Расчет бутылкомоечной машины

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. акад. М. Д. Миллионщикова

Кафедра: «ОАНГП»

Практическая работа По дисциплине «Технологическое оборудование»

по теме: «Расчет бутылкомоечной машины»

г. Грозный 2011

1. Теоретическая часть

1.1 Классификация оборудования

1.2 Мойка и очистка сырья и тары

2. Расчетная часть

2.1 Исходные данные

2.2 Расчет бутылкомоечной машины Заключение Список использованных источников

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 груда 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 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, масло-жировой, 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. В этой детальности важно не идти в след, не копировать известное оборудование, а изыскивать свои пути, разрабатывать свои конструкторские решения машин и аппаратов.

Научно-технический прогресс в агропромышленном комплексе — сложный динамический процесс. Он связан с формированием новых знаний и идей, технологическим освоением научных открытий, изобретений и результатов исследований и разработок, внедрением нововведений в виде прорывных, критически важных технологий, прогрессивной техники, новых видов сырья, полуфабрикатов, добавок, продуктов питания и непродовольственных товаров, выбором оптимальных форм организации производства и труда, а также с другими немаловажными видами научно-технической деятельности, составляющими в совокупное инновационный процесс.

1. Теоретическая часть

1.1 Классификация технологических машин и аппаратов

Все технологические машины и аппараты можно классифицировать по виду процессов, происходящих в сырье, полуфабрикатах и готовых изделиях в ходе технологической обработки. В этом случае технологические машины и аппараты могут быть объединены в следующие группы:

технологические машины и аппараты для выполнения гидромеханических процессов (оборудование для осаждения, фильтрования, перемешивания, мойки, очистки, разделки, протирки);

технологические машины и аппараты для выполнения теплообменных и массообменных процессов (оборудование для тепловой обработки, экстракции, сушки и выпечки);

технологические машины и аппараты для выполнения механических процессов (оборудование для измельчения, взвешивания, дозирования, прессования, просеивания, калибрования, формования, упаковывания).

1.2 Мойка и очистка сырья и тары

Сырье и тара, поступающие на пищевые предприятия, подвергаются подготовительным операциям: мойке и очистке, и результате чего удаляются грязь, пыль, пленки масел минерального и растительного происхождения, старые этикетки, увлажняются оболочки корнеплодов, что облегчает их дальнейшую переработку.

По способу мойки различают машины с мягким и жестким режимом. Способ мойки сырья (режим) определяется его механическими свойствами. Для мойки томатов, персиков, вишен, зерна, яиц используются моечные машины с мягким режимом, для мойки свеклы, кабачков, моркови — моечные машины с жестким режимом.

По конструкции рабочего органа они делятся на барабанные камнеловушки, кулачковые (лопастные), элеваторные, вибрационные и барабанные моечные. Эффективность отмывания клубнеи корнеплодов увеличивается, если они перемешаются и трутся один о другой, а также о рабочий орган.

Чтобы тяжелые примеси осели на дно, корнеплоды должны свободно размешаться в воле, а для удаления всплывающих легких примесей нужно иметь спокойное зеркало йоды. Поэтому моечные машины обычно имеют несколько секции (отделений), в каждой из которых решается та или иная задача мойки.

Важно, чтобы моечная машина отвечала следующим общим требованиям: была эффективной, не приводила к повышенным потерям сухих веществ; не вызывала повреждений, которые при последующих операциях могли бы вызвать чрезмерные потери; расход иолы должен быть экономичным При контрольной мойке сырья чистой водой прозрачность ее не должна изменяться. Сырье хорошо отмывается при расходе волы 1 —3 м³ на 1 т продукта при противотоке т. е. если свежая вода непрерывно поступает в моечную машину со стороны мытого сырья.

При мойке сырья теплой водой (40—50 ⁰С) лучше набухают комочки грязи, расширяются поры кожицы на поверхности овощей, благодаря чему качество мойки существенно улучшается.

Качество воды, используемой для мойки сырья, систематически проверяют в санитарно бактериологической лаборатории.

Часто одновременно с мойкой растительное Сырье очищают от оболочки. Для этого предназначены дисковые и роликовые машины с абразивными рабочими органами. Иногда очищенное сырье протирают для дальнейшей обработки на протирочных машинах.

Стеклянные бутылки являются в основном многооборотными. Бывшие в употреблении бутылки подвергают мойке, в процессе которой достигается их физическая и бактериологическая чистота. Принцип действия машин для мойки бутылок основан на обработке последних нагретыми растворами, содержащими специальные моющие средства.

Для мойки стеклянной тары используются машины непрерывного действия со специальными носителями, весьма разнообразные по конструкции. Так например, современные бутылкомоечные машины по принципу мойки могут быть отмочными, отмоечно-шприцевальными, шприцевальными и (реже) щеточными; по конструкции тягового органа бутылконосителей — цепными, бесцепными (роликовыми, катковыми), барабанными, карусельными; по характеру движения бутылконосителей — с непрерывным и прерывистым движением; по количеству отмочных ванн — однои многованными; по производительности (условно) — малой (1500 бутылок в час), средней (3000… 6000 бутылок в час) и высокой (12 000, 18 000, 24 ООО бутылок в час) производительности. Кроме того, эти машины выпускаются унифицированными и специализированными (для определенной отрасли промышленности). Из перечисленных выше наибольшее распространение получили цепные и бесценные отмоечно-шприцевальные бутылкомоечные машины.

2. Расчетная часть

Цель работы: изучение теоретических основ процесса мойки; знакомство с классификацией, устройством и принципом действия бутылкомоечных машин; приобретение практических навыков по расчету бутылкомоечной машины.

2.1 Исходные данные

Задание: выполнить расчет бутылкомоечной машины, если заданы: ширина бутылконосителя м; высота бутылконосителя; производительность машин; продолжительность технологического цикла (время активной мойки) с; количество отверстий в шприцевальных трубках для щелочного раствора .; количество отверстий в опрыскивающих трубках для щелочного раствора .; количество отверстий в шприцевальных трубках для подачи воды; количество отверстий в опрыскивающих трубках для подачи воды .; время нагревания раствора.

2.2 Расчет бутылкомоечной машины

Определение шага бутылконосителей и радиусов поворотных блоков.

Размеры бутылкомоечных машин зависят от правильного выбора шага носителей и радиусов поворотных блоков. При уменьшении шага носителей уменьшается длина конвейера бутылконосителей и следовательно, длина машины. В то же время уменьшение шага носителей неизбежно приводит увеличению диаметров поворотных блоков, и как следствие, к увеличению размеров машины.

Соотношение между величинами шага носителей м, и радиуса поворотных блоков R, м. можно определить с учетом свободного прохождения бутылконосителей через поворотные блоки.

Радиус поворотного блока R м (рис. 1),

и шаг носителей м.

где и соответственно ширина, и высота носителя, м.

Оптимальные величины и должны соответствовать минимуму функции, представляющей собой их произведение. Приравнивая первую производную этой функции нулю, находим после ряда преобразований оптимальное число носителей на начальной окружности поворотного блока Расчет привода транспортера бутылконосителей.

Рабочий цикл машины

где, теоретическая производительность машины, бут./ч; число потоков в машине (принимается равным числу бутылок в бутылконосителе).

Так как бутылкомоечная машина с прерывистым движением конвейера относится к машинам II класса, то её рабочий цикл равен кинематическому .

Определение количества бутылконосителей и длины конвейера машины.

Средняя скорость движения конвейера

(5)

где S путь, который проходит конвейер машины за время рабочего цикла, м.

Минимальное теоретическое количество бутылок, единовременно находящихся в машине, составит

(6)

Где продолжительность технологического цикла, которая действительно полезно используется (время активной мойки), с.

Минимальное теоретическое количество кассет К_т, шт., равно

.

К этому минимальному числу кассет необходимо прибавлять некоторое число кассет для вспомогательных операций (для загрузки бутылок, стекания капель моющих жидкостей при переходе кассет из одной зоны в другую, неизбежный холостой ход кассет и т. д.). Тогда действительное количество бутылок, шт., находящихся в машине.

(8)

а действительное количество кассет шт.,

где — коэффициент непрерывности, равен отношению той доли технологического цикла, которая действительно полезно используется, к общему времени технологического цикла ().

Полная длина конвейера L, м,

(10)

Расчет режима гидродинамической обработки бутылок.

Предельное количество моющей жидкости m₁, м³/с подаваемой в бутылку, определяем по эмпирической формуле Где D внутренний диаметр горлышка бутылки, мм (D = 17 мм).

Предельный диаметр сопла шприца d₁, м.

(12)

где µ коэффициент расхода жидкости при истечении её из отверстия (µ = 0,65…0,70); р₁ давление моющею раствора в шприцевальных трубках, МПа (р₁ =(2…3)· 10⁵ Па); - плотность моющегораствора, кг/м³ (). Диаметр отверстия ополаскивающей форсунки м.

(13)

где количество моющего раствора, необходимою дня ополаскивания наружной поверхности бутылок м³/с (для бутылок вместимостью 0,5 дм³ = (0,15…0,20)· м³/с); µ- коэффициент расхода жидкости при истечении её из отверстия (µ = 0,65…0,70); p₂ давление перед форсункой, МПа (0,5…0,6)10⁵ Па).

Определение подачи насосов и потребляемой ими мощности. Расход щелочного раствора на шприцевание и обливание бутылок

W_щ.р, м³/с,, (14)

где коэффициент расхода жидкости при истечении ее из отверстия (); d₁ диаметр отверстий в шприцевальных трубках, мм; d₂ диаметр отверстий в опрыскивающих трубках, мм; и общее количество отверстий соответственно в шприцевальных и опрыскивающих трубках, шт.; p₁ и p₂ давление моющего раствора соответственно в шприцевальных и опрыскивающих трубках, МПа.

Мощность, потребляемая насосом N₁, кВт, перекачивающим щелочной раствор, составит где Р давление щелочного раствора, МПа (P = (2…3)10⁵ Па); КПД насоса (); КПД двигателя (= 0,85).

Расход воды на шприцевание и обливание бутылок W_в м³/с, определяем по формуле Мощность, потребляемая насосом кВт, перекачивающим воду Определение расхода пара.

Расчет произведем по методу теплового баланса. Составим уравнение теплового баланса:

где приход теплоты с бутылками, кДж,

приход теплоты с холодной водой, кДж, приход теплоты с греющим паром, кДж,

расход теплоты с уходящими бутылками, кДж.

расход теплоты с отработанной водой, сливаемой в канализацию, кДж, расход теплоты с конденсатом пара, кДж,

потери теплоты в окружающую среду, кДж, принимаются равными 20% к расходу теплоты где масса бутылок, поступающих в машину, кг/ч; с_т = 0,84 кДж/(кгК) удельная теплоемкость стекла, расход холодной воды, кг/ч (при установившемся режиме работы равен расходу отработанной воды, в расчете принимается; расход пара, кг/ч; 2724 кДж/кг — энтальпия греющего пара;

557,3 кДж/кг энтальпия конденсата; 0,485 кг — масса одной бутылки вместимостью 0,5 дм³; = 5 °C начальная температура грязных бутылок; температура холодной воды;35 °С температура отработавшей воды; 37 °Стемпература чистых бутылок;; 99 °Стемпература конденсата; МПа давление греющего пара; 20 °C начальная температура моющей жидкости.

Тогда расход пара D, кг/с, можно определить по формуле Однако такой расход пара будет только при установившемся режиме работы машины. Здесь не учтен расход пара на нагревание моющих жидкостей перед пуском машины.

Учитывая малую массовую долю щелочных растворов, будем считать их теплоемкость такой же, как и для воды.

Расчет трубчатого подогревателя раствора в первой ванне. Расход теплоты на нагревание раствора в первой ванне бутылкомоечный конвейер гидродинамический подогреватель где удельная теплоемкость воды (4,186 кДж/(кг К)); соответственно конечная и начальная температура щелочного раствора. ^оС (20 ^оС; 65 ^оС).

Средняя разность температур ^оС

^оС

^оС ^оС здесь температура греющего пара (133 ^оС).

Площадь поверхности теплопередачи F, м²

где время нагревания, с; 10 кВт/(м²К) коэффициент теплопередачи между трубами подогревателя и раствором в первой ванне.

Найдем полную длину труб

= 1,91 м.

где наружный диаметр труб подогревателя, м (0,06 м).

Полная длина одной трубы равна где число труб в подогревателе, шт. (в расчете принимается)

Заключение

В результате выполнения проекта я изучил основные принципы проектирования машин и аппаратов пищевой промышленности. В процессе курсового проектирования были установлены основные конструктивные размеры бутылкомоечной машины, рассчитал привод транспортера бутылконосителей, режим гидродинамической обработки бутылок, трубчатый подогреватель раствора в ваннах, определил расход пара, подачу насосов и потребляемую ими мощности, количество бутылконосителей и длину конвейера машины Выяснил, что решающими факторами, обусловливающими хорошее качество мойки, являются: температура моющих растворов и воды, концентрация растворов и продолжительность мойки: гидродинамическое воздействие струй моющего раствора и волы при внутреннем и наружном шприцевании бутылок и банок; механическое воздействие на внутреннюю и наружную поверхности бутылок (ершами, тетками) если таковое производится.

Список использованных источников

1. Золин В. П. Технологическое оборудование предприятий общественного питания: Учеб. для нач. проф. образования: Учеб. пособие для сред. проф. образования. — М.: ПрофОбрИздат, 2002. — 248 с.

2. Некрутман С. В. Справочник механика. — М.: Экономика, 1983.

3. Соколов А. Я. технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна: Учебное пособие для высших учебных заведений. — М.: Колос, 1984. — 445 с.

4. Машины и аппараты пищевых производств. Кн. 1: Учебное пособие для вузов; Под ред. Акад. РАСХН В. А Панфилова. — М: Высш. Шк., 2001. — 680 с.

5. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов. — М.: Высш. шк., 1991. — 432 с.

6. Кавецкий А. В. Оборудование предприятий общественного питания: Учебное пособие для высших учебных заведений. — М.: Колос, 2003.

7. 7. Мартинчик А. Н. Общая нутрициология: Учебное пособие. — М.: МЕДпресс-информ, 2005. — 392 с.

8. Справочник руководителя предприятия общественного питания: Минторг России. — М.: Легкая промышленность и бытовое обслуживание, 2000. — 664 с.

9. Ауэрман Л. Я. Технология хлебопекарного производства: Учебник. — 9-е изд.; перераб. и доп. Под общ. ред. Л. И. Пучковой. — СПб: Профессия, 2003. — 416с.