Белгородский  государственный  технологический  университет им. В.Г. Шухова

    Институт  технологического оборудования и комплексов

    Кафедра механического оборудования

 
 

    Расчетно-пояснительная  записка к курсовой работе

    по  дисциплине:

    «Технологическое  оборудование»

    на  тему:

      «................................................................................................» 
 
 
 
 
 
 
 

    Разработал: 

    Руководитель: к.т.н., доцент  
Карпачев Д. В.

      
 
 
 
 

    

    

    Белгород 2011г.

 

     СОДЕРЖАНИЕ

      стр.

    Введение

    1.Анализ состояния и развития техники и технологии в производстве сахара 6

    2. Назначение, описание конструкции и принципа действия вакуум-аппарата Ж4-ПВА 14

    3. Расчет основных параметров вакуум-аппарата Ж4-ПВА 18

    Заключение 33

    Список  литературы 34

    Приложение 

 

     ВВЕДЕНИЕ

    Одной из основных задач, стоящей перед пищевой промышленностью и пищевым машиностроением, является создание высокоэффективного технологического оборудования, которое на основе использования прогрессивной технологии значительно повышает производительность труда, сокращает негативное воздействие на окружающую среду и способствует экономии исходного сырья, топливно-энергетических и материальных ресурсов.

    Анализ  современного состояния и тенденций  развития пищевых и перерабатывающих отраслей АПК России свидетельствует о том, что технический уровень производств нельзя признать удовлетворительным. Лишь 19% активной части производственных фондов предприятий соответствуют мировому уровню, около 25% подлежат модернизации, а  
42% – замене.

    Потребность в важнейших видах оборудования для предприятий удовлетворяется в последние годы только на 60...70%. Это является следствием того, что перерабатывающая промышленность была вынуждена в течение длительного времени закупать оборудование за рубежом. В результате этого на предприятиях почти треть (27%) всего парка технологического оборудования составляет импортная техника.

    

    Производительность  труда на российских предприятиях, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, в 2...3 раза ниже, чем на аналогичных  предприятиях развитых стран; более 50% трудоемких операций на отечественных предприятиях выполняют вручную. Лишь 8% действующего оборудования работает в режиме автоматических линий.

    Более 1/3 парка машин и оборудования отработало уже два и более  амортизационных срока. Степень  износа основных средств составляет 70%.

    Недостаточные темпы обновления активной части  основных производственных фондов привели  к тому, что удельный вес изношенного  оборудования, находящегося в эксплуатации свыше 10 лет, составил в целом по пищевой промышленности 35%, а в сахарной, масложировой, табачной, дрожжевой и кондитерской промышленности – 40...70%. Обновление парка оборудования в настоящее время не превышает 3.. .4% вместо необходимых 8... 10% в год.

    Общий уровень механизации производства пищевых и перерабатывающих отраслей АПК не превышает 44%.

    Эти цифры свидетельствуют о том, какое огромное значение для развития пищевой промышленности России имеет  плодотворная деятельность инженеров-механиков.

    Сахарное  производство является наиболее сложным  по технологии и составу оборудования из всех предприятий пищевой промышленности.

    Сахар – практически чистая сахароза, обладающая сладким вкусом, легко и полностью усваиваемая организмом, способствующая быстрому восстановлению затраченной энергии. Сахароза – это дисахарид, который под действием кислоты или фермента расщепляется на глюкозу и фруктозу (инвертный сахар). Сахароза может находиться в двух состояниях: кристаллическом и аморфном. По химической природе сахар является слабой многоосновной кислотой, дающей с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов соединения – сахараты.

    Инвертный сахар благодаря фруктозе гигроскопичен. Он предохраняет варенье от засахаривания, замедляет процесс очерствения хлеба, предохраняет от высыхания кондитерские изделия (мармелад, пастилу, зефир, помадку и др.).

    

    Сахароза  хорошо растворяется в воде, при  повышении температуры ее растворимость  возрастает. В растворах сахароза является сильным дегидратором. Она  легко образует пересыщенные растворы, кристаллизация в которых начинается только при наличии центров кристаллизации. Скорость этого процесса зависит от температуры, вязкости раствора и коэффициента пересыщения.

    Исходным  сырьем для получения сахара являются сахарная свекла и сахарный тростник. Благодаря более высокой урожайности  сахарного тростника по сравнению с сахарной свеклой с каждого гектара его посевов получают сахара примерно в 2 раза больше, хотя содержание сахарозы в стеблях сахарного тростника несколько меньше, чем в сахарной свекле.

    Сахарная  промышленность выпускает следующие  виды сахара:

    – сахар-песок – сыпучий пищевой продукт белого цвета (без комков), имеющий сладкий вкус без посторонних привкусов и запахов (с содержанием влаги не более 0,14%, сахарозы не менее 99,75%, металлопримесей не более 3 мг на 1 кг сахара, с размерами на более 0,3 мм);

    – сахар жидкий – жидкий пищевой продукт светло-желтого цвета, сладкий на вкус, без посторонних привкусов и запахов (с содержанием сахарозы не менее 99,80% для высшей категории и не менее 99,5% для первой категории, с содержанием сухих веществ не менее 64%);

    

    – сахар-рафинад – кусковой прессованный сахар, рафинадный сахар-песок и рафинадная пудра белого цвета, сладкие на вкус, без посторонних привкусов и запахов (с содержанием сахарозы не менее 99,9%, редуцирующих веществ не более 0,03%, влаги не более 0,2%).

 

     1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И РАЗВИТИЯ  ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ  САХАРА

    Сахарная  промышленность включает предприятия  по производству сахара-песка и сахара-рафинада. В свою очередь, в зависимости от перерабатываемого сырья и особенностей технологического производства, делятся на свеклосахарное и тросниковое.

    Сахарное  производство относится к числу  наиболее материалоемких отраслей, в  которой на производство единицы  готовой продукции расходуется 8-10 единиц сахарной свеклы.

    В Российской Федерации их насчитывается  около девяносто пяти крупных  заводов. Причем основное количество сахарных заводов сосредоточены в центрально-черноземном  районе.

    Коэффициент использования мощности по России 87%, степень автоматизации 60%, степень механизации 80%.

    Потери  сахара в производстве в целом  к массе свеклы составляет 1,2%, причем 30% потерь приходится на уборку, хранение и удлинение сроков переработки.

    Выпаривание – концентрирование растворов при кипении за счет превращения в пар части растворителя. Образующийся при этом вторичный пар может быть использован как горячий теплоноситель в других аппаратах. В пищевой промышленности обычно выпаривают водные растворы: свекловичный сок, барду, молоко и др.

    Выпарные  аппараты предназначены для повышения концентрации вещества, находящегося в растворе, или частичного выделения его в твердом виде из пересыщенного раствора выпариванием растворителя.

    

    Многокорпусные  выпарные установки позволяют более экономично использовать теплоту благодаря многократному использованию пара и снижать количество выпаренной воды в последнем корпусе.

    

    Сок сгущают в выпарных установках, которые  являются потребителями отработавшего  пара и одновременно генераторами пара для технологических нужд. В них пар более высокого потенциала преобразуется в пар с пониженным давлением и температурой, который затем используется для нагревания различных промежуточных продуктов.

    Выпарные  установки классифицируют: по давлению вторичного пара в последнем корпусе (работающие при избыточном давлении и под разрежением) и по числу корпусов (трех-, четырех- и пятикорпусные). При этом выпарные установки компонуют из вертикальных выпарных аппаратов с естественной циркуляцией сока, имеющих номинальную площадь поверхности теплообмена: 500, 600, 800, 1000, 1180, 1500, 1800, 2120, 2360, 3000 и 4500 м².

    Вакуум-аппараты работают при давлении ниже атмосферного и предназначены для уваривания утфелей. Форма корпуса вакуум-аппарата зависит от его конструкции и бывает цилиндрической (с расширенной верхней частью), сферической или прямоугольной с полукруглой крышкой. Греющие камеры вакуум-аппаратов могут иметь различную конструкцию. Наибольшее распространение получили вакуум-аппараты с подвесными греющими камерами, верхние и нижние трубные решетки которых имеют различную конфигурацию (конические, сферические, двускатные и др.). Пар поступает в межтрубное пространство греющих камер, а увариваемый продукт перемещается внутри труб.

    Диаметр греющей камеры в большинстве  конструкций вакуум-аппаратов меньше диаметра корпуса аппарата, таким образом, между стенками греющей камеры и корпусом вакуум-аппарата образуется кольцевое пространство, по которому циркулирует утфель.

    Сепарирующие  устройства в вакуум-аппаратах, так  же как и в выпарных аппаратах, предназначены для отделения от вторичного пара капель продукта. Так как в вакуум-аппаратах продукт имеет большую вязкость, то используются сепараторы только инерционного типа, которые устанавливаются над утфельным пространством в верхней части корпуса аппарата.

    Утфели  увариваются при температурах 70...80°С при остаточном давлении в надутфельном пространстве аппаратов около 0,015 МПа. Перепады температуры в вакуум-аппаратах составляют 30...50°С при обогреве паровых камер вторичным паром выпарных установок и около 80°С при обогреве свежим паром.

    Существует  много типов вакуум-аппаратов. Это  связано с поиском наиболее совершенных  конструкций, удовлетворяющих всем требованиям технологического и  конструктивного порядка.

    Вакуум-аппараты можно классифицировать следующим образом:

    по  технологическому циклу – периодические и непрерывные;

    

    по  конструкции корпуса – цилиндрические и сферические;

    по  пространственному положению –  вертикальные и горизонтальные;

    по  конструкции поверхности нагрева  – со змеевиковой поверхностью, кольцевой поверхностью, трубчатыми камерами и т.д.;

    по  виду циркуляции утфеля – с естественной и искусственной циркуляцией.

    Наибольшее  распространение получили такие  выпарные установки и аппараты как:

    Выпарной  аппарат типа ВАГ (рис. 1.1) представляет собой цилиндрический корпус 3 сварной конструкции, внутри которого установлены греющая камера 4 и сепаратор 1 для улавливания капель выпариваемого продукта. Внизу корпус имеет съемное днище б, на котором размещены люк 15 и патрубок для спуска 16. В циркуляционной трубе 9 паровой камеры смонтированы направляющая воронка 10 и труба 8 с воронкой для отвода сгущенного сока из аппарата.

    

    Пар в греющую камеру 4 подводится через  восемь штуцеров 5, расположенных в  два яруса. Для лучшего распределения  пара в межтрубном пространстве греющей камеры устроены проходы. Неконденсирующиеся газы отводятся из верхней части греющей камеры при помощи разветвленной системы труб 11.