Некоторые формулы технологического расчета машин и аппаратов.
Производительность всех машин и аппаратов зависит от трех основных факторов. На производительность могут влиять и дополнительные факторы, вводимые в формулу в качестве коэффициентов. Однако мы рекомендуем при написании (составлении, а не запоминании) исходить их трех факторов:
- конструктивные размеры рабочих органов;
- время цикла (для периодического) и скорость (для непрерывного ритма работы);
- характеристика обрабатываемого продукта (его плотность).
Производительность устройств:
Барабанный механизм (дозатор, насос и т. п.)
П = F · l · k · n · r кг/с
где F - площадь желобка барабана, м2 l - длина барабана м k - число желобков n - частота вращения 1/с r - плотность продукта кг/м3 |
Шнековый — (дозатор, питатель и т. п.)
П = ( D2 / 4) · S · n · r × j
где D - диаметр шнека м S - шаг шнека м n - частота вращения 1/с r - плотность продукта кг/м3 j - коэффициент заполнения - l - длина шнека не играет роли и в формуле отсутствует |
Ленточный — (дозатор, конвейер и т. п.)
|
|
П = b · n · v · r кг/с
где b - ширина слоя на ленте м h - высота слоя продукта м v - линейная скорость ленты м/с r - плотность продукта кг/м3 l - длина конвейера не играет роли и в формуле отсутствует |
Длина конвейера не играет роли и в формуле отсутствует.
Валковый — (нагнетатель, дозатор и т. п.)
П = p · D × h × n × r × k
где D - диаметр валков м h - зазор между валками м l - длина валков м n - чистота вращения валков м/с r - плотность продукта кг/м3 k - коэффициент подачи — |
Месильная машина – (дозатор, варочный котел и т. п. периодического действия).
где V - объем дежи, бункера м3 r - плотность продукта кг/м3 j - коэффициент заполнения — tb + t3 - цикл работы, с например tb - время вспомогательное t3 - время замеса теста |
|
|
Смеситель — непрерывного действия
Рис. 1 | где D - диаметр лопаток м S - шаг лопаток м n - частота вращения 1/с r - плотность продукта кг/м3 k - коэффициент формы лопаток — k2 - коэффициент угла поворота лопаток — |
Расчет потребностей мощности различных машин определяется зачастую с некоторыми допущениями. Мощность рассчитывается через производительность машины или через работу выполняемую рабочими органами.
Так потребная мощность двигателя шнекового дозатора муки:
к кВт
где h – к.п.д. привода;
L– горизонтальная проекция пути перемещения, м;
c – коэффициент сопротивления перемещению муки в корпусе дозатора,
для муки с = 1,2;
к– коэффициент, учитывающий потери на трение в подшипниках,
к = 1,1 1,2;
H – высота подъема продукта.
Потребная мощность ленточного дозатора муки:
|
|
кВт
где Р – окружное усилие на приводном барабане, Н;
V– скорость ленты, м/с.
где Sn – напряжение ленты на приводном барабане, Н;
S1 – предварительное напряжение ленты;
S1 – от 9,8 до 19,6 Н на 10 мм ширины ленты.
Потребная мощность на замес теста в месильных машинах периодического действия определяется [5]:
где m – масса теста в деже, кг;
R – максимальный радиус вращения месильного органа, м;
w – угловая скорость, рад/с;
h – к.п.д. привода;
z – количество месильных органов.
Эта же мощность может быть определена как сумма работ необходимых для замеса теста:
кВт [2, 4]
где А1 – работа расходуемая на перемешивание массы;
А2 – работа расходуемая на вращение лопастей;
А3 – работа, расходуемая на нагрев теста и соприкасающихся с ним деталей машины;
А4 – работа расходуемая на изменение структуры теста.
|
|
Потребная мощность на деление теста в тестоделителях зависит от конструкции механизма нагревания и деления теста.
Мощность для тестоделителя со шнековым нагнетателем и отсекающим устройством [2, 4] (нож, делительная головка - грань мерного кармана).
кВт
где р – рабочее давление 0,05 - 0,2 Мпа;
a – угол подъема винтовой линии;
R – наружный радиус шнека, м;
r – радиус вала шнека, м;
n – частота вращения шнека, с-1;
P – удельное сопротивление резанию, для ножа 1,0 - 1,5 · 102 Н/м для делительной головки P - 5,0 · 102 Н/м;
L – длина режущей кромки (ножа, грани мерного кармана);
v – скорость резания, м/с;
h – к.п.д. привода.
Мощность делителя с лопастным или поршневым нагнетанием и делением мерным карманом [2, 4]:
кВт,
где А1 – работа расходуемая на сжатие теста в рабочей камере до 0,1 Мпа;
А2 – работа расходуемая на преодоление сопротивления при пере-мещении теста;
А3 – работа расходуемая на стабилизацию давления;
А4 – работа расходуемая на отделение (отрезание) куска теста;
А5 – работа расходуемая на возврат теста из рабочей камеры в приемную воронку;
А6 – работа расходуемая на перемещение нагнетателя;
t – время цикла.
Мощность тестоделителя с валковым нагнетателем и делением мерным карманом.
кВт,
где N1 – мощность необходимая на вращение (нагнетание) валков;
N2 – мощность необходимая на отделение (отрезание) куска теста;
N3 – мощность необходимая на привод сбрасывающего валика;
N4 – мощность необходимая на привод отводящего конвейера.
кВт,
где P – рабочее давление, МПа;
R – радиус валка, м;
a, b – углы питания и нагнетания, рад;
j – угол трения теста о валок j = 25 ¸ 300;
w – угловая скорость валка.
Технологический расчет некоторых устройств для производства макаронных изделий.
Расчет пресса. Т.к. пресс представляет собой агрегат состоящий из нескольких устройств, рассмотрим определение их параметров в отдельности.
Производительность пресса П - можно определить через пропускную способность матрицы:
П = Пс (100 - Wс) (100 - W) кг/час,
где Пс – пропускная способность матрицы по сырым изделиям (производительность пресса по сырым изделиям);
Wc – влажность сырых изделий 30—32% ;
W – влажность сухих изделий 13%.
Пс = f × v × r
где f – площадь живого сечения матрицы;
v – скорость выпрессовывания, м/с;
r – плотность теста 1300 кг/м3;
для лапши fл = n · в · а;
для вермишели ;
для макарон
где n – количество отверстий в матрице, шт;
dн, dв – наружный и внутренний диаметр отверстия;
а, в – длина и ширина отверстия.
В смесителе определяют его вместимость (объем камеры)
м3
где Пс – производительность по сырому продукту, кг/час;
t – время замеса - 0,16—0,18 часа;
r – плотность макаронного теста без утряски - 710—720 кг/м3;
к – коэффициент заполнения камеры - 0,5.
Производительность шнека определяется по формуле аналогичной вышеприведенной в упрошенном виде/ Необходимо учитывать коэффициенты кп - заполнения - 1; кн - прессования 0,5—0,56; кс - подачи (уменьшения) 0,9—1,0.
Мощность привода шнека
кВт
где r - давление формования 5-10 Мпа;
n - частота вращения, мин-1;
a - угол подъема винтовой линии по среднему диаметру;
R1 и R2 - внутренний и наружный радиусы шнека, м.
Расчет сушильных установок сводится к определению расхода подаваемого воздуха и необходимого количества тепла.
Лабораторные работы, проводимые в лабораториях
кафедры «Пищевые машины».
Лабораторная работа № 1. Анализ и синтез совместной работы элементов склада муки и аэрозольтранспорта (пневмотранспорта) при бестарном хранении и транспортировании муки.
Лабораторная работа № 2. Исследование конструктивных возможностей просеивателя для использования его в тарном складе.
Лабораторная работа № 3 (с игровой ситуацией). Анализ конструкции и исследование возможности применения тестоделителя «Кузбасс» в новых производственных условиях.
Лабораторная работа № 4. Анализ конструкции и оптимизация конструктивных размеров тестоделителя РМК.
Лабораторная работа № 5 (с игровой ситуацией). Исследование конструктивных возможностей расстойно-печного агрегата ХПА-40 с целью его модернизации.
Лабораторная работа № 6. Исследование влияния конструктивных размеров матрицы на производительность макаронного пресса.
Тесты по дисциплине:
1. В каком отделении поточной линии производства хлеба используются наибольшее количество ручного труда? а) разделки теста; б) остывочном; в) экспедиции.
2. Какие производственные отделения являются общими для линии производства хлеба и макарон? а) прием и хранение сырья; б) приготовление теста (полуфабрикатов); в) фасовки и упаковки.
3. Концентрация смеси муки и воздуха в пневмотранспорте составляет кг/кг: а) 0,5–4; б) 10–15; в) 20–200.
4. Достоинством склада БХМ и аэрозоль транспортом является: а) исключение тяжелых физических работ; б) уменьшается распыл муки; в) экономия электроэнергии; г) все вышеперечисленные преимущества.
5. Макаронная мука крупитчатой структуры имеет плотность, кг/м3: а) до 550; б) до 600; в) до 700.
6. Сито просеивателя «Бурат» совершает движение: а) возвратно-поступательное; б) вращательное; в) неподвижно, но имеет вращающиеся побудители.
7. Ленточный дозатор Р3-ХДА имеет конвейеров: а) один; б) два; в) три.
8. Дозировочная станция жидких компонентов ВНИИХП-06 работает в ритме: а) фиксированном; б) нефиксированном; в) замешанном.
9. Тестомесильные машины по количеству месильных камер, обеспечивающих необходимое качество различают: а) однокамерные; б) двухкамерные; в) трехкамерные; г) могут иметь любое из перечисленных количеств.
10. Недостатком тестомесильной машины периодического действия Т1-ХТ2А является: а) ручной труд; б) необходимость специального пола; в) потребность заглубления пола размещения привода; г) могут иметь все перечисленные недостатки.
11. Тестоприготовительный агрегат И8-ХТА работает как правило на опаре (закваске): а) жидкой; б) густой; в) большой густой; г) на любой из перечисленных.
12. Тестоприготовительные агрегаты имеют достоинство перед дежевым тестоприготовлением: а) требуют меньше площади; б) создают поточность производства; в) облегчают условия работы; г) имеют все перечисленные достоинства.
13. Тестоделитель РТ-2 имеет нагнетание: а) шнековое; б) лопастное; в) валковое; г) поршневое.
14. В рабочей камере тестоделителя может осуществляться давление МПа: а) 0,01; б) 0,1; в) 1,0.
15. Сквозная печь Г4-ПХС-25 имеет недостатки по сравнению с печью ФТЛ: а) большую площадь; б) меньший срок службы; в) невозможность применения твердого топлива; г) все перечисленные недостатки.
16. В каком отделении поточной линии производства макарон используется наибольшее количество ручного труда? а) замес и формование теста; б) сушка и стабилизация макарон; в) упаковка макарон.
17. Какое давление при формовании макаронных изделий в МПа? а) 1–3; б) 5–6; в) 8–12.
18. Какое вакуумирование наиболее эффективно при производстве макаронных изделий? а) при замесе теста; б) при формовании теста; в) при дозировании сырья.
19. С какой целью для матриц используются колосники? а) для улучшения формования теста; б) для увеличения прочности матриц; в) для увеличения скорости формования сырых изделий.
20. Какие материалы используют для уменьшения адгезии теста в макаронных матрицах? а) дюраальминий; б) бронза; в) резина; г) второпласт.
21. В чем заключается конструктивное отличие матриц для формования длинных и коротких макаронных изделий? а) толщиной матрицы; б) количеством формующих отверстий; в) формой матрицы.
Словарь основных понятий
Агрегат – соединение в одно целое двух или нескольких машин для производства общей работы.
Аэрация – насыщение сыпучего продукта (или воды) воздухом; насыщенный воздухом слой сыпучего продукта может быть назван псевдоожиженным, т.е. ведущим себя как жидкость.
Аэрозольтранспорт – перемещение сыпучих материалов (муки) по трубопроводу с помощью воздуха, когда материал находится во взвешенном состоянии.
Бастун – металлическая трубка, имеющая в сечении овальную форму и предназначенная для сушки длинных макаронных изделий.
Вакуумирование – процесс удаления паровоздушной смеси из тестовой массы в процессе его замеса.
Вкладыш – элемент макаронный матрицы, определяющий внешний вид и форму изделия.
Водяная рубашка – конструкция трубы в трубе для отвода теплоты, возникающего при трении тестовой массы о внутреннюю поверхность шнековой камеры.
Гигротермическая обработка (устройства для нее) – подача влажного пара по перфорированным (с отверстиями) трубам в первую зону пекарной камеры для увлажнения тестовых заготовок, с целью получения глянца и предотвращения растрескивания (разрывы) поверхности.
Интенсивный замес (месильная машина интенсивного замеса) – усиленная механическая обработка теста при замесе, с целью интенсификации созревания теста после замеса и улучшения его качества. В машинах, чаще всего, достигается увеличением частоты вращения рабочих органов.
Конвективная сушка – сушка нагретым воздухом
Матрица – металлический диск или прямоугольная пластина со сквозными отверстиями, профиль которых определяет форму и внешний вид макаронных изделий.
Мочка хлебная – полуфабрикат приготовленный (измельченный брак ржаного хлеба) на протирочной машине с добавлением воды 1 : 2 с влажностью 75-80%, после выстаивания мочку добавляют в месильную машину при замесе ржаных и ржано-пшеничных сортов.
Округлители – машины придающие кускам теста форму шара. Закаточные машины – придающие кускам (шаровым) теста батонообразную форму.
Отволаживание – зоны в сушильной камере с отсутствием движения воздушных потоков.
Повышенная точность дозирования муки (дозаторы периодического и непрерывного действий) – досыпка или непрерывное подсыпание тонкой струей.
Перетирание теста – нежелательное механическое воздействие, возникающее при перемещении тестовой массы относительно шнека и внутренней поверхности шнековой камеры.
Пусковой момент – начальный период времени при вращении рабочего органа (шнека).
Расстойка – восстановление пористой структуры теста, утраченной при делении и формовании заготовок (брожении теста в куске теста).
Рециркуляция – возврат (ретро) отработанных топочных газов к горелкам печи, с целью экономии топлива и повышения КПД.
Саморазвес – машина, обеспечивающая резку и раскладку макаронных прядей на бастуны.
Стабилизация, в стабилизаторах накопителях – создание необходимых температурно-влажностных параметров для перехода продукта из зоны сушки на установку.
Стабилизация давления – в тестоделителях вырабатывание давления в рабочей камере в момент отделения куска теста от общей массы.
«Сход» - материл (продукт) не прошедший через сито при просеивании; «проход» - материал прошедший через сито.
Упаковка (упаковывание) – комплекс защитных мер и материальных средств по подготовке продукции к транспортированию и хранении для обеспечения ее материальных сохранности.
Формующие машины (формование) – машины придающие соответствующую форму пластичной массе (теста).
Ответы на тестовые задания.
К теме 1 1. а); 2. г); 3. в); 4. в); 5. а).
К теме 2. 1. б); 2. б); 3. б); 4. в); 5. а).
К теме 3. 1. б); 2. а); 3. а); 4. а); 5. г).
К теме 4. 1. б); 2. а); 3. а); 4. б); 5. а); 6. б).
К теме 5. 1. а); 2. б); 3. б); 4. а); 5. г).
К теме 6. 1. в); 2. а); 3. б); 4. в); 5. в).
К теме 7. 1. б); 2. в); 3. а); 4. а); 5. а).
К теме 8. 1. а); 2. б); 3. в); 4. в); 5. г).
К теме 9. 1. в); 2. г); 3. а); 4. г); 5. г); 6. в).
К теме 10. 1. в); 2. г); 3. г); 4. г); 5. в).
К теме 11. 1. г); 2. а); 3. г); 4. в); 5. г).
К теме 12. 1. в); 2. б); 3. б); 4. а); 5. б); 6. б); 7. в); в. б).
К теме 13. 1. а); 2. в); 3. в); 4. в); 5. г).
Список литературы
1. Азаров Б.М., Лисовенко А.Т., Мачихин С.А. и др. Технологическое оборудование хлебопекарных и макаронных предприятий. – М.: Пищевая промышленность, 1986. – 263 с.
2. Гатилин А.Н. Проектирование хлебозаводов. – М.: Пищевая промышленность, 1975. – 365 с.
3. Зайцев Н.В. Технологическое оборудование хлебозаводов. М.: Пищепромиздат, 1967. – 573 с.
4. Чернов М.Е., Медведев Г.М., Негруб В.П. Справочник по макаронному производству. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. – 303 с.
5. Чернов М.Е. Упаковка сыпучих продуктов. М.: ДеЛи, 2000. – 168 с.
6. Хромеенков В.М. Технологическое оборудование хлебозаводов и макаронных фабрик. Санкт-Петербург: ГИОРД, 2002. – 488 с.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 160; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!