Конструктивний розрахунок вдосконаленого молочного сепаратора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструктивний розрахунок вдосконаленого молочного сепаратора

1.Опис конструкції

Сепаратор, який містить корпус, кришку, барабан, який встановлено на вертикальному валу, систему підводу та відводу продукту, привід, який відрізняється тим, що барабан обертається у об'ємі, тиск повітря у якому відповідає низькому вакууму, додатково містить патрубок відведення повітря та манометр.

Корисна модель відноситься до обладнання для розділення та освітлення емульсій та суспензій і може бути використана в харчовій, хімічній та медичній промисловостях.

В основу корисної моделі поставлена задача отримання нового технічного результату. Технічним результатом є зменшення енергії, необхідної для обертання барабану та зменшення шумності роботи сепаратору. молочний сепаратор барабан привід

Поставлена задача вирішується тим, що сепаратор, який містить корпус, кришку, барабан, який встановлено на вертикальному валу, систему підводу та відводу продукту, привод, відрізняється тим, що барабан обертається у об'ємі, тиск повітря у якому відповідає низькому вакууму, додатково містить патрубок відведення повітря та манометр, причому, низький вакуум може створюватись або за допомогою окремого вакуум-насосу, або за допомогою джерел вакууму, які входять у технологічну лінію, що містить даний сепаратор або за допомогою окремого вакуум-насосу, який являється складовою частиною конструкції сепаратору.

Сепаратор містить: корпус 1 з кришкою 2, всередині якого на вертикальному валу 3 розміщено барабан 4. Вертикальний вал 3 кінематично сполучено з приводом 5. В нижній частині корпусу 1 та у верхній частині кришки 2 розміщено систему підведення та відведення продукту 6. У корпусі 1 вмонтовано патрубок для відведення повітря 7 та манометр 8, опорами вертикального валу 3 служать горловий підшипник 9 та нижній підшипник 10. Кришка 2 сполучається із корпусом 1 а допомогою гайки 11. Задля забезпечення герметичності об'єму, обмеженого корпусом 1 та кришкою 2, встановлені ущільнювач корпусу 12, ущільнювач валу верхній 13 та ущільнювач валу нижній 14.

Схема підключення сепаратору до джерела вакууму містить: джерело вакууму 15, магістраль 16, клапан відключення 17, манометр 18 та клапан напуску повітря 19.

Сепаратор працює наступним чином. Перед початком циклу сепарування закривається клапан напуску повітря 19, відкривається клапан відключення 17 та вмикається джерело вакууму (наприклад, вакуум-насос) 15. Під дією джерела вакууму 15 через патрубок для відведення повітря 7 із робочого об'єму, обмеженого корпусом 1, кришкою 2 та барабаном 4, відбирається повітря. Після досягнення заданного тиску у робочому об'ємі, значення якого відмічається по манометру 8, закривається клапан відключення 17 та вимикається джерело вакууму 15 (якщо це окремий вакуум-насос). Після того, як в робочому об'ємі встановлено задане розрідження, вмикається привод 5 та починається цикл сепарування. Вихідна рідина підводиться через систему підведення та відведення продукту 6 у нижню частину барабану 4. Під дією відцентрової сили в міжтарілковому просторі рідина розділяється на фракції. Рідкі фракції (легка та важка) відводяться з барабану 4 через систему підведення та відведення продукту 6 у верхній частині кришки 2, а тверда фракція відкладається на внутрішній боковій поверхні барабану 4. Внаслідок створення розрідження у робочому об'ємі значно зменшується витрата енергії на обертання барабану 4, тобто - питома енергоємність.

При суттєвій зміні (збільшенню) тиску повітря у робочому об'ємі знову відкривається клапан відключення 17 та вмикається джерело вакууму 15 до забезпечення заданого ступеня розрідження.

Після закінчення циклу сепарування вимикається привод 5, закривається клапан відключення 17 та вимикається джерело вакууму 15. Для забезпечення безпеки подальшої роботи із сепаратором відкривається клапан напуску повітря 19, внаслідок чого через патрубок відведення повітря 7 у робочий об'єм надходить повітря, тиск вирівнюється до значення атмосферного.

Тепер можна відкрути гайку 11, зняти кришку 2 сепаратора та провести роботи з очищення та миття порожнини барабану 4. Після закінчення миття барабану 4 кришка 2 знову з'єднується з корпусом 1 за допомогою гайки 11. Сепаратор готовий до нового циклу сепарування. Манометр 18 призначений для контролю роботи джерела вакууму 15.

2. Енергетичний розрахунок вдосконаленого сепаратора

Загальна потужність N, необхідна для приводу барабану, визначається:

N=N1+N2+N3,

де N1 - потужність, необхідна для надання кінетичної енергії рідині (N1=0,25N), кВт;

N2 - потужність, необхідна для подолання тертя барабану об повітря (N2=0,5N), кВт;

N3 - потужність, необхідна для подолання тертя у підшипникових вузлах (N1=0,25N), кВт.

Потужність, необхідна для подолання тертя барабану об повітря визначається, кВт:

де - густина повітря при 20⁰С, кг/м³;

F - бокова поверхня ротору, м²;

- колова швидкість ротору, м/с.

Густину повітря при 20⁰С можна визначити з рівняння стану ідеального газу, кг/м³:

де =1,293кг/м³ - густина повітря при нормальних умовах;

Т₀=273К - температура повітря, що відповідає нормальним умовам;

Р₀=1,013х10⁵Па - атмосферний тиск, що відповідає нормальним умовам;

Т=20+273=293К - значення температури повітря у даному випадку;

Р - значення тиску газу (в даному випадку Р=1,013х10⁵Па).

Отже, при 20⁰С густина повітря при атмосферному тиску дорівнює, кг/м³:

При зниженню тиску повітря в робочому об'ємі сепаратору з 1,1013х10⁵Па до 1,1013х10⁴Па густина повітря буде дорівнювати (з рівняння стану ідеального газу), кг/м:

Тоді, при Р=1,1013х10⁴Па, потужність необхідна для подолання тертя барабану об повітря буде менша за значення потужності N₂ при Р=1,1013х10⁵Па у стільки разів:

Таким чином, при зниженні тиску у робочому об'ємі з 1,013Ч10⁵Па до 1,013Ч10⁴Па значення потужності, необхідної для подолання тертя барабану об повітря зменшується у 10 разів.

Так, наприклад, для сепаратору ОСН, продуктивністю 10000л/год із встановленою потужністю електродвигуна 10кВт зменшення споживання енергії за корисною моделлю, що пропонується, буде наступним.

До застосування технічного рішення за корисною моделлю, що пропонується:

N=N1+N2+N3=10кВт;

N1=0,25N=0,25Ч10=2,5кВт;

N2=0,5N=0,5Ч10=5кВт;

N3=0,25N=0,25Ч10=2,5 кВт.

Після застосування технічного рішення за корисною моделлю, що пропонується:

N1=0,25N=0,25Ч10=2,5кВт;

N2 =(0,5N)Ч0,1=0,5Ч10Ч0,1=0,5кВт;

N3=0,25N=0,25Ч10=2,5кВт;

тоді N=N1+N2+N3=2,5+0,5+2,5=5,5кВт.

Таким чином, за корисною моделлю, що пропонується, можна зменшити потужність, що споживається електродвигуном сепаратору, на 45%.

Також, створення розрідження у робочому об'ємі сприяє зменшенню шумності роботи сепаратору внаслідок зменшенню інтенсивності коливань, що передаються на корпус та кришку сепаратору.

Размещено на Allbest.ru