Реактор МЗС-316, його характеристика та принцип дії

Размещено на http://www.allbest.ru/

16

1. Аналіз конструкції обладнання

1.1 Технічна характеристика

Реактор МЗС-316 призначений для змішування в'язких та рідких продуктів має наступні технічні характеристики:

Таблиця 1.

Показник	Характеристика
Робоча ємкість, л	500
Поверхня нагріву, м2	2,2
Робочий тиск, МПа:
у паровій камері	0,3
в корпусі	0,07
Частота обертів мішалки, хв-1	70
Встановлена потужність, кВт	1,7
Габаритні розміри, мм	1300•1240•1960
Маса, кг	740

1.2 Будова та принцип дії

Мішалки лопатевого типу - це пристрої, що складаються з двох або більше лопастей прямокутного перетину, закріплених на вертикальному валу, що обертається .

Основні переваги лопатевих мішалок -- простота пристрою і невисока вартість виготовлення. До недоліків мішалок цього типу слід віднести низьку насосну дію мішалки (слабкий осьовий потік), що не забезпечує достатньо повного перемішування у всьому об'ємі апарату. Унаслідок незначного осьового потоку лопатеві мішалки перемішують тільки ті шари рідини, які знаходяться в безпосередній близькості від лопастей мішалки. Розвиток турбулентності в об'ємі перемішуваної рідини відбувається поволі, циркуляція рідини невелика. Тому лопатеві мішалки застосовують для перемішування рідин, в'язкість яких не перевищує 103 мн . сек/м². Ці мішалки непридатні для перемішування в протоці, наприклад в апаратах безперервної дії.

Перемішування продукту здійснюється мішалкою 4, що складається з вертикального валу з укріпленими на ньому лопостями. У нижній частині корпусу 5 є два патрубки для спуску конденсату і вивантаження готового продукту.

Над реактором змонтований привід, що включає електродвигун 1 і редуктор 2. Для санітарної обробки верхньої частини є кришка 3.

1.3 Технологічний розрахунок

Визначимо продуктивність котла за формулою:

,

де W₁ - вологість продукту, що завантажується, %;

W₁ = 80% ;

W₂ - вологість кінцевого продукту, %;

W₂ = 78% ;

G - маса продукту, який завантажують, кг;

,

де - ступінь загрузки ( = 0,85) ;

V - об'єм апарата, м³ ; (V = 500 л = 0,5 м³) ;

- густина продукту, кг/м³ ; ( = 1412 кг/м³) .

(кг) ;

- час завантаження, с ; ( = 6000 с );

- час перебування продукту в апараті,с ; ( = 11520 с);

- час розвантаження, с ; ( = 9000 с).

Отже:

(кг/с).

Потрібну кількість складових частин шампуню визначають за рівнянням матеріального балансу:

де - кількість легкоплавких компонентів, що завантажуються в котел, кг ;

- кількість тугоплавких компонентів, що завантажуються в котел, кг

- кількість завантаженої в котел води, кг;

- кількість одержуваного продукту, кг.

Відношення компонентів А та Б в шампуні становить:

Баланс вологи для продукту складає:

,

де W_пр. - вологість шампуню (W_пр.= W₁ = 80% = 0,8) ;

W_А - вологість легкоплавких компонентів (W_А = 33% = 0,33) ;

W_Б - вологість тугоплавких компонентів (W_Б = 10% = 0,1) .



кг,

1.4 Тепловий розрахунок

Площа поверхні нагріву котла визначається:

,

де - витрати корисного тепла в апараті, Дж ;

- середній коефіцієнт теплопередачі, ;

( =200 );

;

Витрати корисного тепла на нагрів:

,

де - витрати корисного тепла на нагрів легкоплавких компонентів, Дж ;

,

де - питома теплоємкість легкоплавкого компонента, ;

С_А = 2031 ;

Т_к^А , Т_п^А - кінцева та початкова температура легкоплавкого компонента, К

Т_к^А = 313,15 К;

Т_н^А = 289,15 К.

Тоді:

Дж;

- витрати корисного тепла на нагрів тугоплавких компонентів, Дж;

,

де С_Б - питома теплоємкість тугоплавкого компонента, ;

С_Б = 1181 ;

Т_к^Б, Т_п^Б - кінцева та початкова температура тугоплавкого компонента, К;

Т_к^Б = 313,15 К;

Т_п^Б = 289,15 К.

Тоді:

Дж.

- витрати корисного тепла на нагрів води, Дж;

,

де С_води - питома теплоємкість води, Дж/;

С_води = 4190 ;

Т_к^в , Т_п^в - кінцева та початкова температура води, К;

Т_к^в = 313,15 К;

Т_п^в = 291,15 К.

Тоді:

Дж.

Отже:

Дж .

Витрати корисного тепла на розчинення:

,

де q_к - схована теплота кристалізації 1 кг продукту, Дж/кг

q_к = 4190 Дж/кг ;

Дж ;

Отже:

Дж.

Середня різниця температур теплоносія і середовища, що сприймає тепло:

,

де Т₁ - початкова температура теплоносія, ;

(Т₁ = 20) ;

Т₂ - кінцева температура теплоносія, ;

(Т₂= 50) ;

Т^/₁ - початкова температура продукту, ;

(Т^/₁ = 18) ;

Т^/₂ - кінцева температура продукту, ;

(Т^/₂ = 45) ,

.

Отримали площу поверхні нагріву котла:

м².

Витрати гарячої води на один цикл:

,

де - загальні витрати тепла на 1 цикл, Дж;

_. .

і₁ - ентальпія гарячої води при температурі 37 ;

(і₁ = 1770000 Дж/кг);

і₂ - ентальпія гарячої води при температурі 16

( і₂ = 694000 Дж/кг) .

Витрати тепла в навколишнє середовище через стінки апарату :

,

де F - площа поверхні нагріву котла, м² ;

(F = 5,9 м²);

- коефіцієнт теплопровідності, Вт/ м²•К;

(= 11,04 Вт/ м²•К);

Т_ст. - температура стінки , ;

(Т_ст. = 37);

Т_пов. - температура повітря, ;

(Т_пов. = 16).

Отже:

Вт = 1277,94 Дж

Загальні витрати складають:

Дж ,

кг/с .

1.5 Конструктивний розрахунок

Визначимо радіус півсфери котла з відомої площі поверхні нагрівання:

,

де - площа поверхні нагріву котла, м²;

м.

Визначимо висоту циліндричної частини апарату:

де - площа циліндричної частини апарату,м² ;

,

- площа зовнішньої поверхні апарату,м² ;

( = 8,3 м² );

- площа поверхні нагрівання котла, м²;

(= 5,9 м² );

м²,

м

Розрахуємо рівень рідини в стані спокою :

,

де V - об'єм рідини, м³;

,

R_ап. - радіус апарата,м ;

( R_ап. = 0,97 м);

.

Гранична кутова швидкість обертання лопастей , при якій рідина не буде випліскуватися за край ємкості :

(рад/с),

Гранична кутова швидкість обертання лопатей, при якій буде виконуватися умова не оголення дна апарата :

рад/с,

Вибираємо = 0,7 рад/с.

Визначимо максимальну висоту рідини в апараті:



Тоді висота апарату дорівнює:

,

де К - запас висоти,м ;

(К = 0,3 м);

- висота утвореної піни,м ;

(= 0,6 м )

.

Визначимо мінімальну висоту рідини, при якій процес перемішування буде протікати нормально :

.

1.6 Енергетичний розрахунок

Потужність, затрачувана на привід лопатевої частини мішалки:

,

де z - кількість лопат мішалки ;

(z =2);

w - кутова швидкість лопати, рад/с ;

( w = 0,7 рад/с);

k - коефіцієнт опору середовища ;

(k = 2000);

h - висота лопоті мішалки, м ;

(h = 0,08 м);

R - радіус найбільшого кола, описуваного лопастю, м;

(R =0,375 м);

r - радіус найменшого кола, описуваного лопастю, м;

(r = 0,04 м);

- ККД лопоті;

( = 0,7).

кВт .

Потужність електродвигуна:

,

де - ККД привода;

( = 0,85).

(кВт) .

1.7 Монтаж і експлуатація мішалки

1.7.1 Монтаж датчиків і регулюючих органів на об'єкті

При монтажі первинних вимірювальних перетворювачів і відбірних пристроїв основним є правильний вибір місця встановлення і конструктивне рішення вузла встановлення, яке відповідає умовам роботи даного пристрою і експлуатаційним вимогам.

Монтаж первинних вимірювальних перетворювачів і відбірних пристроїв безпосередньо на технологічному обладнанні і його комунікаціях повинен відповідати наступним вимогам:

мінімально можливе транспортне запізнення при використанні первинних вимірювальних перетворювачів для автоматичного регулювання ;

гранично можлива точність відображення реакції первинного вимірювального перетворювача на зміни контролюючої або регулюючої величини дійсного стану об'єкту в найбільш характерній для даного процесу в робочій зоні;

відсутність зворотного впливу на процес;

Особливо при малих розмірах трубопроводів і обладнання, в яке встановлюються первинні вимірювальні пристрої і відбірні пристрої. Крім того, необхідно враховувати можливість впливу матеріалів, з яких виготовлено вимірювальні пристрої, на стан та якість шампуню. Це насамперед пов'язано з можливістю утворення хімічних з'єднань, які шкідливо впливають на готовий косметичний продукт, змінюючи його колір та погіршуючи певні властивості, а також на корисну мікрофлору при проведенні біохімічних і мікробіологічних процесів;

зручність місця встановлення пристрою для обслуговування, монтажу, повірки, чистки, ремонту, їх зберігання та забезпечення умов техніки безпеки;

відповідність розмірів зануреної частини первинного чутливого елементу розташуванню чутливого елемента в тій зоні, де необхідно відбирати сигнал про необхідний стан контролюючого параметра;

забезпечення швидкого демонтажу первинного елементу або його заміни без виникнення даного технологічного вузла або з короткочасним припиненням технологічного режиму.

Регулюючі органи необхідно монтувати в суворій відповідності з проектом та робочими кресленнями. Значне віддалення регулюючого органу від об'єкту викликає підвищення запізнення в передачі регулюючого впливу.

При монтажеві регулюючого органу необхідно забезпечити:

зручність в експлуатації та ремонті;

можливість їх відключення без необхідності відключення технологічного обладнання (трубопроводу чи об'єкта);

рівномірність та сталий режим потоку регулюючого середовища в місці встановлення регулюючого органу;

вільне пересування рухомих частин;

дотримання правил техніки безпеки;

Перед монтажем треба перевірити відповідність монтажних регулюючих органів проектним даним і характеристикам. Електричні регулюючі органи монтують відповідно до правил монтажу електроапаратури. Після монтажу регулюючого органу перевіряють відповідність проекту або інструкції характеристик, надійності спрацювання, відсутність перебоїв та інших факторів які негативно впливають на правильність роботи. Інші прилади та засоби автоматизації монтуються за допомогою закладних конструкцій згідно з інструкціями по монтажу та експлуатації даних пристроїв.

1.7.2 Експлуатація

Підготовку до роботи та подальшу експлуатацію даного обладнання проводять згідно інструкції, що вказана в технічному паспорті.

Підготовка до роботи включає в себе наступні пункти:

1) Безпосередньо перед початком кожної зміни майстер по технічному обслуговуванню проводить зовнішній огляд реактора. При цьому слід звернути особливу увагу на цілісність заземлення, справність усіх видимих вузлів та елементів.

2) При необхідності майстер відновлює контакт з контурем заземлення, очищає контактуючі поверхні від забруднень та затягує гайки.

3) Подають живлення на пульт керування, для чого включають ввідний автомат. При цьому повинні засвітитися світлодіоди над кнопками «Стоп» і «Выкл», а також цифрова шкала вимірника-регулятора температури ТРМ-1, що показує дану температуру.

4) При первинному ввімкненні реактору необхідно залити у сорочку теплоносій. реактор мішалка

5) Для запобігання утворення накипу на внутрішніх поверхнях сорочки і на електронагрівачах ТЕНах, в якості теплоносія рекомендується використовувати дистильовану або пом'якшену воду.

6) Заповнення сорочки водою краще за все здійснювати, під`єднавши спеціальний шланг до верхнього штуцеру сорочки, і подавати воду до тих пір, доки вона не почне витікати через верхній штуцер.

7) Для подальшої нормальної роботи реактору слід запрограмувати блок терморегулювання ТРМ на підтримку заданої температури.

8) Ввімкнення приводу лопатевої мішалки здійснюється натисканням на перемикач . Перемикання швидкостей регулюється тумблером.

9) По закінченню роботи всі механізми реактору необхідно відключити, після чого відключають подачу живлення на електросхему реактору.

Для підтримки реактора з лопатевою мішалкою у належному робочому стані, слід дотримуватись основних вимог, зазначених у технічному паспорті:

1) Після запуску реактора в експлуатацію, через два тижні необхідно перевірити герметичність сальникового ущільнення валу лопатевої мішалки. Через 150-200 годин роботи мішалки реактора поповнюють набивку в корпусі ущільнення спеціальним матеріалом.

2) Щоденно необхідно проводити огляд внутрішньої поверхні реактору. При цьому перевіряють стан та справність мішалки.

3) Необхідно слідкувати за натяжкою ременів у приводі турбінної мішалки і, при необхідності, проводити підтяжку згідно до норм.

4) При використанні в якості теплоносія жорсткої води, один раз на рік обов'язково перевіряють стан поверхні гріючих елементів, розташованих у карманах в нижній частині сорочки реактора, при необхідності очищувати їх від накипу механічним або хімічним способом.

5) Один раз на рік обов'язково проводити ревізію пускової і повірку контрольної апаратури.

Список використаної літератури

1. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1: Учеб. для вузов/ С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. - М.: Высш. шк., 2001. - 703 с.: ил. ISBN 5-06-004168-9

2. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 2: Учеб. для вузов/ С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. - М.: Высш. шк., 2001. - 680 с.: ил. ISBN 5-06-004168-7

3. Малахов Н.Н., Плаксин Ю.М., Ларин В.А. Процесси и аппарати пищевых производств: Учебник. - Орел: Изд. Орловского государственного технического университета, 2001. - 687 с. рисунков 302, таблиц 24, библиография: 13 названий.

4. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1999. - 551 с. (Учебники и учеб. пособия для студентов высших учеб. заведений). ISBN 5-10-003174-3

5. Горбатюк В.И. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.:Колос, 1999. - 335 с.: ил. - (Учебники и учеб. для студентов средних специальных учебных заведений). ISBN 5-10-003139-5

6. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств / Под ред. А.Я. Соколова. - 1980. - 740 с.

7. Богомолов О. В. «Курсове та дипломне пректування обладнання переробних і харчових підприємств» - 2005 р.

8. Павлов К.Ф. , Романков П. Г., Носков А.А. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии ». - Л. Химия, 1976.

9. «Основные процессы и аппараты химической технологии» под редакцией Ю. И. Дытнерского.

Размещено на Allbest.ru