В сепараторе осуществляется очистка гранул от мелочи, а в случае поступления крупки производится разделение ее на фракции.

Техническая характеристика пресс-гранулятора Б6-ДГВ представлена в таблице 2.



Таблица 2 «Техническая характеристика пресс-гранулятора Б6-ДГВ»

Техническая характеристика	Значение
Производительность техническая, т/ч
- на матрицах с отверстиями 4,7 и 7,7 мм	88,5
- на матрицах с отверстиями 9,7 12,7 и 19 мм	911
Количество мелассы, вводимой в комбикорма, %	до 3
Количество жира, вводимого в комбикорма, %	до 3
Установленная мощность электродвигателей, кВт	144145
Пресс:
Частота вращения матрицы, об/с (об/мин)	3,7 (222)
Производительность дозатора мелассы и жира, кг/ч	до 1000
Расход пара, кг/ч	510660
Габаритные размеры пресса, мм, не более:
- длина	2596
- ширина	1560
- высота	2270
Масса, кг, не более	3730

Питатель-смеситель имеет сварной корпус 1, в верхней части которого установлен шнек 2, предназначений для подачи и дозирования рассыпных комбикормов в смеситель. Шнек присоединяется к приводу 3 через предохранительную муфту 4. В случае необходимости привод можно отключить вручную.[5] Благодаря изменению скорости регулируется количество комбикормов, подаваемых в смеситель.

В верхней части корпуса имеется окно 5 для загрузки продукта в люк, закрытый крышкой 6. Съемный фланец 20 служит для монтажа и демонтажа

В верхней части корпуса имеется окно 5 для загрузки продукта в люк, закрытый крышкой 6. Съемный фланец 20 служит для монтажа и демонтажа шнека. Привод дозаторов мелассы 7 и жира 8 осуществляется цепной передачей от вала шнека.

Дозаторы подают мелассу и жир по трубопроводам в форсунку 9, туда же подается пар для распыления мелассы и жира.



1 - сварной корпус, 2 - шнек, 3 - привод, 4 - муфта, 5 - окно, 6 - крышка, 7 - дозатор мелассы, 8 - дозатор жира, 9 - форсунка, 10 - поворотная лопатка, 11 - окно загрузки, 12 - коллектор, 13 - штуцер, 14 - датчик,15 - люк, 16,17,18 - конечный выключатель, 19 - кронштейн,20,24 - фланец, 21 - вал смесителя, 22 - шкив, 23 - крышка, 25 - гайка,26 - патрубок, 27 - пробка, 28 - маслоуказатель, 34 - электродвигатель,39 - муфта.

Рис. 8 «Пресс-гранулятор Б6-ДГВ»

В нижней части корпуса установлен вал смесителя 21 с поворотными лопатками 10. Лопатки устанавливаются таким образом, чтобы обеспечивалось тщательное перемешивание продукта и одновременное транспортирование его к окну загрузки 11 с необходимой производительностью.

Вал смесителя приводится во вращение от электродвигателя 25, установленного на кронштейне прессующей секции, через клиноременную пере дачу к шкиву 22.

На задней стенке питателя-смесителя имеется коллектор 12 для подвода пара, соединенный штуцерами 13 с корпусом.

В зоне выхода продукта из питателя-смесителя установлен датчик 14 термометра сопротивления, предназначенного для автоматического регулирова-нияподачи пара в смеситель.

Люк 15, служащий для очистки внутренней полости, сблокирован с конечным выключателем 16.

Конечный выключатель 17, расположенный у окна выгрузки, позволяет включать пресс только в том случае, когда прессующая секция закрыта дверкой.

Конечный выключатель 18, расположенный у предохранительной муфты, отключает привод питателя при перегрузках питателя.

Кронштейн 19 предназначен для подвешивания подъемника матриц.

Прессующая секция состоит из электродвигателя 34 и редуктора 1, соединенных между собой упругой втулочно-пальцевой муфтой 39 и закрепленных на сварной раме 2.

В редукторе через цилиндрическую передачу вращение передается планшайбе 3.Внутри планшайбы проходит центральная ось 13.

На хвостовик навинчена гайка 14, с помощью которой регулируются зазоры в конических подшипниках.

В случае перегрузки и заклинивания матрицы 5, закрепленной на планшайбе, с роликами 16, установленными на головке оси 13, возросшее усилие срезает предохранительные штифты 15. Нормально неподвижная ось 13 вместе с фланцем проворачивается, воздействуя на ролик конечного выключателя 4. При этом отключаются все электродвигатели пресса.

Матрица 5 крепится к планшайбе секторами 17 с помощью болтов. К торцу матрицы хомутом 6 крепится конус 7, подающий продукт.

Для обеспечения нормальной работы прессующей секции ролики должны быть подвешены к внутренней поверхности матрицы таким образом, чтобы при вращении матрицы вращались и ролики. Для этого необходимо вращением винта 18 поворачивать рычаг 19 до тех пор, пока обечайка ролика не придет в легкое соприкосновение с матрицей.

Скребок 20 служит для съема продукта с конуса 7 и подачи его в зону прессования правого ролика. Два скребка 21 необходимы для очистки стенок планшайбы.

Зона прессования закрыта дверкой 8.

К дверке на шарнире крепится воронка 22, через которую в прессовую секцию подается продукт из смесителя. В верхней части воронки имеется люк, закрытый крышкой 23, служащий для отбора проб продукта и для загрузки масленичного продукта.

Фланец 24 воронки 22 в рабочем положении нажимает на конечный выключатель, установленный на корпусе смесителя. При открывании дверки с воронкой отключаются все электродвигатели пресса.

На дверке установлены два регулируемых ножа 9 для обламывания гранул. Перемещение ножей осуществляется вращением маховиков 10 и фиксируется гайкой 25.

На торцевой стенке дверцы имеются лючки 11 для наблюдения заположением ножей при их регулировке.

В верхней части дверки предусмотрен патрубок 26 для подсоединения к линии аспирации с целью выхода пара из зоны прессования.

В корпус редуктора прессующей секции через отверстие, закрытое пробкой 27, заливается масло.

Контроль уровня масла в редукторе осуществляется по маслоуказателю 28.

Маслоразбрызгиватель предназначен для создания в корпусе редуктора масляного тумана.

Дозаторы предназначены для подачи необходимого количества мелассы и жира в рассыпные комбикорма перед их гранулированием.



3. Научно-исследовательская работа

3.1 Культивирование Nannochloropsisoceanica в накопительном режиме

Для проведения исследований по выращиванию микроскопических водорослей Nannochloropsisoceanica воспользуемся фотобиореактором плёночного типа, который находится во ВГУИТ.

Оптимальными условиями культивирования штамма являются: температура 30…33 °С и pH 8,5…10,0.

Поставка Nannochloropsisoceanica производилась в стерильном культуральном растворе. Для получения суспензии паста была разбавлена до 0,2 г АСБ на 1 л суспензии дистиллированной водой.[16]

Ввиду абсолютной чистоты полученного штамма, что подтвердилось визуально, на микроскопе отделение клеток от возможных сопутствующих бактерий не производилось.

Полученные клетки микроводоросли использовали для посева в емкостис лабораторной питательной средой (табл. 3).

Таблица 3

Состав питательной среды для лабораторного культивирования Nannochloropsisoceanica

Наименование	Обозначение	Количество, гр.
Азотнокислый калий	KNO3	5,0
Гептагидрат сульфата магния	MgSO4Ч7H2O	2,5
Монофосфат калия	KH2PO4	1,25
Железный купорос	FeSO4Ч7H2O	0,003
Этилендиаминтетрауксусная кислота	ЭДТА	0,037 мл
Раствормикроэлементов (г/л):
Борная кислота	H3BO3	2,86
Марганец хлористый	MnCl2Ч4H2O	1,81
Сернокислый цинк	ZnSO4Ч4H2O	0,222
Триоксомолибден (молибдит)	MoO3	176,4 мг/10 л
Аммоний метаванадиевокислый	NH4VO3	229,6 мг/10 л
ИТОГО: 0,53…0,88 кг минеральных солей на 60…100 л среды

Засеянные емкости выдерживали под светом люминесцентной лампы Osram Fluora в течение 5 суток при температуре, близкой к оптимальной - 28…30 °С, затем под микроскопом производили контроль роста колоний и помещение в стерильную среду (сусло-агар). Выращивание культуры проводилось 120 ч.

Культуру, снятую с тары, пересевали в инокулятор со средой Зарукка. Освещали культуру люминесцентной лампой с рабочей освещённостью 11,3 клк.

Снабжение углекислым газом осуществлялось посредством безмасляного воздушного компрессора. Отбор клеток производился при достижении суспензией концентрации 0,8 г/дм³ (оптическая плотность - 0,6) гравитационным осаждением. Экспозиция культивирования составила 5 дней.

Концентрированную суспензию переливали в ёмкость для исходной суспензии, входящую в состав экспериментальной установки, с подготовленной в ней подушкой из среды Зарукка (табл. 4). Каждую из солей, входящих в состав среды, растворяли в небольшом объёме воды (около 10 мл) и вносили в культиватор в последовательности, указанной в прописи.

Части реактора, соприкасающиеся с суспензией, были промыты с использованием моющего средства, затем - разбавленной соляной кислотой (1:1) и 8-ю объёмами дистиллированной воды. Термическая и УФ-стерилизация реакционного пространства и питательной среды не производились.



Таблица 4

Состав питательной среды для Nannochloropsisoceanica

Наименование	Обозначение	Количество, гр.
Гидрокарбонат натрия (пищевая сода)	NaHCO3	16,8
Вторичный фосфат калия	K2HPO43H20	1,0
Нитрат натрия (натриевая селитра)	NaNO3	2,5
Сульфат калия	K2SO4	1,0
Хлорид натрия (поваренная соль)	NaCl	1,0
Гептагидрат сульфата магния	MgSO47H2O	0,2
Хлорид кальция	CaCl26H2O	0,04
ИТОГО: 22,54 граммов сухого вещества на 1 литр раствора питательной среды

Система культивирования Nannochloropsisoceanica, реализованная на экспериментальной установке, описанной в предыдущем пункте, предназначена для непрерывного культивирования или цикла субкультивирования.

Для определения концентрации биомассы по оптической плотности, измеренной на фотоэлектроколориметре КФК-ХЛ 4.2 (l=750 нм), был предварительно построен калибровочный график (рис. 9) . Выбор рабочей длины волны связан с тем, что в данном диапазоне регистрируется неспецифическое поглощение света, обусловленное концентрацией частиц, основные пигменты микроводоросли не имеют в этой области спектра максимумов поглощения.[16]

В процессе эксперимента использовали кюветы 0,3175; 0,404; 1,185; 3,195 см. Во всех измерениях кювету устанавливали таким образом, чтобы её середина находилась на расстоянии 5,2 см от флажка, закрывающего фотоанод.

Если оптическая плотность культуры превышала 0,6 ед., измеряли долю светопропускания T₇₅₀ с последующим пересчётом D₇₅₀=?lgT₇₅₀. Для слабо поглощающих проб использовали кюветы с большим номинальным значением. Для сопоставления результатов измерений все расчёты вели в пересчёте на кювету 0,504 см, используя соответствующий коэффициент пропорциональности. Пробы суспензии с оптической плотностью выше 1,0 предварительно разбавляли раствором питательной среды, подбирая коэффициент разбавления таким образом, чтобы показания КФК-2 попадали в диапазон наименьшей погрешности (0,3…0,6 ед.).[16]

Биомассу (АСБ) Nannochloropsisoceanica определяли методом фильтрации суспензии микроводоросли через бумажные фильтры, предварительно доведённые в сушильном шкафу до постоянного веса. Отбор проб суспензии производили стерильными медицинскими шприцами 10 см³.

Рис. 9. Калибровочный график для Nannochloropsisoceanica

Ряд фильтров отмывали от остатков солей питательной среды дистиллированной водой (10…15 см³). Для исключения погрешности, связанной с поглощением фильтром атмосферной влаги, взвешивание проводилось непосредственно после сушки в сушильном шкафе СЭШ-3М. Для взвешивания высушенных фильтров с биомассой микроводоросли использовали аналитические весы ВЛР-200. По разнице масс сухих фильтров до и после фильтрации определяли АСБ Nannochloropsisoceanicaи проводили пересчёт на 1 дм³.

По экспериментальным данным методом наименьших квадратов было найдено значение коэффициента светопоглощения:

,(2.4)

где е - коэффициент светопоглощения, дм³/(мольсм); n - число опытов (88); D_i - оптическая плотность суспензии в каждом из опытов, измеренная при l=750 нм; c_i - концентрация АСБ в каждом опыте, г/ дм³.

Была получена эмпирическая формула для определения концентрации АСБ:

.(2.5)

Установка работала в режиме субкультивирования, однако для выявления рабочего интервала оптической плотности было однократно проведено накопительное культивирование Nannochloropsisoceanica, в соответствии с отраслевым нормативом. Технологические параметры периодического процесса представлены ниже:

- освещение - лампы ЛБ-20 (320 лм) и Osram FLUORA T8 L 15 W/77 (400 лм);

- расход газовоздушной смеси - 1,3 м³/ч;

- концентрация CO₂ в газовоздушной смеси - 6 %;

- температура культивирования - 28…33 °С;

- начальная концентрация биомассы - 0,2 г/дм³;

- характер течения - кольцеобразный по лопастному распределителю (S_кольца=4 мм) и плёночный по проволочной спирали (d=0,9 мм; шаг - 10 мм).

Изменение параметров процесса производилось в пределах интервалов, определённых методами планирования эксперимента. Была решена задача оптимизации, которая позволила выделить оптимальную область изменения входных факторов по двум критериям: оптической плотности суспензии и удельным энергозатратам на единицу АСБ посредством компромиссных решений.

Накопительное культивирование Nannochloropsisoceanica в плёночном фотобиореакторе было произведено однократно в течение 240 часов, пока культура вследствие накопления метаболитов (экзаметаболиты, молекулярный кислород), а также исчерпания запасов микроэлементов не перешла к фазе отмирания (рис. 10). [16]

Замеры оптической плотности осуществлялись каждые 4 часа, полученные значения, в соответствии с калибровочным графиком, пересчитывались на АСБ, г/л. Пунктиром на рис. 29 обозначено время достижения наибольшей концентрации АСБ (4,2 г/дм³ на 208-ом часу культивирования - около 8,7 сут.). Величина максимально достижимой концентрации биомассы в данном случае не имела принципиального значения для технологии, так как дальнейшая работа экспериментальной установки проводилась в режиме субкультивирования.

Рис. 10. Ростовые характеристики Nannochloropsisoceanica в режиме накопительного культивирования



В режиме субкультивирования интервал рабочих концентраций выбирается на основании данных о скорости роста биомассы.

Из рис. 11 видно, что наибольшая скорость роста АСБ была в промежутке 65…140 часов культивирования (обозначено пунктиром). Затем наблюдался резкий спад скорости роста, вызванный кислородным ингибированием. Пунктиром с точкой обозначен переход культуры к фазе отмирания.[16]

Рис. 11. Кривая скорости роста АСБ Nannochloropsisoceanicaв режиме накопительного культивирования: - границы интервала концентрации АСБ с максимальной скоростью роста, - время перехода культуры Nannochloropsisoceanica к фазе отмирания

На основании данных по культивированию Nannochloropsisoceanica в накопительном режиме был найден интервал концентраций АСБ, в котором скорость прироста клеток максимальна (1,8…3,0 г/дм³ АСБ при скорости (110,5…130,0)10^-2 ч^-1). Учитывая некоторую длительность метода определения оптической плотности суспензии микроводорослей, вместо крайних точных значений концентрации АСБ были выбраны интервалы 0,4...0,6 и 0,8...1,0 ед. опт. пл.



3.2 Кинетика накопления биомассы при культивировании Nannochloropsisoceanica в режиме субкультивирования

Были проведены эксперименты по влиянию на время достижения суспензией Nannochloropsisoceanica заданного значения оптической плотности (0,8..1,0 ед. опт. пл. или 2,0…4,0 г/л АСБ) следующих параметров: концентрации CO₂, расхода газовозушной смеси, освещённости, расхода суспензии (размер зазора, создаваемого устройствами для образования плёнки) и геометрических параметров проволочной спирали, закреплённой в прозрачных трубках. Экспозиция каждого варианта опытов составляла около 10 сут., интервал между отборами проб для определения оптической плотности - 5 ч.

Концентрация углекислого газа в газовоздушной смеси (ГВС) варьировалась изменением давления на выходе из углекислотного баллона в соответствии с формулой (2.3). График зависимости коэффициента k от концентрации СО₂ в ГВС представлен на рис. 12.

Рис. 12. Зависимость коэффициента kот концентрации СО₂ в ГВС



Вычисленное по формуле (4.1) значение скорости ГВС, переводящей течение плёнки суспензии в режим захлёбывания, составило 3,5...4,5 м/с с использованием спирали из проволоки различной толщины, и 3,0 м/с при движении плёнки по гладкой внутренней поверхности. Максимально допустимое суммарное давление, нагнетаемое компрессором и баллоном, составило 0,67…0,86 и 0,42 МПа соответственно; для используемого оборудования - 1,8…2,1 и 1,2 тех. атм. Исходя из того, что скорость газа принимают равной 80-90 % скорости захлёбывания, рабочее давление ГВС на выходе из смесителя было равным 1,6 тех. ат. при использовании спирали из проволоки толщиной 1,3 мм. Опыты без проволочной спирали не производились ввиду малости рабочего давления ГВС (0,96 тех. ат.).

Зависимость роста биомассы Nannochloropsisoceanica от концентрации диоксида углерода в газовоздушной смеси (в интервале 3…12%) представлена на рис. 13.

Рис. 13. Цикл субкультивирования биомассы при концентрации СО₂ в ГВС: 1 - 3 %; 2 - 6 %; 3 - 7 %; 9 - 8 %; 5 - 12 %.

Как видно из рисунка, значительное ускорение роста водоросли наблюдается в интервале концентраций СО₂ 3…12 %. Это свидетельствует о том, что при данных освещённости и температуре концентрация порядка 5 - 9 % является насыщающей и дальнейшее ускорение культивирования возможно только при интенсификации указанных факторов.

Расход газовоздушной смеси, коррелируемый с её давлением на выходе из газового смесителя, регулировали с помощью рукояток, установленных на компрессоре и углекислотном редукторе. Диапазон изменения давления, в соответствии с рассчитанной скоростью «захлёбывания», составлял 1,2…2,2 тех. атм. Данные по соотношению указанных величин представлены ниже:

Таблица 5

Опыты по изменению расхода газовоздушной смеси (ГВС)

Общее давление ГВС, тех. атм.	Давление воздуха, тех. ат.	Давление СО2, тех. ат.	Расчётный расход ГВС, кг/ч
1,2	1,11	0,09	14,8
1,6	1,47	0,13	20,2
2,0	1,82	0,18	23,1
2,2	2,0	0,20	24,2

Опыты с изменением расхода ГВС проводили при 5 %-ном содержании СО₂. Кинетические кривые для данного опыта представлены на рис. 14.

Как видно из рисунка, увеличение массового расхода ГВС несколько ускоряет рост Nannochloropsisoceanica, однако это связано, скорее всего, с увеличением массового расхода углекислого газа в смеси. Дальнейшее повышение давления ГВС в подводящем газовом шланге сдерживается большой вероятностью перехода плёночного течения в режим «захлёбывания».

Изменение освещённости в рабочей зоне экспериментальной установки осуществлялось путём использования ламп ЛБ-20 и OSRAM Fluora различных типоразмеров, которые могли быть размещены в реакторе (2).



Рис. 14. Цикл субкультивирования биомассы при массовом расходе ГВС: 1 - 15 кг/ч; 2 - 20 кг/ч; 3 - 24 кг/ч; 4 - 25 кг/ч.

Кривые роста Nannochloropsisoceanica, в зависимости от суммарной освещённости первой и второй секции освещения рабочих зон фотобиореактора при использовании указанных типоразмеров ламп представлены на рис. 15.

Рис. 15. Цикл субкультивирования биомассы при освещённости: 1 - 12 клк; 2 - 22 клк; 3 - 25 клк.



Таблица 6

Технические характеристики используемых ламп

Типоразмер	Мощность, Вт	Световой поток, лм	Верхняя и нижняя секции	Освещённость, клк
			диам. трубки, мм	длина трубки, мм	освещаемая пов-ть, кв.м
ЛБ-18	18	1060	25	500	0,079	13
ЛБ-20	20	1060	25	500	0,079	13
L 18 W/77	18	550	30	600	0,113	5
L 30 W/77	30	1000	30	600	0,113	9
L 36 W/77	36	1400	30	600	0,113	12

В первой осветительной секции устанавливается лампа ЛБ-20, имеющая максимальный световой поток при длине до 650 мм, которая является лимитирующей при выборе ламп биореактора. Расход ГВС был установлен на уровне 23,1 кг/ч.

Анализируя данные графика, можно заключить, что освещённость 22 клк, даваемая лампами ЛБ-20 и OSRAM FluoraL 30 W/77, не является насыщающей при концентрации СО₂ в ГВС, равной 5 %. Однако использование иных типоразмеров не представляется возможным в фотобиореакторе с имеющимися конструктивными параметрами.

Различие в выборе типов ламп предназначено для воздействия на биомассу световым потоком в виде максимально возможной освещённости и узким спектром световых волн в интервале 445-660 нм, что позволяет обеспечить клетки только необходимым для роста освещением. Температура во второй секции освещения за счёт использования ламп типа Fluora растёт медленно, относительно первой секции освещения, так как температура поверхности лампы достигает не более 35-45°С.

Лампа ЛБ, напротив, создаёт мощный световой поток с температурой поверхности лампы до 50°С, благодаря чему прогрев биомассы в трубках происходит интенсивнее.

При варьировании расхода суспензии Nannochloropsisoceanica «узким» местом контура рециркуляции является место формирования кольцевого течения и плёнки. Изменения расхода суспензии можно добиться, применяя плёнкообразующие устройства, образующие с внутренней стенкой трубки различные зазоры. Было изготовлено 12 комплектов устройств для первой и второй секции освещения.

При увеличении или уменьшении размера щели в плёнкообразующем устройстве или распределителе потока верхней секции изменялась не только толщина кольцеобразования, но и ход самого процесса культивирования. На основании экспериментальных данных были построены графики зависимости при разной ширине щели от 1 до 3 мм (рис. 16).

Рис. 16. Цикл субкультивирования биомассы при ширине щели устройства кольцеобразования: 1 - 1,2 мм; 2 - 2,3 мм; 3 - 3,1 мм.

Для первой секции освещения установлены щелевые устройства с ПХВ трубкой с расположенными на расстоянии 20 мм друг от друга тонкими лепестками (рис. 17). Расстояние между лепестками и стенкой трубки составляет 4-5 мм. Поток суспензии через входные отверстия поступает на первый ряд лепестков, создавая вращение по оси трубки. Основная часть потока отводится к стенке трубки, остальная проходит через щели между лепестками.

Таким образом, со второго ряда лепестков образуется устоявшийся поток суспензии кольцевого сечения.

Для каждого комплекта плёнкообразующих устройств второй секции освещения была использована проволока.

Установлена высота рабочей зоны, которая составила 2 000 мм, в том числе 900 мм - зона кольцевого истечения и 800 мм - зона плёночного течения суспензии Nannochloropsisoceanica.

Во второй секции освещения устанавливаются рациональные интервалы технологических параметров культивирования в режиме субкультивирования:

- концентрация диоксида углерода в ГВС - 6,5…9,5 %;

- давление ГВС на выходе из газового смесителя - 67…8610⁵ Па (массовый расход ГВС - 23,3 кг/ч);

- освещённость - 18…23 клк (от ламп ЛБ-20 и OSRAM FluoraL 30 W/77);

- расход суспензии Nannochloropsisoceanica - 2,2,…2,5 дм³/ч (Re=5560…6320);

- размер щели в верхнем и нижнем распределителях потока - 2…3 мм;

- шаг проволочной спирали - 10…15 мм (при толщине проволоки 2,1 мм).



4. Расчетная часть

4.1 Расчеты подтверждающие работоспособность конструкции

Исходные данные

1. Диаметр фильеры d_ф=5мм;

2. Производительность матрицы 10 т/ч;

3. Внутренний радиус матрицы D/2 = 500/2 = R = 250 мм;

4. Толщина матрицы 55 мм;

5. Частота вращения матрицы n_м= 207.8 об/мин;

6. Частота вращения вала двигателя n_д= 740 об/мин;

7. Установленная мощность двигателя 90 кВт (или 110 кВт).

8. Малый диаметр шкива d_м = 280 мм.

Передаточное отношение

(1.1)

Диаметр большого шкива

(1.2)

Межцентревое расстояние при длине ремней

L=3550 ммA=653,6мм

L=4000мм A=907,6мм

L=4500 ммA=1174,6мм

Зазор между наружными окружностями шкивов соответственно составит:

303.6 мм; 248.2 мм; 514.4 мм.

Соответственно угол обхвата:

б =112.4 град; 131.3 град; 142.4 град.

Если использовать внутренний размер матрицы не 500, а 400 мм тогда экономия металла составит около 25%.

n_м=230.7 об/мин: i=3.27; d₂=915.5 мм при d₁=280 мм.

Межцентревое расстояние при длине ремней

L=3550 mm	A=653.6 мм
L=4000 mm	A=907.6 мм
L=4500 mm	A=1174.6 мм

Соответственно углы обхвата составят:

а=130 град; 142.3 град; 150 град.

Коэффициент С1:

(1.3)

По таблице С₁=0.87.

Коэффициент С₂ учитывает начальную нагрузку =1.1(при 10-16 часов работы).

Коэффициент С₃ длину ремня =0.94.

Количество ремней:

(1.4)

(1.5)



4.2 Технологический расчет матрицы гранулятора

Исходные данные

1. Производительность П, т/ч=10;

2. Плотность готовых гранул g, кг/м³=660;

3. Относительная плотность гранул g_отн=4.3;

4. Толщина матрицы d, мм=55;

5. Коэффициент перфорации К_п=0.5.

(2.1)

где k - коэффициент .учитывающий упругое расширение гранул после выдержки в сжатом состоянии ( k = 1.25).

Давление, необходимое для получения гранул такой плотности:

(2.2)

где с и а - коэффициенты, зависящие от физико-механических свойств комбикормов и характеризуют сопротивление материала сжатию ( с = 0,6 МПа; a = 5,1 ·0,001; r₀ - начальная плотность комбикормов в фильерах матрицы r₀ = 413 кг/м³.

Секундная производительность матрицы:

(2.3)



Площадь рабочей поверхности матрицы:

(2.4)

где t - время задержки (t = 2 c).

Внутренний радиус матрицы:

(2.5)

где b - ширина матрицы b= 0,156 м.

Радиус валков

(2.6)

где Y - коэффициент соотношения радиусов валков и матрицы (Y = 0,45).

Высота комбикорма, захватываемого валками

(2.7)

Высота спрессованного продукта:



(2.8)

Минимальная частота вращения матрицы:

(2.9)

Максимальная частота вращения матрицы:

(2.10)

где s - допустимое напряжение разрыва для гранул (s= 1600 Па);

K_c - коэффициент соотношения длины гранул к их диаметру (K_c = 1,5);

R_H - наружный диаметр (R_H = 0,305 м).

Расчетная максимальная средняя скорость перемещения гранул в фильерах:

(2.11)

где a₁ - угол захвата материала витками (a₁ = 13,662 град)

Теоретическая максимальная производительность:

(2.12)



где i_ф - теоретическое количество фильер в матрице (i_ф = 6442);

K₁ - коэффициент учитывающий влияние перемычек между фильерами

(K₁ = 0,14);

Z - количество валков ( Z = 2).

В результате проведенных предварительных расчетов уточняем исходные данные:

- ширина рабочей части матрицы: b_у=0.1.

Расчет коэффициента перфорации:

(2.13)

где i₁ - общее количество фильер в матрице (i₁ = 4097).

Эксплуатационная производительность гранулятора:

(2.14)

Площадь сжатия материала в матрице

(2.15)

Площадь проталкивания спрессованного материала

(2.16)



где - угол проталкивания материала в матрице ( = 0,118)

Периметр площади проталкивания материала:

(2.17)

Площадь перемычек, с которых сталкивается материал в фильеры:

(2.18)

Сила трения материала о поверхность перемычек:

(2.19)

где м - коэффициент, учитывающий боковое давление в матрице

(м = 0,45).

Путь сталкивания материала в матрице:

(2.20)

Работа, затрачиваемая на сталкивание материала с перемычек матрицы:

(2.21)



Работа, затрачиваемая на проталкивание материала в фильерах:

(2.22)

где q₀ - остаточное боковое давление в матрице (q₀ = 0,5 МПа).

Полная энергия, затрачиваемая на процесс гранулирования одним валком:

(2.23)

где А₁ - работа сталкивания продукта валком (А₁ = 18,1 Дж).

Мощность, необходимая для осуществления рабочего давления в прессе:

(2.24)

Мощность электродвигателя гранулятора:

(2.25)



где з - КПД клиноременной передачи (з = 0,96).

K₂ - коэффициент запаса мощности, учитывающий пробуксовку валков:

K₂ = 1,25;

Заключение

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы изучил производство комбикормов, культивирование микроводорослей, а также ознакомился с видами пресс-грануляторов и биореакторами.

Выполнил патентный поиск нового оборудования и подобрал наиболее производительную модификацию, а также с помощью расчетов доказал свой выбор.

Произвел научное исследование, в результате которого была изучена микроводоросль Nannochloropsisoceanicaи рассмотрение данной микроводоросли в качестве пищевой добавки для производства комбикорма для кроликов. Предложил технологическую линию производства комбикорма с микроводорослевой добавкой и расписал рецептуру комбикорма.

Выполнил экономический расчет, подтверждающий окупаемость и пользу модификации. Составил меры предосторожности и противодействия опасным ситуациям на производстве.



Список использованных источников

1. Антипов, С.Т. Машины и аппараты пищевых производств / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. PACXT В.А. Панфилова. - М.: Высш. Шк., 2001. - 703 с.

2. Абрамов А. И., Полунина Н. И., Зицерман М.Я.. Гранулирование комбикормов. -М.: Колос, 1969.

3. Брагинский В. А.. Прессование. -М.: Колос, 1973.

4. Вилесов Н. Г., Скрипко В. Я., Ломазов В. П.. Процессы гранулирования в промышленности. -Киев.: Техника, 1976.

5. Глебов Л. А.. Особенности конструкции пресс-грануляторов, выпускаемых различными странами мира. -М.: МГАПП 1995.

6. Гортинский В. В., Винников Г. А.. О некоторых закономерностях процесса гранулирования комбикормов на прессах с вращающейся матрицей. -М.: Сборник ЦНИИТЭИ Минзага, 1970.

7. Демидов П. Г.. Технология комбикормового производства. -М.: Колос, 1968.

8. Демский А. Б., Веденев В. Ф.. Совершенствование комбикормового оборудования промышленных предприятий. -М.: Колос, 1982.

9. Демский А. Б., Борискин М. А., Тамаров Е. В. и др.. Оборудование комбикормовых заводов. Справочник. -М.: Агропромиздат, 1986.

10. Жигалин Я. М.. Оборудование для производства комбикормов, обогатительных смесей и премиксов. -М.: Колос, 1981.

11. Прейс Г. А., Безыкорнов А. И.. Технология пищевого машиностроения. -Киев, Высшая школа, 1987.

12. Федяев В. П.. Производство комбикормов. -М.: Пищепром из дат, 1952.

13. Электронный ресурс https://cyberleninka.ru/article/n/nauchno-obosnovannoe-kultivirovanie-mikrovodorosley/viewer

14. Электронный ресурс http://biblio.arktikfish.com/index.php/vyrashchivanie-midij-i-ustrits-v-chernom-more/1268-glava-4-kultivirovanie-mikrovodoroslej

15. Электронный ресурс https://vsuet.ru/images/struct-dept/npp/sno/confer/stud/2021/mat_stud_2021.pdf стр. 158

16. Электронный ресурс https://new-disser.ru/_avtoreferats/01006690672.pdf

Размещено на Allbest.ru

...