|
Расчет основных характеристик оборудованияДля обработки материалов давлением Цель работы
1.1. Изучение конструкции и принципа действия прессов. 1.2. Ознакомление с основными показателями роботы прессов и методикой их расчета.
Перечень используемого оборудования
Гидравлический пресс.
Перечень справочной литературы
3.1. Стабников В.Н., Баранцев В.И. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.–328с. с.40…45. 3.2. Липатов Н.Н. Процессы и аппараты пищевых производств: Учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. 1011 “Технология и организация обществ. питания”.– М.: Экономика, 1987.–272с. с. 119…125. 3.3 Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Агропромиздат, 1985.–503с. с. 83…101. 3.4. Баранцев В.И. Сборник задач по процессам и аппаратам пищевых производств.– М.: Агропромиздат, 1985.–136с. с. 21…23. 3.5. Процессы и аппараты пищевых производств. Задачник / Под ред. 3.6. Чернов. А.В., Бессребренников Н.К., Силецкий В.С. Основы гидравлики и теплотехники.– М.: Энергия, 1976.–416с. с. 82…91.
Краткие теоретические сведения
Прессованием называют процесс обработки материалов воздействием внешнего давления, создаваемого в прессах. При этом преследуют следующие цели: отжатие жидкости из твердых материалов, формование пластичных материалов, уплотнение сыпучих материалов. Машины для отжатия жидкости – прессы. По принципу действия различают прессы периодического и непрерывного действия, по способу создания рабочего давления – прессы механические и пневматические. Широко применяются в промышленности шнековые и вальцовые прессы непрерывного действия, а также пневматические и корзиночные прессы периодического действия. В пневматическом прессе см. рис. 4.1 давление на прессуемый материал создается с помощью сжатого воздуха, увеличивающего объем цилиндра 2 из листовой резины. Благодаря этому при получении, например, виноградного сока прессуемый материал не перетирается, не нарушается механическая структура кожицы, гребней и семян и сок получается высокого качества. Загрузка и разгрузка
барабана 1 производится через люки, установленные по его длине. При работе прессов производят несколько рыхлений материала путем вращения барабана, предварительно выпустив воздух из цилиндра. Выделенный сок вытекает через отверстия в барабане в поддон 3, а из него – в сборник. Вальцовый пресс см. рис. 4.2, применяемый для отжатия жидкости из картофельной мезги 2 при производстве крахмала, состоит из двух полых перфорированных валков 1, вращающихся навстречу один другому. Отжатая из мезги жидкость 3 проходит через отверстия внутри валков и затем отводится из них, а мезга продавливается вниз. Закаточные прессы или машины см. рис. 4.3 применяются для придания тесту округлой формы. Это достигается прокатыванием куска теста 2 между двумя поверхностями (1 и 3 или 1 и 4), движущимися одна относительно другой.
Гидравлический пресс. Гидравлический пресс – машина, которая служит для создания больших усилий, необходимых в различных процессах производства, например, при отжатии жидкости из твердых тел, испытании строительных материалов, автоматическом управлении мощным оборудованием и т. п. Гидравлический пресс см. рис. 4.4 состоит из малого цилиндра 2, в котором движется поршень 1 диаметром d и большого цилиндра, в котором движется плунжер 3 диаметром D. Малый насос соединен с насосом, с помощью которого в цилиндр с плунжером накачивается масло. Поршень малого цилиндра приводится в движение с помощью рычага, как показано на схеме, или электропривода. Если приложить к поршню 1 малого цилиндра 2 силу P 0, то возникает давление на пор шень p. Вследствие этого появ-ляется давление в цилиндре p поршня на масло и по закону Паскаля оно передается маслом на плунжер 3. В результате этого создается усилие прессования Р 1 корзиной 4 пресса на сырье. Практически, сила Р 1, вследствие возникающих сил трения будет несколько меньшей. Это учитывается введением, так называемого коэффициента полезного действия. Давление в цилиндре определяется по формуле:
p = 4 P 0 / (π d 02), (4.1)
где p – давление в цилиндре, Па; P 0 – усилие, прикладываемое к малому поршню, Н; d 0 – диаметр малого поршня, м. Усилие прессования определяется по формуле:
Р 1 = 0,9 р · F, (4.2)
где Р 1 – усилие прессования, Н; F – площадь поперечного сечения плунжера, м2;
F = π d 2/4, (4.3)
где d – диаметр плунжера, м; 0,9 – коэффициент, учитывающий потери на трение в сальниках цилиндра и направляющих колоннах. Давление прессования определяется по формуле:
р 1 = Р 1 / F 1, (4.4)
где р 1 – давление прессования, Па; F 1 – площадь сечения корзины (вид формулы 4.5 зависит от формы сечения корзины), м2;
F 1 = π D 2 / 4, (4.5)
где D – диаметр корзины (если сечение корзины – круг), м. Производительность гидравлического пресса определяется по формуле:
G = π D 2/4· H · ρ · ψ · τ /60, (4.6)
где G – производительность гидравлического пресса, кг/ч; D – диаметр корзины, м; Н – высота корзины, м; ρ – насыпная масса сырья, кг/м3; ψ – коэффициент заполнения корзины; τ – продолжительность цикла работы пресса, мин.
Корзиночный пресс. Скорость выделения сока, отнесенная к единице массы прессуемой виноградной мезги толщиной слоя h до 30 см, выражается зависимостью:
w h = 1,465 / 10(0,0332 h), (4.7)
где w h – скорость выделения сока, отнесенная к единице массы прессуемой виноградной мезги, м3/т; h – толщина слоя прессуемой виноградной мезги, см. Эффективность процесса просеивания прямо пропорциональна объему V (или массе) мезги, одновременно прессуемой в корзине пресса, и скорости w h выделения сока. Зависимости (4.7) соответствуют оптимальные значения геометрических размеров различных прессов: · для вертикальных корзиночных прессов при отношении высоты H корзины к ее диаметру D, равном 0,8 рекомендуют:
V = 0,63 D 3 и h = 0,154 D, (4.8)
· для горизонтальных гидромеханических и поршневых прессов при диаметре корзины D и длине ее L рекомендуют:
V = 0,785 D 2 L и h = 0,25 D, (4.9) · для пневматических прессов, в которых около 25% объема корзины заняты резиновым баллоном, рекомендуют:
V = 0,59 D 2 L и h = 0,187 D, (4.10)
Зависимость скорости выделения сока w p от величины давления прессования р выражается формулой:
w p = 0,1356 + 1,21 р – 0,338 р 2, (4.11)
где w p – скорость выделения сока, м3/т; р – давление прессования; МПа. Зависимость давления прессования р (при 0,1< p <1,6 МПа) от продолжительности процесса τ при заданном значении wh рассчитывают по уравнению:
p = 0,0112·100,1932· τ · w h, (4.12)
где τ – продолжительности процесса, мин.
Шнековый пресс. Производительность шнекового пресса для винограда или масличных семян G согласно рис. 4.5. приближенно можно рассчитать по формуле:
G = 0,013(D 2 – d 2)· t · n · ρ ·(1 – K в)· η, (4.13)
где G – производительность шнекового пресса, кг/с; D – диаметр шнека, м; d – диаметр вала шнека, м; d 0,35 D; t – шаг витка шнека, м; t 0,58 D; ρ – средняя объемная масса прессуемого мате-риала, кг/м3; n – частота вращения шнека, об/мин; К в – коэффициент, учи-тывающий обратное движение прессуемого материала вдоль винто-вого канала и через ра-диальный зазор между шнеком и перфориро-ванным цилиндром (зеером): · для выходной щели пресса шириной 6,5…12 мм при прессовании хлопковых и подсолнечных семян К в = 0,75…0,5; · для виноградной мезги величину К в в зависимости от частоты вращения n шнека определяют по формуле:
К в = 0,918 – 0,046 n, (4.14)
η – коэффициент полезного действия пресса; η = 0,5…0,8 и зависит от величины зазора между шнеком и перфорированным цилиндром. Для нагнетающих шнековых формовочных прессов диаметр прессовой матрицы находят из уравнения:
G = 0,785 D 2· f · w · ρ, (4.15)
где G – производительность пресса, кг/с; D – диаметр матрицы, м; f – доля живого сечения отверстий от общей площади матрицы; f = 0,04…0,08; w – скорость выхода массы, м/с; ρ – плотность формуемого материала, кг/м3.
Ротационный пресс. Такой пресс, работающий по схеме см. рис.4.6, применяется для брикетирования сухого жома и др. Ротационные прессы имеют плоскую или цилиндрическую матрицу. Основной частью пресса является прессующий узел, состо-ящий из матрицы и прессующих валков, устройства для среза гра-нул и полого вала. В прессующих (брикети-ровочных) машинах уплотнение массы характеризуется коэффи-циентом прессования определя-емом по формуле:
β = (V 1– V 2) / V 1·100, (4.16)
где β – коэффициент прессования, %; V 1 – объем массы до прессования, м3; V 2 – объем массы после прессования, м3. Производительность пресса можно рассчитать по формуле: G = 7,5 d 2 · l · ρ · m · z · ω, (4.17)
где G – производительность пресса, кг/с; d – диаметр гранулы, м; l – длина гранулы, м; ρ – объемная масса гранул, кг/м3; m – число отверстий в матрице; z – число прессующих валков; ω – угловая скорость матрицы, рад/с.
Порядок проведения работы
5.1. Ознакомление с конструкцией и принципом действия шнекового, вальцового, пневматического прессов, шнекового пресса для изготовления макарон и закаточных машин для теста. 5.2. Ознакомиться с основными параметрами этих и других прессов и методикой их расчетов. 5.3. Решить задачи: 5.3.1. Определить усилие Р 1 и давление прессования р 1, а также производительность G гидравлического пресса по данным табл. 5.1.
Таблица 5.1 Данные к задаче п. 5.3.1
5.3.2. Определить усилие Р 1 и давление прессования р 1 на жмых гидравлического пресса, применяемого в маслоперерабатывающих предприятиях по данным табл. 5.2.
Таблица 5.2 Данные к задаче п. 5.3.2
5.3.3. Определить относительную скорость выделения сока из виноградной мезги, если давление прессования p = 1,4 МПа. (Вариант 21)
5.3.4. Определить скорость выделения сока w р, если w h = 0,5 м3/т, продолжительность процесса τ = 16 мин. (Вариант 22)
5.3.5. Определить производительность шнекового пресса для винограда, если диаметр шнека D = 300 мм, частота вращения n = 10 об/мин, объемная масса материала ρ = 900 кг/м3 и КПД пресса η = 0,7. (Вариант 23)
5.3.6. Определить продолжительность процесса прессования, если p =1,5 МПа и w h = 0,7 м3/т. (Вариант 24)
5.3.7. Определить рабочее давление прессования p (в МПа), если высота прессуемого слоя винограда h = 150 мм и продолжительность процесса τ = 15 мин. (Вариант 25)
5.3.8. Определить число отверстий в матрице ротационного пресса для гранулирования сухого жома, если производительность пресса G = 0,6 кг/с, диаметр гранулы d = 6 мм, длина ее l = 7 мм, объемная масса гранул ρ = 400 кг/м3, число прессующих валков z = 3 и частота вращения матрицы n = 30 об/мин. (Вариант 26)
5.3.9. Определить коэффициент прессования β штемпельного пресса, применяемого на сахарных заводах, брикетирующего сухой жом в брикеты. Данные взять из табл. 5.3. Таблица 5.3 Данные к задаче п. 5.3.9
5.4. Сделать вывод.
Содержание отчета
6.1. Начертить рис. 4.1 принципиальную схему пневматического (Вар. 1…6; 19…24), рис. 4.2 вальцового (Вар. 7…12; 25…30) прессов и рис. 4.3 ленточных закаточных машин (Вар. 13…18; 31…36) для теста. Нанести позиции и привести спецификацию. Привести краткое описание схемы. 6.2. Решить задачу, приведенную в п. 5.3, согласно выбранного варианта, численно соответствующего порядковому номеру студента по журналу на странице ПАПП. 6.3. Записать вывод о проделанной практической работе.
7 Контрольные вопросы
7.1. Цели, преследуемые при процессе обработки материала давлением. 7.2. Что происходит в процессе отжатия жидкости из твердых материалов? 7.3. В результате чего происходит отжатие жидкости из твердого материала в шнековом прессе? 7.4. Чем характеризуется степень сжатия? 7.5. Для чего производят формование пластических материалов, и какими прессами реализуют этот процесс? 7.6. Что это за процесс брикетирования и как определяется коэффициент прессования? 7.7. Регулируемые параметры процесса отжатия жидкости в прессах. Практическое занятие № 4
Определение гидростатического давления на дно и стенки аппарата
Цель работы
1.1. Изучить основные законы гидростатики. 1.2. Изучить приборы для измерения давления. 1.3. Научиться производить расчеты силы давления на стенку и дно аппарата.
Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|