Производство творога

При работе фильтра фильтруемая суспензия  нагнетается в каналы четных плит, затем через отверстия в них  поступает в отсеки для исходной суспензии и под давлением  проходит через фильтрующие пластины, при этом частицы взвесей задерживаются, а осветленный сок попадает в  отсеки для конечного осветленного сока, затем по двум каналам нечетных пластин выходит из фильтра в  сборник для осветленного молока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ

4.1 Технологический расчет

Расчет размеров пакета тарелок

Принимаем для проектируемого сепаратора следующие параметры [1]:

R_б=0,22 м - максимальный радиус по образующей тарелки, м;

R_м=0,12 м - - минимальный радиус по образующей тарелки, м;

n=109,1 - частота вращения барабана, об/с;

α=50°- угол наклона образующей тарелки.

Производительность  сепаратора-молокоочистителя определяется по формуле [1]:

М=12·10¹⁰·n²·z·tgα·(-)··t, л/ч, (4.1)

где n - число оборотов барабана сепаратора, об/с.;

z - количество тарелок, шт.;

R_M и R₆ - минимальный и максимальный радиусы образующей тарелки, м;

α - угол наклона образующей тарелки, град.;

d_ч - диаметр расчетной частицы загрязнений, м (d_ч =1,3-1,8 мкм);

t - температура сепарирования (35-40°С), °С.

Из этой формулы  определяем количество тарелок в  пакете для проектируемого сепаратора:

z==8,73

Принимаем число тарелок 9 шт., толщина тарелки h_m = 0,0015 м, межтарелочный зазор h = 1,5 мм.

 

 

 

 

Определяем  высоту пакета тарелок по формуле:

H_n=z·h_m+(z-1) ·h, м,         (4.2)

где Н_п - высота пакета тарелок, м.

Н_п = 9·0,0015 + (9-1)·0,0015 =0,0255 м.

Определение размеров барабана.

Определяем предельное значение наружного диаметра, D, [2]:

D=+, м,        (4.5)

где d₀ = 0,055 - диаметр открытой поверхности вращающейся жидкости, м;

m=0,3 - коэффициент Пуассона для стали;

=1023 - плотность молока, кг/м³;

_с=7860- плотность стали, кг/м³;

D=+0,353²=0,42 м.

Определяем  критическую и оптимальную толщины  стенки барабана сепаратора:

=, м,           (4.6)

==0,033 м.

_опт=(0,4÷0,5), м,        (4.7)

_опт=(0,4÷0,5)=(0,013÷0,017) м.

Принимаем толщину стенки барабана _ст =0,016 м. Толщину стенки крышки барабана принимаем равной толщине стенки барабана. Толщину днища определяем из соотношения:

_дн=(1,2÷1,5) _ст, м,

_дн=(1,2÷1,5) м=(0,0192÷0,024), м.

Принимаем 0,024 м.

Проверка  барабана из условия прочности.

Допустимая  максимальная частота вращения барабана соответствует условию равенства  действительных напряжений в материале  барабана максимально допустимым [2]:

n_max=, c^-1,     (4.8)

где = 250 - допускаемое напряжение, МПа;

D_H - наружный диаметр барабана, м.

n_max==120,9 c^-1.

n_max > n, следовательно, рассчитанные размеры барабана и принятая частота вращения удовлетворяет условию прочности.

 

Расчет соединительного кольца.

Определяем радиус соединительного  кольца по формуле:

R₁≥, м,    (4.9)

где R₁ - наружный радиус кольца, м;

h - глубина нарезки резьбы, м;

Q- сила, действующая на крышку в осевом направлении, Н;

K= - сила упругости резиновой прокладки, Н,

где Rн - наружный радиус барабана, м;

α = 0°40^’ - угол подъема винтовой нарезки;

= 5°43^’ - угол трения;

Р=400 - усилие, которое рабочий прикладывает к рукоятке ключа, Н;

В=0,40 - длина ключа, м.

K=^{=7914 Н.}

Определяем  силу Q по формуле [2]: Q=31n²_.

Q=311023109,1²0,176⁴=362191 Н.

K+Q = 7914 + 362191 =370105 Н.

Принимаем глубину нарезки резьбы 7 мм.

Определяем  радиус кольца по формуле (5.9):

R₁≥м.

Проверяем напряжение в кольце от центробежной силы по формуле [2]:

, МПа,                          (4.10)

=91,5 МПа,

что удовлетворяет условию прочности ≤, т.к. =100 МПа.

Расчет  напорного диска

Наружный радиус напорного диска  определяют по формуле [2]:

где Р = 0,25 МПа - давление молока на выходе из сепаратора;

= 0,4 - гидравлический к.п.д.

Для молока : R==0,0084 м.

Принимаем R = 0,008 м.

Расчет мощности привода сепаратора.

Потребную мощность привода сепаратора определяем по формуле:

N=kH_бn³R⁴, кВт,   (4.12)

где к = 0,006 - поправочный коэффициент;

Н_б - высота барабана, м;

R - максимальный радиус барабана, м.

Определим высоту барабана сепаратора, используя  размеры аналога:

H_б=H+_дн+(R_б-R_м)tgα+H_нд, м.  (4.13)

H_б=0,175++(0,22-0,12)tg50^о+0,09=0,408, м.

Принимаем H_б=0,4 м.

N=0,0060,4109,1³0,1915⁴=4,19 кВт.

Выбираем  электродвигатель 4А112М4УЗ ГОСТ 19523-74 с  частотой вращения 1500 об/мин. и мощностью 5,5 кВт [2].

 

4.2 Кинематический расчет.

 

Кинематическая схема привода  сепаратора приведена на рисунке 4.2.

 

Рисунок 4.2 – Кинематическая схема привода сепаратора: 1 – электродвигатель; 2 – фрикционная центробежная муфта; 3 – тормоз; 4 – колесо винтовой передачи; 5 – опора; 6 – барабан; 7 – упругая горловая опора; 8 – винтовая шестерня; 9 – нижняя опора (самоустанавливающаяся).

Рассчитываем  общее передаточное число винтовой пары:

=,  (4.14)

==0,23

4.3.Расчет винтовой  передачи.

Крутящий момент на валу электродвигателя:

М=9549,3, Нмм.  (4.15)

М=9549,3=6,1 Нмм.

Принимаем число зубьев шестерни z₂ =17. Тогда число зубьев колеса равно:

z₁=,  (4,16)

z₁==73.

Приведенное число зубьев колеса:

z₁₌==100.

Рассчитываем  модуль зацепления:

m=2400_{, м,}  (4.18)

где = – коэффициент;

= – коэффициент, учитывающий скорость скольжения,

где - скорость скольжения, м/с.

Принимаем скорость скольжения равной 20 м/с.

==0,139.

==29,1.

m=2400=1,94 мм.

Принимаем модуль 2,0 мм.

Тогда делительный диаметр колеса равен:

D₁=mz_1ν, мм.  (4.19)

D₁=1,94100=194 мм.

Тогда действительная скорость скольжения равна:

_д=, м/с. (4.20)

_д==22,4 м/с.

Действительная  скорость скольжения больше принятой. Рассчитываем диаметры начальных окружностей  колеса и шестерни:

D_1H= и D_2H= (4.21)

D_1H==265,26 мм;

D_2H==48,36 мм.

Межосевое расстояние равно:

A=, мм, (4.22)

A==289,44 мм. 

Ширина  зубчатого венца колеса и шестерни:

b₁=, мм          и          b₂=, мм (4.23)

b₁==28,46 мм,

  b₂==26,58 мм.

 

 

 

4.4Технико-экономический расчет

 

Технико-экономический расчет проводится с целью оптимизации  маслообразователя. Определяются суммарные  затраты на маслообразователь.

Стоимость электроэнергии определяется по формуле:

(4.36)

где =250 – количество смен в году;

=3 – количество рабочих часов в смену;

=3,1 руб/кВт ч - стоимость электроэнергии.

С_N=4,19·250·3·3,1=9741,75 руб/год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ РАЗРАБОТАННОЙ УСТАНОВКИ.

Предназначен  для очистки молока. Входит в состав пастеризационно-охладительных установок  производительностью 10 м³/ч. Осветлитель, полузакрытого типа, с частичной центробежной пульсирующей выгрузкой осадка.

 

1 2 3       4        5   6  7 

 

Рисунок — 5.1. Барабан сепаратора:

1 - накидная гайка; 2, 4, 10, 14, 15, 16, 17, 18 - уплотнения; 3 -горловина; 5- тарелкодержатель; 6 -тарелки; 7 - корпус; 8 - основание ротора; 9 - кольцо;  11-приемник; 12 - основание барабана; 13 – выход.

Очищенное молоко по наружным каналам  тарелкодержателя поднимается вверх  и через отверстия в крышке барабана поступает в напорную камеру, из которой выводится напорным диском по закрытым трубопроводам в производственные коммуникации. Грязевое пространство периодически очищается во время работы. В зависимости   от   степени   загрязненности   молока   время   между разгрузками колеблется в пределах 40...85 мин, а продолжительность разгрузки - 0,3...0,7 с.

 

 

Рисунок - 5.2. Сепаратор-молокоочиститель. 1 – привод барабана; 2 - барабан; 3 – чаша для сбора осадка; 4 – корпус.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. DESIGN AND OPERATING PRINCIPLE OF EQUIPMENT

The equipment is intended for milk clearing. The device is a part of pasteurizing-cooling plant, which have capacity 10 m³/h. It is a clarifier of half-closed type with a partial centrifugal pulsing unloading of a sediment.

 

1  2  3       4        5   6   7 

 

1 –  screwed cap; 2, 4, 10, 14, 15, 16, 17, 18 – packing; 3 - neck; 5 - holder of separator disks; 6 – separator disk; 7 - case; 8 - rotor basis; 9 - ring; 11-receiver; 12 - chamber basis; 13 – water-out.

The cleared milk rises upwards on external channels of a holder of separator disks and arrives in the pressure head chamber through apertures in a chamber cover, from which it is takes out by a pressure head disk in industrial communications on the closed pipelines. The sludge space is periodically cleared in an operating time. Depending on degree of impurity of milk time between unloading fluctuates within 40... 85 minutes, and duration of unloading - 0,3... 0,7 s.

 

 

Drawing - 5.2. Separator clarifier for milk. 1 – drum drive; 2 - drum; 3 – bowl for sediment collection; 4 – case.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Сепараторы — центробежные машины с высокой скоростью вращения. Поэтому во время их эксплуатации необходимо очень строго выполнять  правила техники безопасности и  рекомендации инструкции, прилагаемой  к каждой машине.

Сепараторы, электродвигатели и пусковая аппаратура должны быть тщательно заземлены. Систематически следует проверять  исправность заземляющих устройств.

Работа на сепараторе с неудовлетворительно  отбалансированным барабаном или  с нарушенной балансировкой его  категорически запрещается.

При замене тарелок и посуды барабана необходимо произвести балансировку барабана заново.

Разбирать сепаратор можно только после остановки барабана. Работать на сепараторе при снятых ограждениях  и защитных кожухах воспрещается. Барабан после отключения электродвигателя не рекомендуется тормозить.

Категорически запрещается пользоваться во время сборки и разборки сепаратора случайными инструментами.

Работать на сепараторе со скоростью  вращения барабана выше указано в  паспорте запрещается.

Обслуживать сепаратор может только специалист, изучивший машину, принцип ее работы и инструкцию по эксплуатации, а также сдавший техминимум.

Перед пуском машины необходимо вывести стопорные  винты из пазов барабана и поставить тормоза в нерабочее положение. Обязательно надо проверить уровень масла в ванне.

Барабан сепаратора должен вращаться по часовой стрелке, если смотреть сверху.

После работы барабан, не останавливая, надо промыть, пропустив вначале небольшое количество обезжиренного молока или воды (для сбора оставшегося в барабане жира), затем холодную воду для охлаждения барабана. Далее, остановив барабан, разбирают машину, тщательно чистят и моют все детали, а затем просушивают.

В сепараторах  для получения высокожирных сливок для удаления остатков жира пропускают через барабан вначале пахту, а затем воду.

Сепарирование надо начинать только после набора барабаном рабочей скорости.

Резиновое уплотнительное кольцо барабана надо мыть в теплой воде. Кольцо надо просушивать  в горизонтальном положении, не подвешивая его, во избежание растяжения.

Станину и другие окрашенные детали сепаратора после работы надо тщательно протереть  вначале влажной, а затем чистой сухой тканью.

Перед началом работы сепаратор  необходимо смазать. Смазка основных частей механизма сепаратора производится разбрызгиванием масла вращающейся  в масляной ванне шестерней горизонтального  вала.