкам сепаратора.

По способу удаления осадка различают сепараторы с ручной и центробежной выгрузкой. В сепараторах с ручной выгрузкой подача разделяемой или очищаемой жидкости и отвод жидких фракций происходят непрерывно до тех пор, пока не заполнится осадком шламовое пространство барабана. Осадок удаляют после остановки машины и разборки барабана. Такие сепараторы из-за ограниченного шламового пространства эффективны при обработке суспензий с содержанием взвешенных частиц до 0,05 % общего объема разделяемой жидкости. В сепараторах с центробежной выгрузкой осадок отводится непрерывно через открытые сопла в стенках или днище барабана либо циклически через периферийные окна, периодически открываемые затворным элементом — поршнем. Такие сепараторы называют   саморазгружающимися. Управле ние поршнем может быть ручным или автоматизированным.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

16

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

3 РАСЧЕТ И  ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕПАРАТОРА ДЛЯ  ОЧИСТКИ МОЛОКА

3.1 Расчет конструктивных и кинематических параметров сепаратора для очистки молока

Для расчета принимаем следующие  условия: пусть d_ч  = 5*10^-6 м;  плотность молока  r =1027 кг/м³, динамическая вязкость молока m=0,018 Па*с,  плотность грязи r = 1150 кг/м³. Производительность 4000 л/ч.

3.2.1 Определяем число тарелок  Z, шт.

,                      (3.2.1)

где  Q = 2500 л/ч – производительность сепаратора, м³/с;

η_С = 0,8 – к.п.д. сепаратора;

d = 5*10^-6 – диаметр частицы, м;

α – угол наклона образующей конуса тарелки;

t = 20 – температура молока при сепарировании, °С.

3.2.2 Определяем межтарелочный зазор h, м.

,                              (3.2.2)

где  n – частота вращения ротора, с^-1.

3.2.3 Определяем высоту тарелки h_Т, м.

                                        (3.2.3)

3.2.4 Определяем расстояние от  тарелок до внутренней стенки  ротора l, м.

,                              (3.2.4)

где  V_ГР = 0,00313 – объём грязевого пространства, м³;

H₂ – высота цилиндрической части ротора, м.

3.2.5 Определяем радиус ротора  R_Р, м

                                           (3.2.5)

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

17

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

3.2.6 Определяем высоту конической  части ротора Н₁, м.

                                        (3.2.6)

3.2.7 Определяем высоту цилиндрической части ротора H₂, м.

,                                     (3.2.7)

где  h – межтарелочный зазор, м;

δ_Т = 0,0008 – толщина тарелки, м.

3.2.8 Определяем напряжение в  стенке σ, Па

,                                       (3.2.8)

где  ρ_СТ = 7800 – плотность стали, кг/м³;

ω – угловая скорость вращения ротора, рад/с.

3.2.9 Определяем толщину стенки  корпуса δ_К, м.

,                                    (3.2.9)

где  ρ_М = 1027 – плотность молока, кг/м³;

[σ] = 120·10⁶ – допустимое напряжение, Па.

3.2.10 Определяем толщину стенки  крышки на расстоянии от оси  вращения ротора, а именно на  расстоянии равной R_P толщину крышки снизу δ_КР.СН, м.

,                             (3.2.10)

3.2.11 Определяем толщину стенки  крышки на расстоянии от оси  вращения ротора, а именно на  расстоянии равной  R₀ толщину крышки сверху δ_КР.СВ, м.

                               (3.2.11)

3.2.12 Определяем толщину дна δ_ДН, м.

                                           (3.2.12)

3.2.13 Определяем массу корпуса  М_K, кг.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

18

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

                                      (3.2.13)

где  H₁ – высота конической части ротора, м;

H₂ – высота цилиндрической части ротора, м;

δ_Т.Д. = 0,003 – толщина тарелкодержателя, м.

3.2.14 Определяем массу дна барабана  М_ДН, кг.

,                                 (3.2.14)

где  δ_ДН – толщина дна, м;

δ_К – толщина стенки корпуса, м.

3.2.15 Определяем массу тарелкодержателя  М_Т.Д, кг.

(3.2.15)

3.2.16 Определяем массу тарелок  М_Т, кг.

,                                (3.2.16)

где  δ_Т = 0,0008 – толщина тарелки, м.

3.2.17 Определяем металлоёмкость  ротора М, кг.

,                      (3.2.17)

где  ρ_СТ = 7800 – плотность стали, кг/м³.

3.2.18 Определяем затраты на  материал З_М, руб.

,                                         (3.2.18)

где  350 – цена металла в руб. за один кг.

3.2.19 Определяем окружную скорость  ротора V_OKP, м/с

,                                     (3.2.19)

где  δ_К – толщина стенки корпуса, м.

3.2.20 Определяем мощность для  преодоления трения ротора о  воздух N_T, кВт.

,                          (3.2.20)

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

19

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

где  1,36 – коэффициент для  перевода л.с. в кВт;

ρ_В = 1,2 – плотность воздуха, кг/м³;

F – боковая поверхность ротора по участкам, м².

3.2.21 Определяем мощность на преодоление  трения в подшипниках N_П, кВт.

,                                 (3.2.21)

где  M – металлоёмкость ротора, кг;

С – коэффициент, он может быть принят равным 0,002;

R_B = 0,02 – радиус веретена, м.

3.2.22 Определяем суммарную мощность  N, кВт.

                                         (3.2.22)

3.2.23 Определяем расход электроэнергии  Е, кВт ·ч.

,                                         (3.2.23)

где  H = 1500 – годовая нагрузка сепаратора, ч;

3.2.24 Определяем затраты на электроэнергию  Э, руб.

,                                           (3.2.24)

где  2,5 – тарифная ставка электроэнергии, руб/ кВт ·ч.

3.2.25 Определяем себестоимость тарелок  С_Т, руб.

,                                           (3.2.25)

где  ц – стоимость одной тарелки, руб/шт;

Z – число тарелок, шт.

3.2.26 Определяем капиталовложения  К, руб.

,                                     (3.2.26)

где  1,15 – коэффициент, учитывающий  затраты на доставку и монтаж;

З_М – затраты на материал, руб;

С_Т – себестоимость тарелок, руб.

3.2.27 Определяем затраты на амортизацию  З_А, руб.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

20

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

3.2.28 Определяем затраты на техобслуживание  и ремонт ТОР, руб.

                                          (3.2.28)

3.2.29 Определяем общие затраты  З_ОБЩ, руб.

,                                  (3.2.29)

где  З_А – затраты на амортизацию, руб;

ТОР – затраты на техобслуживание  и на ремонт, руб;

Э – затраты на электроэнергию, руб.

3.2.30 Определяем приведённые затраты  П, руб/м³.

,                                   (3.2.30)

где  0,15 – коэффициент нормативной эффективности капитальных вложений;

Q – производительность сепаратора, м³/ч;

H – годовая нагрузка сепаратора, ч.

Для расчетов применяем компьютерную программу EXCELL. Результаты приведены в приложении А, в таблицах. По этим результатам построены графики зависимости приведенных затрат от оборотов, R_max и угол , которые размещены на листе 2  формата А1. Графики показывают оптимальные значения: ПР=1,65557 руб/ м , R_max. = 0,09 м,  97 оборотов в секунду, угол наклона тарелок 55.

3.2 Анализ факторов, принятые допущении

На  качество очистки молока существенно  влияют температура очистки, скорость вращения барабана и продолжительность безостановочной работы молокоочистителя.

С точки зрения сохранения исходных качеств молока наиболее целесообразно подвергать очистке холодное молоко. Но при этом вследствие возрастания вязкости молока уменьшится скорость всплывания частиц.

При повышении температуры молока до 80—85° увеличивается скорость всплывания частиц механических примесей. Но при этом часть механических примесей растворяется или раздробляется в молоке, в результате чего очистка ухудшается. Поэтому чаще всего в молокоочистители направляют молоко с температурой 35—45°.

Как уже указывалось, в  некоторых универсальных сепараторах очистка молока осуществляется при низкой температуре (1—4°). При повышении числа оборотов барабана очистителей степень очистки молока возрастает. Однако сложилось мнение, что молокоочистители могут работать и с уменьшенными числами оборотов. Окончательное решение этого вопроса возможно только на базе глубоких сравнительных испытаний работы очистителей при разных скоростях и температурах.

Продолжительность безостановочной работы молокоочистителей зависит от времени заполнения грязевого пространства сепараторной слизью, определяемого количеством механических примесей в молоке и размерами грязевого пространства.

В молокоочистителях, кларификсаторах и универсальных сепараторах размеры грязевого пространства значительно больше, чем в сепараторах- сливкоотделителях. Удельный объем грязевого пространства молокоочистите-

лей  составляет 1—1,5 л на 1000 л молока,  пропускаемого через очиститель в те-

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

22

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

чении часа.

Производительность молокоочистителей  обычно бывает в два раза выше, чем одинаковых по размеру сепараторов-сливкоотделителей.

Продолжительность безостановочной  работы молокоочистителей составляет 3—6 часа при обычной степени загрязненности молока с нормальной кислотностью. В случае очистки молока с повышенной кислотностью, когда в нем возможно образование мельчайших белковых хлопьев, продолжительность безостановочной работы молокоочистителей резко сокращается и ухудшается качество очистки.

Продолжительность безостановочной  работы молокоочистителей можно определить по формуле:

где: V —объем грязевого пространства;

С_с — количество отложений сепараторной слизи от общего объема     пропущенного   молока   в   % (С_с = 0,03 — 0,15%);                                         М — производительность молокоочистителя в л/час.

Для практических расчетов формула (3.1.1) имеет весьма существенное ограничение, связанное с производительностью молокоочистителя. Производительность молокоочистителя должна быть оптимальной, т. е. такой, чтобы все механические примеси, содержащиеся в молоке, успевали оседать за время нахождения в барабане очистителя. Если производительность выше оптимальной, то часть механических примесей не успеет осесть и останется в молоке.

Искандарян установил, что существует оптимальный режим очистки молока. Превышение производительности молокоочистителя, соответствующей оптимальному режиму, хотя бы на 5 % приводит к снижению качества очистки, так как в молоке остается часть примесей. В связи с этим величина

С_с должна быть установлена для оптимального режима.  

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

23

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

ВЫВОДЫ

1. В ходе выполнения курсового  проекта изучено назначение сепаратора  для отчистки молока периодического  действия. Произведен обзор и анализ существующих конструкций сепаратора. Подробно описано устройство и работа сепаратора.

2. Рассмотрен процесс сепарирования  под действием центробежных сил.  Обоснованы принятые допущения  в разрабатываемой математической  модели.

          3. Произведен выбор оптимальных значений и разработана математическая модель. На основе данной модели разработан вычислительный алгоритм в среде Microsoft Excel  для оптимизации конструктивных параметров сепаратора для отчистки молока. Из расчетов установлены оптимальные значения: число тарелок Z = 116, при их угле наклона a = 55 °, ПР=1,65557 руб/м , максимальный радиус тарелок R_max = 0,09 м, обороты 97.

4. Разработана конструкция сепаратора  с оптимальными конструктивными  параметрами и выполнен общий вид сепаратора для отчистки молока периодического действия с разработкой основных узлов и деталей.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

24

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

БИБЛИОГРАФИЯ

1.  Липатов Н. Н. Сепарирование  молока. – М.:ПИЩПРОМИЗДАТ, 1960. – 256с.

2. Остриков А. Н. Практикум  по курсу технологическое оборудование. – Воронеж: ВГТА, 1999 – 423с.

3.  Волчков И. И.  Сепараторы  для молока и молочных продуктов.  – М.: Издательство «Пищевая промышленность», 1975 – 224с.

4. Зимников В. М. Практикум по расчету и конструктированию машин и аппаратов перерабатывающих производств. – Пенза: ПГСХА, 2001 – 187 с.

5. Сурков В. Д. Технологическое  оборудование предприятий молочной  промышленности, – М.: Колос, 1983. –  432с.

6. Соколов В. И.  Основы расчета и конструктирования машин и аппаратов пищевых производств. – М.: Колос, 1992. – 399с.

ТОЖ и ПП 65.12.00 ПЗ

Лист

25

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата