WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 ||

Отверстие снизу закрыто крышкой 2, снабженной пробкой для слива масла из опоры. Перемещение барабана сепаратора по высоте регулируется шайбами 5.

Барабан состоит из основания 12 (рис. 2.21), на котором в цилиндрической части тарелкодержателя расположен пакет разделяющих тарелок. Они имеют планки, Рис. 2.21. Барабан сепаратора ОМА-ЗМ:

1 - большое затяжное кольцо; 2 - уплотни тельное кольцо; 3 - крышка барабана; 4 - пакет тарелок; 5 - малое затяжное кольцо; - крышка напорной камеры; 7-штифт. 8 - верхняя тарелка; 9 - гайка; 10 - шпонка; - тарелкодержатель; 12 - основание; 13 - штифт.

Рис. 2.20. Вертикальный вал (веретено): 1 - пробки; 2, 15, 18 -крышки; 3, 12. 13, 17. 29 - прокладки; 4. 23 - стаканы; 5 - регулировочная шайба; 6, 22 - пружины; 7 - штифт; 8, 25 - шарикоподшипники; 9 -гайка; 10 - веретено; 11, 28 - болты, 14 - шайба; 16 - винт; 19 - защитная крышка; 20 - обойма; 21 - пробка; 24 - корпус горловой опоры; 26 - станина; 27 - упор.

Рис. 2.22. Приемно-отводящее устройство барабана сепаратора ОМА-3М:

1 – штифт; 2 - приемная тарелка; 3 - центральная трубка; 4, 10 - прокладки; 5 - кольцо; 6 - пружинное кольцо; 7 - корпусгайка; 8 - шайба; 9 - манометр; 11 - фланец;

12 - нагнетательный патрубок, 13 - лопасть отводящего напорного диска.

обеспечивающие необходимый рабочий зазор. Тарелки фиксируются в рабочем положении направляющими тарелкодержателя и крышкой 3, укрепленной на основании затяжным кольцом 1. Между крышкой и основанием находится уплотнительное кольцо 2. В верхней части барабана в напорной камере установлен напорный диск. Между крышкой 6 напорной камеры и крышкой барабана имеется малое уплотнительное кольцо. Затяжка гайки 9 с левой резьбой создает необходимое уплотнение посадки барабана на веретено, Приемноотводящее устройство (рис. 2.22) служит для подачи молока в барабан и отвода очищенного молока. Молоко через корпус-гайку 7 поступает из молокопровода в центральную трубку барабана, проходит каналы тарелкодержателя и далее идет к периферии барабана в его грязевое пространство. Затем, проходя пространство межтарелочных каналов, оно дополнительно очищается. Из отверстия в крышке барабана очищенное молоко попадает в напорную камеру, где захватывается ребрами камеры и поступает в отверстия напорного диска и приемную тарелку центральной трубки 3, а оттуда в нагнетательный патрубок 12. Сепаратор снабжен тахометром, манометром (на выходе молока) и указателем частоты вращения. Последний, выполнен заодно с тахометром (36 пульсаций в минуту соответствуют частоте вращения барабана, равной 108 с-1). Технические характеристики сепараторов приведены в таблице 2.6.

Технические характеристики сепараторов Табл. 2.6.

Наименование показателя Значение показателя для сепаратора СОМ-3-1000 ОСП-ЗМ Производительность, дм/ч 1000.Частота вращения, с-' 135 Мощность электродвигателя. кВт 1,0 4,Габариты, мм 850х375х788 910х615хМака, кг 120 2.8. Основы теории и расчет сепараторов Основы теории и расчет сепараторов разработали советские ученые Г.А.

Кук, Г.И. Бремер, Н.Я. Лукьянов и др.

Физическая сущность процесса сепарирования молока, так же как и любого центрифугального разделения жидкостных систем, основана на осаждении дисперсной фазы под действием центробежной силы. Дисперсную фазу молока составляет плазма, а дисперсной является молочный жир в виде мельчайших шариков (диаметр 0,01…0,1 мм). Поэтому к движению дисперсных частиц в молоке применим с допущениями закон Стокса. Как известно, закон Стокса определяет силу сопротивления, которую испытывает твердый шарик при медленном движении в неограниченной вязкой жидкости. Он выражается формулой:

W = 6rv, (2.41) где: – коэффициент вязкости жидкости, н·с/м2;

r – радиус шарика, м;

x – скорость движения шарика м/с.

Запишем Закон Стокса в следующем виде:

(2.42) где: R – радиус частицы от оси вращения или радиус кольца жидкости, м;

t – продолжительность процесса, с.

В общем виде скорость движения жирового шарика к центру барабана будет (2.43) с другой стороны на жировой шарик при сепарировании действует центробежная сила, величину которой можно определить по формуле:

(2.44) где: п, ж — плотность соответственно плазмы и молочного жира, г/см3;

- угловая скорость вращения барабана, с-1.

Следовательно, в центробежном поле дисперсная частица (жировой шарик) будет двигаться только при условии, когда F W. Приравняем правые части уравнений (2.42) и (2.44):

(2.45) Сокращая и преобразуя данное равенство, получим скорость движения жирового шарика в центробежном поле:

(2.46) Заменяя в уравнении (2.46) радиус (r) на диаметр (d), получаем на основании закона Стокса формулу для определения скорости всплытия (выделения) жировых шариков из плазмы молока при сепарировании:

(2.47) Скорость выделения жировых шариков из плазмы молока при отстое будет:

(2.48) где: g – ускорение свободного падения.

В спокойно стоящем молоке жировые шарики, как менее плотные, всплывают на поверхность. Окружающая их плазма оказывает сопротивление всплытию.

Сравним центробежную силу Iц с силой земного тяготения Iт Iц = m2R; IT = mg (2.49) Разделим первое на второе:

(2.50) Полученную величину Г.И. Бремер назвал фактором разделения. Этот фактор показывает, во сколько раз действие центробежной силы эффективнее силы тяжести. Чем больше фактор разделения, тем выше разделяющая способность сепаратора. Фактор разделения целесообразнее увеличивать за счет угловой скорости барабана сепаратора, так как она входит в формулу в квадрате.



Для примера определим фактор разделения при n = 8000 мин-1 и R = 0,1м.

В молочной промышленности используют сепараторы с фактором разделения 600...1200.

Скорость выделения жировых шариков можно повысить также нагреванием молока. Если при этом плотность плазмы и жировых шариков уменьшаются пропорционально и незначительно, то вязкость плазмы уменьшается существенно. Экспериментально установлено, что отношение разности плотности плазмы и жира к вязкости плазмы изменяется прямо пропорционально температуре в диапазоне t = 15...18°С и выражается зависимостью Рассмотрим движение молока в межтарелочном пространстве барабана сепаратора (рис 2.23).

Рис 2.23. Движение молока в межтарелочном пространстве барабана сепаратора Молоко попадает в межтарелочное пространство через отверстия в тарелках. Там оно распределяется тонким слоем. На находящиеся в нем жировые шарики действует центробежная сила и гидростатическая. Под действием центробежной силы шарики вместе с потоком молока участвуют в переносном движении vп, направленном параллельно образующей тарелки. Под действием гидравлической силы шарики всплывают в потоке молока со скоростью vс, направленной перпендикулярно оси вращения.

Переносная скорость определяется, исходя из подачи молока и поперечного сечения межтарелочного пространства:

(2.51) где: Qм – производительность сепаратора, м3/с;

R – радиус расположения жирового шарика, м;

h - расстояние между тарелками по вертикали, м;

s – толщина слоя сливок, м;

– угол конуса тарелок;

z – количество межтарелочных пространств в барабане.

Скорость движения шариков под действием гидростатической силы определяется уравнением:

(2.52) где: d – диаметр жировых шариков.

Абсолютная скорость движения жировых шариков будет равна геометрической сумме скоростей vж = vn + vc (2.53) По мере удаления жирового шарика от оси вращения переносная скорость его уменьшается, так как увеличивается кольцевая площадь поперечного сечения потока молока. Радиальная скорость, наоборот, будет увеличиваться, так как увеличивается радиус вращения R. Все это приводит к изменению величины и направления абсолютной скорости движения жирового шарика. Вследствие этого Рис. 2.24. Схема движения жировых шариков молока.

они осаждаются на верхних поверхностях тарелок и продвигаются к оси вращения.

Жировые шарики имеют размеры, отличающиеся в 10 раз (1...10 мкм). Как следует из формулы, скорость их радиального, а, следовательно, и абсолютного движения будет различной. Наиболее крупные шарики быстро почти у входа в межтарелочное пространство достигнут поверхности нижней тарелки и начнут продвижение к оси барабана (траектория I). Наиболее мелкие достигнут нижней тарелки у ее периферии (траектория IV). Ну, а некоторые из них вообще не успеют отделиться в межтарелочном пространстве и будут унесены потоком обезжиренного молока (траектория V) (рис 2.24).

Определим производительность сепаратора. Рассмотрим путь движения жирового шарика в межтарелочном пространстве.

Предположим, что жировой шарик определенного диаметра начнет отделяться от потока молока на радиусе R. Тогда, чтобы достичь поверхности потока сливок, если движение началось от нижней поверхности верхней тарелки, он должен пройти путь:

(2.54) где: t – время движения.

За это же время он вместе с потоком молока пройдет путь вдоль тарелки:

(2.55) где: Н — высота тарелки от края входного отверстия до основания тарелки.

Откуда:

(2.56) или (2.57) Подставим значения переносной и относительной скоростей:

(2.58) Откуда:

(2.59) т.е. производительность сепаратора не зависит от зазора между тарелками и угла их конуса.

2.9. Технологические расчеты линии первичной обработки молока Линия первичной обработки молока рассчитывается, исходя из производительности линии доения коров. Производительность отдельных аппаратов выбирается в соответствии с потребностью по системе машин.

Количество, как правило, берется по одному данного назначения аппарату, за исключением емкостей, количество которых рассчитывается по величине удоя от стада коров и графика перевозки молока на перерабатывающий завод.

Технологический расчет в данном случае сводится к определению продолжительности работы каждого из аппаратов для переработки заданного количества продукции и определению расхода воды, пара, электроэнергии и т.п.

Продолжительность работы сепаратора-очистителя до остановки для очистки от скопившихся примесей:

(2.60) где: Vr – объем грязевой камеры очистителя, равный Vr = 1000p(R2max - R2 min)Hr, а Rmax и Rmin – максимальный и минимальный радиусы грязевой камеры очистителя, соответственно, м;

Hт – высота пакета тарелок;

Р – процент загрязнения молока, в том числе и сепараторной слизью;

Q0 – производительность очистителя, л/с.

При доении во фляги учет молока производят взвешиванием на весах СМИ250; СМИ-500; СМИР-500Р, имеющих ванны вместимостью 250 и 500 л.

Производительность взвешивания можно определить по выражению:

(2.61) где: Vp – емкость резервуара весов, м3;

м – плотность молока, кг/м3 (м = 1030...1040 кг/м3);

Тц – продолжительность цикла взвешивания, с. Тц = Тз + Твз + Твыг, где: Тз – продолжительность заливки емкости весов, с;





Твз – продолжительность непосредственного взвешивания, с.

Твыг – продолжительность откачивания (выгрузки) молока из емкости, с.

Зная коэффициент кратности расхода хладагента, можно определить количество хладоносителя, потребного для охлаждения всего удоя молока:

Pk = 3600KkQмTox кг, (2.62) где: Tox – продолжительность работы поточной линии, ч.

Часовая или суточная потребность в холоде определяется по известной формуле:

Gx.ч(сутт) = Qmr(сут)Сm(tн.м. - tк.м) кДж/ч (сут), (2.63) где: Qmr(сут) – часовая (суточная) подача молока, кг/ч (сут).

Здесь необходимо учесть еще потребность в холоде для поддержания заданной температуры молока в процессе его хранения. Для этого обычно требуется до 15% от расхода холода на охлаждение молока.

Пар в молочном отделении фермы расходуется на пастеризацию молока Qпп;

пропаривание фляг Qфп, стерилизацию труб и оборудования Qсп, отопление молочной Qотп, подогрев воды Qвп:

Qп = Qпп + Qфп + Qсп + Qотп + Qвп, (2.64) Количество пара на пастеризацию молока:

(2.65) где: Qм – подача молока, кг/с;

См – теплоемкость молока, кДж/кг.град;

tкм и tнм – конечная и начальная температуры молока, соответственно;

i1 – теплосодержание пара, кДж/ кг;

i2 – теплосодержание конденсата, кДж/ кг;

п – тепловой КПД пастеризатора;

Тп – продолжительность работы пастеризатора в сутки.

Расход пара на пропаривание фляг:

Qфп = qф nф кг/сут, (2.66) где: qф – расход пара на пропаривание одной фляги, кг (0,2 кг);

пф – количество пропариваемых фляг в сутки.

Расход пара на стерилизацию труб и оборудования обычно принимается равным 25 кг на одну стерилизацию. Стерилизация производится после каждой дойки.

Расход пара на отопление молочной:

Qотп = 24qотVп кг/сут, (2.67) где: qот - расход пара на отопление 1 м3 здания в час (0,5...0,75 кг/м3.ч);

Vп – объем помещения молочной, м3.

Расход пара на подогрев воды:

(2.68) где: Qвi – суточный расход горячей воды на различные технологические цели;

ti – требуемая температура воды для i-той цели;

tх – температура воды из водопровода;

tп – теплосодержание пара, для насыщенного пара при атмосферном давлении in = 2,7 МДж/кг = 2700 кДж/кг;

Св – теплоемкость воды, Св = 4,18 кДж/ кг.град.

Расход горячей воды для различных технологических целей определяется следующим образом.

На мойку фляг:

Qвф = вфnф кг/сут, (2.69) где: вф – расход горячей ( tф = 50°С) воды на одну флягу (14 кг).

На мойку молочной системы:

Qвс = вcmgkp кг/сут, (2.70) где: вс – расход горячей (tc = 50°С) воды на одну мойку системы в расчете на одну дойную корову (15 кг);

mg – количество дойных коров, обслуживаемых установкой;

кр – кратность доения в сутки.

На подмывание вымени:

Qвв = ввmgkp кг/сут, (2.71) где: вв — расход горячей (tв = 450С) воды на подмывание одного вымени (5 кг).

На мойку в душевой:

Qвд = вдтon кг/сут, (2.72) где: вд — расход горячей (tд = 40°) воды на одного человека (50 кг);

тon — количество людей, обслуживаемых душевой в сутки.

Контрольные вопросы 1. В чем заключаются основы технологии первичной обработки молока 2. От каких параметров зависит эффект пастеризации молока 3. Что такое регенеративный теплообменник и как определить его общую теплообменную поверхность 4. По какому принципу подразделяются термические пастеризаторы молока и как определить полную теплообменную площадь пастеризатора 5. По какому принципу классифицируются охладители молока и как определить их производительность 6. От каких величин зависит площадь рабочей поверхности пластинчатого охладителя и как она определяется 7. В чем заключается физическая сущность процесса сепарирования молока 8. Что такое фактор разделения молока и как он определяется 9. От каких параметров зависит производительность сепаратора и как она определяется 10. Как рассчитать технологическую линию первичной обработки молока Вопросы для самостоятельной работы Литература 1. Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. — Л.: Агропромиздат, 1985.

2. Бабкин В.П. Механизация доения коров и первичной обработки молока. — М.: Агропромиздат, 1986.

3. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1981-1990 г. — М.: ЦНИИТЭИ, 1981, ч. II, Животноводство.

Оглавление ГЛАВА 1. МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ДОЕНИЯ КОРОВ 1.1. Технология машинного доения коров и зоотехнические требования к ней.

1.2. Доильные машины, их узлы и принцип работы. 1.3. Расход воздуха доильной машиной. 1.4. Принцип работы и подача лопастного ротационного воздушного насоса.

1.5. Классификация доильных установок и их устройство. 1.6. Технологический расчет доильных установок. Контрольные вопросы. Задания для самостоятельной работы Литература ГЛАВА 2. МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА 2.1. Основы технологии первичной обработки молока. Свойства и ГОСТ на молоко.

2.2. Охладители молока, принципы работы и конструкции.

2.3. Тепловой баланс процесса охлаждения и расчет охладителей. 2.4. Пастеризаторы молока, их классификация, принцип работы и конструкции.

2.5. Расчет пастеризаторов.

2.6. Расчет регенеративных теплообменников.

2.7. Типы сепараторов, принцип работы и конструкции.

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 ||










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.