Расчет ситового сепаратора

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет» (ОГУ)

Факультет прикладной биотехнологии и инженерии

Кафедра машин и аппаратов химических и пищевых производств

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Системы автоматизированного проектирования»

Расчет ситового сепаратора

Руководитель проекта

к.т.н, доцент Антимонов С.В.

Исполнитель

студент группы 08ПИМП

Жаналина Ж.А.

Оренбург - 2012

Содержание

1. Основные параметры ситовых сепараторов

2. Расчет бункеров

3. Расчет и подбор оборудования подготовительного отделения

4. Оборудование для выделения металломагнитных примесей

5. Расчет и подбор оборудования для улавливания зерновых компонентов из моечных вод

Исходные данные:

Производительность теоретическая, т/ч: Qт = 2;

Удельная нагрузка на 1 м ширины сита, т/(чм): qb = 1,33;

Удельная производительность сит, т/(чм): qF = 1;

Ширина подсевного сита, м: В = 1,5;

Длина сит, м: L = 1,53;

Расчет производится на базе зерноочистительного сепаратора А1 - БИС - 12:

Число ситовых рам в ярусе: 1;

Число секций: 2;

Общее число ситовых рам: 4;

Размер ситовой рамы: 1,0 х 1,0 м;

Площадь сит: 4 м2;

Размер отверстий сит сортировочных: 4,25 х 4,25 мм;

Размер отверстий сит подсевных: 2 мм.

1. Основные параметры ситовых сепараторов

Производительность (Q т (кг)/ч) ситового сепаратора, определяемая количеством обрабатываемого продукта в единицу времени в соответствии с регламентами качества процесса, является его основным показателем.

Фактическая производительность: Q = 1,33*1,5*1,33 = 2,653 т/ч

Качество процесса определяется эффективностью выделения примесей при допустимом правилами ведения технологического процесса содержании годного (полноценного) зерна в отходах. Эффективность очистки Е ( %) зерна оценивают отношением массы примесей, выделенных из зерновой смеси, к массе примесей, находившихся в исходной смеси и отделимых ситами (или рабочим органом других зерноочистительных машин). При этом используют формулу:

где А - масса отходов, кг; a - содержание полноценного зерна в отходах, % от их массы; Б - масса примесей в зерновой смеси, которые можно выделить данным способом сепарирования, кг.

Очистку считают эффективной если при первом проходе зерна через ситовой сепаратор она составляет не менее 65% по примесям, подлежащим выделению на ситах (земля, песок, мелкие камни, крупные частицы сорных примесей, крупные и мелкие семена культурных и сорных растений). При этом содержание полноценных зерен в отходах не должно превышать 2% от их массы.

Общая масса отходов - 5% от фактической производительности.

Х = = 0,132 т - общая масса отходов на этапе.

Масса примесей А = 65% от общей массы отходов: А = 0,0862 т = 86,2 кг.

Содержание полноценных зерен в отходах: 2% , а = (0,0862*2)/100 =0,00172 т = 17,24 кг.

Содержание сорной примеси: 2 - 3 %, Б = (2,653*3)/100 = 0,0796 = 79,59 кг.

Находим значение эффективности очистки:

Е = = 89,63 %

Основными расчетными параметрами плоских сит сепараторов являются: ширина и длина подсевных (для выделения мелких примесей) сит, угол наклона их к горизонтали, угол направления колебаний, кинематические параметры и т.д.

Ширину В (см) подсевного сита определяют по формуле:

где Q - производительность , кг/ч; q - удельная нагрузка (на единицу ширины сита), кг/(ч.см).

Пересчитываем значение ширины сита на фактическое:

В = 2,653/1,33 = 1,99 м

Зависимости, приведенные на рис. показывают, как влияют удельная нагрузка и гранулометрический состав мелких примесей на эффективность их выделения из пшеницы при просеивании на сите длиной 2000 мм, совершающем прямолинейные колебания. Пользуясь этими зависимостями, можно выбрать размеры отверстий сит для машин разного назначения. Например, при расчете на заданную эффективность сит для очистки зерна на мукомольных заводах или в семяочистительных цехах следует ориентироваться на наиболее трудные для выделения мелкие примеси.

Удельную нагрузку q для мукомольных сепараторов принимают для подсевных сит 45 - 60 кг/ (ч.см), для сортировочных с отверстиями диаметром 6-10 мм, в 3-4 раза больше, а для приемных с отверстиями диаметром 20 - 40 мм, в 8-10 раз больше, чем для подсевных сит. Это относится к наклонным ситам, получающим горизонтальные или наклонные колебания.

Длину сита L (м) определяют по формуле:

Реальная длина сит: L = 2,653/1*1,99 = 1,33 м

Удельная производительность сит для отделения крупных примесей зависит от рабочих размеров отверстий. Для сита с отверстиями диаметром 6 мм и более, совершающего горизонтальные колебания, удельная производительность qF [кг/(ч.м2)] при очистке пшеницы влажностью 15% может быть определена по формуле:

где а - рабочий размер отверстия сита, мм.

Для ориентировочного нахождения удельной производительности сит при различной засоренности и влажности зерновой смеси можно использовать эмпирическую формулу:



Где - удельная производительность сита при b = 10% и w = 15%; b - засоренность зерновой смеси, %; w - влажность зерна, %.

Определяем по графику удельную нагрузку и используемые сита:

Сита : 4 - проход - 1,5 х 20 мм, сход - 1,5 х 20мм (сортировочное), удельная нагрузка qу = 23 кг/(ч.м); 5 - проход - 1,6 х 20 мм, сход - 1,5 х 20 мм (подсевное), qу = 15 кг/(ч.м).

Частоту и амплитуду колебаний сит выбирают в зависимости от физико - механических свойств зерна и примесей. Для оценки и выбора кинематических параметров часто пользуются условным кинематическим параметром, представляющим произведение угловой частоты в квадрате на амплитуду колебаний, т.е k = w2 r.

Такой обобщенный коэффициент в известной степени оправдан для установившегося класса машин с однотипными геометрическими и конструктивными параметрами. Для очистки пшеницы и ржи применят w2 r = 12,5 - 16 м/с2 при r = 0,005м. Эти значения относятся к зерну нормальной влажности и засоренности. Для расчета принимаем w2 r = 12,5 м/с2, следовательно k = 12,5 м/с2 .

Находим значение угловой частоты:

W = = = 50 с.

Важным параметром для ситового сепарирования является средняя скорость перемещения зерна по ситу (рис. 2), которая в пределах рассмотренных параметров составляет 0,20 - 0,34 м/с, при этом произведение nr сохраняется в пределах 2 - 3.

Расчетная средняя скорость перемещения зерна по ситам при размерах отверстий сит 4,25 х 4,25мм и 2 мм:

1) По w: V = 0,183 м/с;

2) По r: V = 0,15 м/с.

Установлено ,что оптимальной толщиной слоя продукта, обеспечивающей более полное извлечение подсева и достаточно высокие нагрузочные условия сита, является Нд = 20мм.

По времени самосортирования при Нд =20 мм и средней скорости определяем необходимую длину сита:

L = 1,33 м = 1330 мм = В0 , tср = 5 - 6 сек

L = Vср * tср ,

Тогда средняя скорость: Vср = L/ tср = 0,221 м/с.

По данным исследований оптимальные параметры для сортировочного сита - угол наклона = 10 - 11? , длина L = 900 - 1100 мм; для приемного - б = 5 - 7 ? , L = 500 - 600 мм; для подсевного - б = 11 - 12 ? , L = 1600 - 1800 мм. Исходя из данных расчета длина рассчитываемого сита L = 1330мм, тогда угол наклона б будет в пределах 11? .

2. Расчет бункеров

Основные параметры бункера:

b = 1,55 м - ширина;

а = 1,55 м - длина ;

h = 4,8 м - высота .

Строительный объем бункера:

= 1,55 * 1,55 * 4,8 = 10,8 м3

ситовый сепаратор бункер примесь

Коэффициент использования полезного объема бункера:

Ки = 0,90 при h/b =4,8/1,5 = 3,2.

Теоретическое необходимое или расчетное значение вместимости бункера:

= (63,6*30*1,2*1000)/(750*24*100) = 1,272 м3

Строительная вместимость бункера:

= 1,272 /0,90 = 1,41 м3.

Число бункеров на данной операции в зависимости от размеров единичного бункера и строительного объема:

3. Расчет и подбор оборудования подготовительного отделения

Для обеспечения бесперебойной работы мукомольных и крупяных заводов, создания определенного запаса зерна производительность подготовительного отделения увеличивают на определенную величину, называемую коэффициентом запаса К3. Для мукомольных заводов К3=1,1…1,2. Выбираем для расчета К3=1,1.

В соответствии с этим расчетная производительность Qр (т/сут) подготовительных отделений определяется по формуле

Qp=K3Q

Где Q - производительность мукомольного или крупяного завода, т/сут.

Qp = 1,1 * 63,6 = 69,96 т/сут.

Сущность расчета сводится к определению его количества путем сравнения производительностей завода на данном этапе и оборудования. Производительность оборудования может быть задана различными способами. В подготовительном отделении - это часовая паспортная производительность, которая является основной характеристикой сепарирующих машин, машин для ГТО поверхности зерна и т.п. Производительность может быть также задана величиной удельной нагрузки на единицу измерения рабочего органа оборудования. При расчете и подборе магнитных заграждений производительность может зависеть от нормы фронта длины магнитного поля на единицу производительности или от конкретной машины.

Весовое оборудование характеризуется вместимостью ковша и количеством взвешиваний в минуту. Производительность автоматических весов может быть также задана часовой паспортной производительностью в тоннах.

Дозирующее устройство связанно с каждым бункером для зерна и одновременно должно обеспечить производительность технологической операции.

Расчет смесителей - дозаторов необходимо вести по формуле:

где СП - нагрузка на дозатор, %; q - часовая производительность смесителя - дозатора, т/ч.

n = (69,96 * 1,2 )/ (100 * 2,65) = 0,317 1

При одновременном дозировании зерна из всех бункеров:

где m - число бункеров.

n = 69,96 / (2 * 2,65 * 24) = 0,55 1.

При использовании непрерывного способа отволаживания, когда дозирование осуществляется одновременно из всех дозаторов, один дозатор может быть принят на два или четыре бункера при условии обеспечения производительности операции и коммуникационной увязки.

Расчет оборудования по часовой производительности осуществляют по формуле:

где СП - нагрузка на данную технологическую операцию, %; q - производительность оборудования, т/ч.

n = (2915 * 1,2) / (2 * 2,65 * 24 * 100) = 0,275 1.

Величину СП принимают из количественного баланса подготовительного процесса. Для основного технологического оборудования, когда изменение массы зерна при выделении отходов и при усушке незначительно, СП принимают равным 100%. При расчете оборудования для контроля отходов величину СП можно принять равной (%):

Отходов I, II категории: 3..4;

Отходов III категории: 1,0..2,0;

Триерных отходов: 1,0..2,0;

Контроля моечных вод: 1,0..2,5;

Контроля минеральных примесей: 0,5..1,0.

Расчет и подбор оборудования, когда производительность задана удельной нагрузкой, производят в два этапа. Вначале определяют расчетное значение размера рабочего органа машины (длины, ширины, площади):

где - нагрузка на систему от величины поступления зерна на первую систему, %; - удельная нагрузка на единицу измерения рабочего органа машины, т.

Затем на этапе рассчитывают число оборудования:

где Во - значение величины рабочего органа машины. Единицы измерения.

Во = L =1330 мм.

= 23 кг/(ч*см) = 0,23 кг/(ч * м).

Вр = (69,96 * 1,2) / (100 * 0,23) = 3,65 м.

n = 3,65 /1,33 = 2,74 3.

Расчет весового оборудования:

где р - вместимость весового ковша , кг; q - производительность весов, взвешиваний в минуту.

Принимаем вместимость ковша равной 100 кг.

Обычно принимают число взвешиваний для весов с вместимостью ковша 100 кг - 2.

Превышение указанной производительности , как правило приводит к снижению точности взвешивания.

n = (69,96 * 1,2 * 1000) / (100 * 0,1* 2 * 60) = 2,915 3.

4. Оборудование для выделения металломагнитных примесей

Оборудование для выделения металломагнитной примеси рассчитывают следующим способом.

Если норма фронта магнитного поля задана на единицу производительности , то вначале определяют расчетное значение величины фронта магнитного поля Lм (м):

где lм - норма длины фронта магнитного поля, м; G - единица измерения производительности, на которую выделяется норма магнитного поля, т\сут.

Величину G принимают для зерна и муки 100 т/сут. Норму фронта магнитного поля lм принимают по таблице 3 (стр.45 , Я. Ф. Мартыненко «Проектирование мукомольных и крупяных заводов с основами САПР»).

= 0,3 м.

Lм = (69,96 * 1,2 * 0,3) / (100 * 100) = 0,0025м.

5. Расчет и подбор оборудования для улавливания зерновых компонентов из моечных вод

Расчет ведут по формуле :

Где f - расход воды на 1 кг зерна в моечной машине или машине для мокрого шелушения, кг; qч - производительность аппарата для улавливания зерновых продуктов, кг/ч.

Производительность машин для мокрого шелушения qч равна 5,65 т/ч.

Величину f следует принимать при использовании машин мокрого шелушения зерна - 0,3.. 0,6 кг/кг.

n = (69,96* 1,2 * 0,3 * 1000)/(100 * 5,65 * 24) = 0,001851.

Общее количество воды Fм (кг/сут), необходимое для мойки зерна, можно определить по формуле:

Fм = (69,96 * 1,2 * 0,3 * 1000)/100 = 251, 9 кг /сут.

Количество воды для увлажнения зерна Fув (кг /сут) рассчитывают , используя начальную и конечную влажность зерна:

=1000 * 69,96 * (( 17 -14,5) / (100 - 17)) = 2107,2 кг/сут.

где - влажность зерна на первой системе технологического процесса перерабатывающего отделения, %; - влажность зерна , поступившего в подготовительное отделение, %.

Для оценки экономичности использования оборудования необходимо определить его относительную загрузку на данной операции или коэффициент использования (%):

=(69,96 * 1,2) / (100 * 5,65 * 24 * 1) = 0,00619 %.

где qм - производительность машины на данной операции , т/ч; n - число машин на данной операции.

По такой формуле оценивают загрузку оборудования, если его производительность - т/ч .

При оценке использования магнитной защиты, когда производительность выражается в длине фронта магнитного поля, необходимо использовать формулу:

= 1,33 / 0,0025 * 100 = 5,32 %.

Список использованной литературы

1. Комплектное оборудование мукомольных заводов /А. Б. Демский, Г. Е. Птушкина, М. А. Борискин. - М.: Агропромиздат, 1985. - 215 с., ил.;

2. Проектирование мукомольных и крупяных заводов с основами САПР / Я. Ф. Мартыненко, О. Н. Чеботарев. - М.: Агропромиздат, 1992. - 240 с.,ил;

3. Теория технологического потока / В. А. Панфилов. - 2 -е изд., испр и доп. - Москва: Колосс, 2007. - 320 с., ил;

4. Технологические линии пищевых производств : учеб. для вузов / В. А. Панфилов. - М. : Колосс, 1993. - 288 с. : ил. - (Учебники и учебные пособия для студентов вузов);

5. Высокопроизводительное оборудование мукомольных заводов. - М.: Агропромиздат, 1987. - 288 с.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений ).

Размещено на Allbest.ru

...