Расчет элементов систем пневмотранспорта

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО

«Воронежский государственный

университет инженерных технологий"

Кафедра технологии хлебопекарного, макаронного

и кондитерского производств

Методические указания к практическим работам № 1 - 2

по курсу «Основы аппаратурного и машинного оформления технологических процессов»

Расчет элементов систем пневмотранспорта

Для студентов, обучающихся по специальности

260 202.65 — «Технология хлеба,

кондитерских и макаронных изделий",

дневной формы обучения

ВОРОНЕЖ 2012

УДК 664.002.5

Расчет элементов систем пневмотранспорта [Текст]: метод. указания к практ. работам № 1 — 2 по курсу «Основы аппаратурного и машинного оформления технологических процессов» / Воронеж. гос. ун-т инж. технол.; сост. А. А. Журавлев, М. Г. Магомедов, В. В. Ткач. — Воронеж: ВГУИТ, 2012. — 27 с.

Методические указания разработаны в соответствии с требованиями ООП подготовки выпускников по специальности 260 202.65 — «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий». Предназначены для закрепления теоретических знаний дисциплин цикла ОПД. Приведены методики выполнения работ, варианты заданий, порядок оформления отчета и вопросы для самостоятельной подготовки.

Составители: доцент А. А. ЖУРАВЛЕВ ст. преподаватель М. Г. МАГОМЕДОВ доцент В. В. ТКАЧ Научный редактор профессор Г. О. МАГОМЕДОВ

Рецензент главный механик В. И. ИГНАТОВА

(ОАО «Хлебозавод № 2»)

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного университета инженерных технологий

Журавлев А.А.,

Магомедов М.Г.,

Ткач В.В., 2012

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», 2012

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежского государственного университета инженерных технологий, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия университета запрещается.

Практическая работа № 1

Расчёт питателей Цель работы: изучение конструкций шлюзового роторного и шнекового питателей, приобретение практических навыков их расчета.

Методика расчета Расчет расхода муки. Расчет начинают с определения производительность печи Пч, кг/ч, по заданному ассортименту.

Производительность печи определяют в зависимости от конструкции пекарной камеры (проходная или тупиковая) и от вида вырабатываемого изделия (рис. 1 — 3).

Производительность проходной печи Пч, кг/ч,

(1)

где n1 — количество рядов изделий по ширине пода печи, шт.; n2 — количество рядов изделий по длине пода печи, шт.; g — масса изделия (прил. 1), кг; в — продолжительность выпечки, мин (см. прил. 1).

Количество рядов изделий по ширине и длине пода печи

; (2)

(3)

где B — ширина пода проходной печи, мм (прил. 2); a — зазор между изделиями, мм (а = 30 — 50 мм); b — ширина изделия, мм (см. прил. 1); L — длина пода печи, мм (см. прил. 2); l — длина изделия, мм (см. прил. 1).

Для комплексно-механизированных линий по выработке батонов в проходных печах при расчетах по формулам (2), (3) вместо ширины изделия b принимают его длину, вместо длины изделия l — его ширину.

роторный шнековый питатель пневматический Производительность тупиковой печи Пч, кг/ч,

(4)

где N — количество люлек в печи, шт. (см. прил. 2); n — количество изделий на люльке, шт.

При выработке в тупиковых печах формовых изделий, количество изделий (форм) на люльке n составляет, как правило, n = 8 — 9 шт. для изделий круглой формы; n = 15 — 16 шт. для изделий прямоугольной формы. При выработке в тупиковых печах подовых изделий, количество изделий на люльке составляет, где n1 и n2, соответственно, количество рядов изделий по ширине и длине люльки. Количество рядов n1 и n2 определяют по формулам (2), (3), в которых В и L, соответственно, размеры люльки печи (см. прил. 2).

Расход муки Gм, кг/мин,

(5)

где Пч — производительность печи, кг/ч; В — выход изделия, кг (см. прил. 1).

Расчет шлюзового роторного питателя. Площадь поверхности поперечного сечения кармана ротора F, м2,

(6)

где R — радиус ротора, м (табл. 1); Kс — коэффициент площади сечения вала и лопастей (Kс = 1,25).

Производительность шлюзового роторного питателя П, кг/мин,

(7)

где m — число карманов на роторе, шт. (см. табл. 1, рис. 4); F — площадь поверхности поперечного сечения кармана ротора, м2; l — длина кармана ротора, м (см. табл. 1); n — частота вращения ротора, мин-1; - коэффициент заполнения кармана ротора (= 0,95); - объемная масса муки, кг/м3 (для муки пшеничной высшего и 1 сорта = 600 кг/м3, пшеничной 2 сорта = 540 кг/м3, пшеничной обойной = 400 кг/м3, ржаной сеяной = 550 кг/м3, ржаной обдирной и обойной = 400 кг/м3).

Приравняв производительность шлюзового роторного питателя П к расходу муки Gм (см. формулу (5), из выражения (7) определяют частоту вращения ротора, мин-1,

. (8)

Окружная скорость вращения ротора, м/с,

. (9)

Площадь поверхности горизонтального сечения входного патрубка питателя Fп, м2,

(10)

где a — длина впускного отверстия, м (принимают); b — ширина отверстия, м (принимают).

Гидравлический радиус Rг, м, для прямоугольного отверстия

(11)

где a — длина впускного отверстия, м (принимают); b — ширина отверстия, м (принимают).

Давление муки P, Па, на уровне поверхности ротора

(12)

где g — ускорение свободного падения; - объемная масса муки, кг/м3; f — коэффициент внутреннего трения муки (f = 0,6 — 0,7); Kпм — коэффициент подвижности муки (Kпм = 0,21 — 0,27).

Сила трения W, Н,

(13)

где P — давление муки на уровне поверхности ротора, Па; Fп — площадь поверхности горизонтального сечения входного патрубка питателя, м2; f — коэффициент внутреннего трения муки (f = 0,6 — 0,7).

Мощность электродвигателя привода N, кВт, шлюзового роторного питателя

(14)

где W — сила трения, Н; - окружная скорость вращения ротора, м/с; - КПД привода (= 0,8); K — коэффициент, учитывающий сопротивление от трения в подшипниках и от трения муки о корпус питателя (K = 2 — 3).

Расчет шнекового питателя. Расчет начинают с определения производительность печи Пч, кг/ч, по заданному ассортименту и расхода муки Gм, кг/мин, см. формулы (1) — (5). Производительность шнекового питателя П, кг/мин,

(15)

где — наружный диаметр шнека, м; - диаметр вала шнека, м; Kп — коэффициент подачи продукта, зависит от противодавления (Kп = 0,3 — 0,4); - частота вращения шнека, мин-1; - объемная масса транспортируемой муки, кг/м3; - шаг шнека, м; ср — средний угол подъема винтовой линии шнека, град; - угол трения муки о сталь, град;

; (16)

(17)

где f — коэффициент трения муки о сталь (f = 0,7).

Приравняв производительность шнекового питателя П к расходу муки Gм (см. формулу 5), из выражения (15) определяют частоту вращения шнека, мин-1,

. (18)

Мощность электродвигателя привода шнекового питателя, кВт,

(19)

где — КПД привода (= 0,8 — 0,85); - горизонтальная проекция пути перемещения, м (см. табл. 2); H — высота подъема продукта, м (H = 0 м); C — коэффициент сопротивления перемещению продукта в корпусе питателя (C = 1,2); - коэффициент, учитывающий потери на трение в подшипниках (K = 1,1 — 1,2).

Задание. Выполнить расчет питателей для муки, определив: для шлюзового роторного питателя — расход муки (1) — (5), частоту вращения ротора (6) — (8) и мощность электродвигателя привода (9) — (14); для шнекового питателя — расход муки (1) — (5), частоту вращения шнека (15) — (18) и мощность электродвигателя привода (19), если заданы: для шлюзового роторного питателя — число карманов ротора m, шт., радиус R, м и длина ротора l, м; для шнекового питателя — наружный диаметр шнека D, м, горизонтальная проекция пути перемещения L, м (см. табл. 1 — 2).

Таблица 1

Исходные данные для расчета шлюзового роторного питателя

Таблица 2

Исходные данные для расчета шнекового питателя

Порядок оформления отчета Отчет о работе оформляется в соответствии с требованиями ЕСКД и включает в себя следующие разделы:

— цель работы;

— теоретическую часть, в которой приводят общие сведения о питателях;

— графическую часть, содержащую схемы шлюзового ротного и шнекового питателей (см. рис. 4, 5).

— расчетную часть, в которой приводят расчеты питателей по одному из вариантов (см. табл. 1 — 2).

Контрольные вопросы

1. Что входит в состав привода шлюзового роторного питателя?

2. Как осуществляется работа шнекового питателя?

3. В чем заключается методика расчета питателей?

4. Какие параметры влияют на производительность шлюзового роторного питателя?

5. Какие достоинства и недостатки присущи шлюзовому роторному и шнековому питателям?

Практическая работа № 2

Расчёт аэрозольтранспортной установки для муки Цель работы: изучение конструкции аэрозольтранспортной установки (на примере установки для пневмотранспортирования муки), приобретение практических навыков ее расчета.

Методика расчета Допустимую массовую концентрацию смеси, кг/кг, определяют в зависимости от длины материалопровода и вида нагнетательной установки

(1)

где, А — величина, зависящая от типа воздуходувной машины (для ротационной воздуходувки, А = 800, сдвоенных воздуходувок, А = 1200, поршневого компрессора, А = 1800); L — длина материалопровода, м (табл. 1).

Объемный расход воздуха Qв, м3/мин, необходимый для системы

(2)

где Gм — производительность линии, т/ч.

Производительность линии подачи сырья в склад зависит от вместимости автомуковоза, времени его разгрузки. Производительность линии подачи муки из склада на просеивание равна производительности просеивателя (см. табл. 1).

Суммарное давление Ру, кПа, в системе складывается из путевых потерь по всей длине материалопровода Рпут, кПа, потерь давления на разгон материала Рразг, кПа, и потерь давления в питателе Рпит, кПа.

Путевые потери давления по длине материалопровода определяют по формуле

. (3)

Потери давления на разгон материала

(4)

где Vк — конечная скорость воздуха в материалопроводе, м/c; n — число отводов и поворотов в сети (см. табл. 1).

Конечная скорость воздуха в материалопроводе

(5)

где Vн — начальная скорость воздуха в материалопроводе, м/с,

(6)

где Vв — скорость витания материала, м/с; Kв — коэффициент витания (для муки Vв = 2 — 3 м/с, Kв = 2 — 3).

Диаметр трубопровода d, м,

. (7)

По полученному значению d подбирают стандартную трубу с соответствующим внутренним и наружным диаметром (табл. 2).

Потери давления в питателе

(8)

где D — диаметр аэрокамеры питателя, м (D = 0,1 м).

Суммарное давление Ру, кПа, в системе

. (9)

Потребная мощность электродвигателя Nдв, кВт, источника сжатого воздуха

(10)

где возд — КПД воздуходувной машины (для поршневых компрессоров возд = 0,3 — 0,5; для ротационных воздуходувок малой производительности возд = 0,2 — 0,26, большой производительности возд= 0,53 — 0,6); п — КПД передачи (при наличии ременной передачи п = 0,85, при соединении валов через муфту п = 0,98).

На основании полученных значений суммарного давления в системе Pу и расхода воздуха Qв выбирают источник сжатого воздуха (табл. 3).

Задание. Выполнить расчет аэрозольтранспортной установки для муки, определив объемный расход воздуха (1) — (2), диаметр трубопровода (7), суммарное давление в системе (3) — (9), мощность электродвигателя привода источника сжатого воздуха (10) и подобрав трубу и источник сжатого воздуха, если заданы: длина материалопровода L, м, марка просеивателя и его производительность, тип воздуходувной машины, число отводов и поворотов в сети n, шт. (см. табл. 1).

Таблица 1

Исходные данные для расчета аэрозольтранспортной установки для муки

Таблица 2

Характеристика труб стальных бесшовных горячекатанных

Таблица 3

Технические характеристики источников сжатого воздуха

Схема аэрозольтранспортной установки для муки представлена на рисунке.

Порядок оформления отчета

Отчет о работе оформляют в соответствии с требованиями ЕСКД и включает в себя следующие разделы:

— цель работы;

— теоретическую часть, в которой приводят общие сведения о пневмотранспортных установках;

— графическую часть, содержащую схему аэрозольтранспортной установки (рисунок);

— расчетную часть, в которой приводят расчет аэрозольтранспортной установки для муки по одному из вариантов (см. табл. 1).

Контрольные вопросы

1. Как классифицируются пневматические установки для транспортировки сыпучих продуктов?

2. В чем заключаются достоинства и недостатки пневмотранспортных установок?

3. Из каких слагаемых складывается суммарное давление в пневмолинии?

4. Что показывает массовая концентрация смеси?

5. В чем заключается расчет аэрозольтранспортной установки?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Драгилев, А. И. Технологическое оборудование: хлебопекарное, макаронное и кондитерское [Текст] / А. И. Драгилев, В. М. Хромеенков, М. Е. Чернов. — М.: Академия, 2006. — 432 с.

2. Оборудование для хлебопекарной и макаронной промышленности[Текст]: каталог / сост. И. Р. Голубев, А. И. Парфентьева, О. С. Серпова. — М.: Росинформагротех, 2008. — 240 с.

3. Пащенко, Л. П. Технология хлебобулочных изделий [Текст] / Л. П. Пащенко, И. М. Жаркова. — М.: КолосС, 2006. — 389 с.

4. Пащенко, Л. П. Технология хлебобулочных изделий [Текст] / Л. П. Пащенко, И. М. Жаркова. — Воронеж: ВГТА, 2011. — 692 с.

5. Проектирование предприятий хлебопекарной отрасли [Текст] / Л. П. Пащенко, С. И. Лукина, Е. И. Пономарева, Ю. Н. Труфанова. — Воронеж: ВГТА, 2011. — 636 с.

6. Хромеенков, В. М. Технологическое оборудование хлебозаводов и макаронных фабрик [Текст]: учебник / В. М. Хромеенков. — СПб.: ГИОРД, 2008. — 480 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1

Расчетные данные по ассортименту

Приложение 2

Характеристики хлебопекарных печей и расстойно-печных агрегатов