Определить максимальный напор центробежного насоса и потребную мощность, если известны диаметр ротора Dр, частота вращения n, производительность

Напор (Па) определится по формуле

,

где φ – коэффициент напора, для указанного типа насоса составляет 0,8-0,9;

D – наружный диаметр рабочего колеса, м.

n – частота вращения рабочего колеса, с^-1;

ρ – плотность перемещаемой жидкости, кг/м³.

Полезная мощность N потребляемая насосом определяется по формуле

.

где Q – объемная подача насоса, м³/с.

2. Для сепаратора при каком давлении р воды в полости клапана произойдет выгрузка шлама, если известны масса клапана mкл, диаметр барабана Dбар, диаметр клапана dкл, диаметр манжеты dм, рабочая скорость барабана υр.

Сила движения определяется:

Fд=Рв*π(d₂²- d₁²)/4,

где Рв-давление воды;

Сила центробежная F_ц=mω²Rб,

где ω= πn/30- угловая скорость, рад/с.

Чтобы произошла выгрузка шлама Fд= F_ц, откуда

Рв*π(d₂²- d₁²)/4= mω²Rб, Рв= .

3. При искомой загрязненности молока Сд требуется одна разгрузка шлама в час, объем грязевого пространства Vгп=8л, действительная производительность П=…м³/с.Остаточная загрязненность молока=0,001% от Сд. Определить первоначальную загрязненность Сд.

Продолжительность непрерывной работы сепаратора (с):

,

где Vгр – объем грязевого пространства, м³; Vгр=0,08 м³.

Vд – действительная производительность сепаратора, м³/с;

Сд, Сn – объемная концентрация загрязнений до и после сепарирования,%.

Первоначальна загрязненность:

Сд-Сn=(100* Vгр)/(τс* Vд), где Сn=0,001Сд,

Сд=(100* Vгр)/(τс* Vд*0,999).

4. На гомогенезаторе необходимо раздробить жировые шарики до среднего размера 0,85 мкм. Определить давление гомогенезации и температуру молока на выходе из гомогенезатора, если на входе было 60⁰.Давление гомогенизации зависит от среднего размера жировых шариков после обработки, данное давление (МПа) можно вычислить по эмпирической формуле Н.В. Барановского (в пределах 3-20 МПа): ,

где d_ср - средний размер жировых шариков после гомогенизации, мкм.

.

При гомогенизации в результате перехода механической энергии в тепловую температура продукта повышается на градусов:

,

где - давление гомогенизации в МПа.

Температура молока на выходе из гомогенезатора:

tвых= tвх+ =60+5,2=65,2⁰.

5. Определить производительность гомогенезатора, если известно число двойных ходов, число плунжеров=3, коэф-т заполнения.

Производительность гомогенизатора (м³/с) равна:

где d - диаметр плунжера, м; S - ход плунжера, м; n - число двойных ходов плунжера в секунду, с^-1; z - количество плунжеров;

- коэффициент заполнения рабочего объема (для молока =0.9,

для сливок и смеси мороженого =0.7 - 0.85).

6. Секция рекуперации имеет n пластин, расстояние между пластинами …мм, рабочая ширина пластины …мм. Определить скорость потока молока между пластинами, если производительность установки 1000л/ч.

Скорость жидкости (м/с) в секции определяется исходя из производительности установки и конструктивных параметров

υ=V/(Zк*h*Враб),

где V – производительность установки, м³/с;

h – величина зазора между соседними пластинами, м;

Враб – ширина рабочей зоны пластины,м;

Zк=(Z-1)/2 – число каналов для продукта в первой секции рекуператора, шт.

Z – кол-во пластин в первой секции.

7. В секции рекуперации расстояние между пластинами 3 мм, Nu=55, средняя температура сырого молока 30⁰С, пастеризованного 50⁰С, толщина пластин 0,8 мм, коэф-т теплопередачи металла 15Вт/(м*⁰С). Определить коэф-т теплопередачи К.

Коэффициент теплопередачи k зависит от условий движения жидкостей по обеим сторонам стенки, а также от физических свойств этих жидкостей, от материала и толщины стенки.

k =

где δ_ст – толщина теплопередающей стенки, м;

λ_ст – коэффициент теплопроводности стали, Вт/м∙°С;

α₁ – коэффициент теплоотдачи от пастеризованного молока к стенке, Вт/м²∙°С;

α₂ – коэффициент теплоотдачи от стенки к сырому молоку, Вт/м²∙°С;

Коэффициент теплопередачи определяется через критерий Нуссельта

α = N_U ∙

где d_эк=2*h – эквивалентный диаметр потока, м;

h – величина зазора между пластинами теплообменного аппарата, м.

8. В пластинчатом маслообразователе Я5-ОПБ температура сливок на входе 75 ºС. Определить температуру масла на выходе из охладителя при расходе рассола 4 м³/ч. Производительность 2т/ч. Кратность расхода=2 между продуктом и рассолом. tнач рассола= - 10ºС, tкон рассола= +10 ºС. Термический коф-т полезного действия η=0,95.

Уравнение теплового баланса

Qпрод= η*Ср*mр(tкр-tнр); Qпрод= С_пр*m_пр(tн_пр-tк_пр),

где Ср – теплоемкость рассола, примем=3328 Дж/кг ºС;

mр – масса рассола, кг/с;

С_пр – средняя теплоемкость между сливками и маслом, примем 3000 Дж/кг ºС;

m_пр=масса продукта, подставляем производительность 2 т/ч=м³/ч.

η*Ср*mр(tкр-tнр)= С_пр*m_пр(tн_пр-tк_пр),

tк_пр= tн_пр - (η*Ср*mр(tкр-tнр))/ (С_пр*m_пр).

9. Охладитель творога 2х цилиндровый с Dц=…мм, d выт.б=…мм, Lц=1,5 м, скорость вращения 30 об/мин, шаг шн=0,08м. Коэ-т теплопередачи 200 Вт/м² ºС. Определить производительность, время движения творога и толщину витка, конечную температуру творога.

Производительность охладителя:

Q= ,

где S - шаг шнека, м;

- частота вращения вытеснительного барабана, к^-1;

n_эд - частота вращения вала электродвигателя, с^-1;

i - общее передаточное число привода, равное числу оборотов ротора электродвигателя приходящиеся на один оборот вытеснительного барабана;

z = 2 - число рабочих цилиндров;

- коэффициент уменьшения площади

свободного прохода;

в - толщина витка шнека, м;

- среднее значение угла подъема витков шнека, град;

Тепло через стенку цилиндра:

Q=К*F* ср*τ,

где К – коэф-т теплоотдачи;

F=π*Дц*Lц,

ср=tтв ср-tр ср,

τ – продолжительность движения,с. τ=L/(S*n)=1,5м/0,5*0,05м=60с.

Qр= Ср*mр(tкр-tнр),

Qтв=К* F* ср*τ.

Если кратность =3, то mр=mтв*3=0,00029*3=0,00087.

Qр= Qтв (пренебрегаем потерями)

Ср*mр(tкр-tнр)= К* F* ср*τ

ср= Ср*mр(tкр-tнр)/ К* F* τ

ср=(tн_ТВ-tк_ТВ)-( tкр-tнр),

tк_ТВ= tн_ТВ –( ср+( tкр-tнр))=30-( ср+20).

10. Определить потребное количество воздуха, необходимое для сушилки производительностью 700 кг/ч испаренной влаги при тем-ре воздуха=70ºС, относит. влажности воздуха 90%, тем-ра воздуха после калорифера 150 ºС, величина тепловых потерь 10%.

Расход воздуха на сушку (кг/с) определяется по формуле

,

где W – производительность сушилки по испаренной влаге, кг/с;

d₂ – влагосодержание воздуха при выходе из сушилки, кг/кг сухого воздуха;

d₁ – влагосодержание воздуха перед калорифером, кг/кг сухого воздуха. Влагосодержание воздуха d₁ определяется по I-d диаграмме.

Потери тепла 10% тогда

m_в=1,1·m_возд.

11. Вычислить диаметр капли, начальную и конечную скорость, дальность полета капли сгущенного молока. Все данные известны.

Средний диаметр капли (м) при дисковом распылении равен

,

где n – частота вращения диска, с^–1;

σ = 0,05 Н/м – поверхностное натяжение;

ρ_ж = 1080 кг/м³ – плотность сгущенного молока;

g = 9,81 м/с²;

R – радиус распылительного диска, м.

Дальность полета капли (м) равна

,

где ρ_в = 1,27 кг/м³ – плотность воздуха;

ρ_ж.ср. = 940 кг/м³ – средняя плотность капли молока во время полета (меняется от 1080 до 800 кг/м³);

V_н = 2πRn – начальная скорость капли, м/с;

V_к = 0,4 м/с – конечная скорость капли.

Дальность полета капли не должна превышать разность радиусов сушильной камеры и распылительного диска.

Скорость движения воздуха в зоне распыления

.

Общий часовой объем воздуха равен

Конечная скорость полета капли должно быть несколько больше скорости восходящего воздуха. Принимаем υ_к =… м/с.

12. Фасовочный аппарат М6-ОР3-Е. Объем дозы 0,5 л. Рассчитать ход штока при диаметре поршня=80 мм. Вычислить время чистой работы и расход полиэтиленовой пленки при фасовке 2,5 т молока.

Ход штока пневмоцилиндра дозатора, м:

,

где V – объем одной дозы молока, м³;

d – диаметр поршня дозатора, м.

Время чистой работы автомата, с на фасовке:

где ρ=1032,6 кг/м³ – плотность молока при тем-ре +5ºС;

Q – производительность автомата, пакетов в секунду (паспортная=25 п/мин);

V – объем одной дозы молока, м³.

Расход полиэтиленовой пленки (пог. м) на фасовку молока:

где К=1,005-1,01 – коэф-т учитывающий расход пленки на настройку автомата;

l – длина одного пакета, м. (по паспорту 100х150; 150х150;245х150 мм).

13. Фасовочно-укупорочный автомат Б2-ОРУ-3. Рассчитать диаметр шкива d8, при котором производительность ап-та=80 мин. За 1 оборот 16 банок. Определить продолжительность нахождения баночек под разливочным патроном, если в зоне розлива одновременно находится 8 патронов, а всего их 16, т.е. 1/2 времени на розлив.

Производительность автомата разлива П (бутылок/мин) зависит от частоты вращения карусели и числа дозирующих аппаратов

,

где z - число дозирующих аппаратов, шт;

n_p - частота вращения разливочной карусели, мин^-1.

Частоту вращения разливочной карусели можно определить по кинематической схеме автомата (рисунок 2)

,

где n_дв = 920 мин^-1 - частота вращения электродвигателя;

d_i , z_i - кинематические параметры привода.

По этой формуле следует вычислить минимальную и максимальную частоту вращения разливочной карусели при диаметрах шкива клиноременного вариатора d_8min = 142 мм и d_8max = 232 мм.

Продолжительность нахождения бутылки под разливочным патроном (с.) находится по формуле

,

где - угол поворота карусели для разлива, град.

14. Фасовочный автомат для творога М6-АР2С. Приводной рычаг совершает возвратно-колебательное движение относительно своего среднего положения на угол ±5°С. Всего на 10°С. Рассчитать длину приводного рычага при фасовке творожной массы по 100г при диаметре поршня дозатора 60 мм, т.е. ход поршня.

Ход поршня дозатора, м

где d – диаметр поршня дозатора, м;

L,B,H – размеры пакета с продуктом, м. По паспортным данным 75х50х29±2 мм.

15. Резервуар для хранения молока В2-ОПБ-50 оснащен барботажной системой перемешивания. Определить необходимую мощность компрессора для перемешивания молока. Размеры: диаметр 3 м, высота 7 м, коэф-т потерь напора 1,2, КПД компрессора 0,9. Определить толщину стенки резервуара при допускаемом напряжении на разрыв 150 МПа, коэф-т прочности шва φ=0,5, на коррозию С=2 мм.

N = G_в · P/η , Вт

где G_в – расход воздуха, м³/с;

Р – давление воздуха для перемешивания, Па;

η – коэффициент полезного действия компрессора

расход воздуха определяется как

G_в = (0,007÷0,017) ·S , м³/с

где S – открытая поверхность молока, м²

Давление воздуха составляет:

Р = ρ · g · H · η_n , Па

где ρ = 1027 кг/м³ – плотность молока;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

Н – высота слоя молока, м;

η_n = 1,2÷2 – коэффициент потерь напора.

G_в = 0,01

Р = ρ · g · H · η = 1027 · 9,81 · 7 · 1,2 = 84628,9 Па

N =

Толщина стенки резервуара:

δ_ст = 0,01 + С

ρ – плотность продукта, кг/м³;

Н – наибольшая высота уровня жидкости, м;

D – диаметр резервуара, м;

δ_доп – допускаемое напряжение на разрыв, мПа;

φ – коэффициент прочности сварного шва;

С – увеличение толщины стенки на коррозию, мм.

δ_ст = 0,01 +2 = 1,43 +2 = 3,43мм

16 Маслоизготовитель периодического действия. Известно L_б , Д_б. Определить геометрическую и рабочую вместимость, критическую скорость вращения и мощность привода.

Определяем геометрическую вместимость

V_г=πD_б²*L/4

Рабочий объем равен V_р=η*V_г

η- коэффициент наполнения маслоизготовителя, η=0,4

Определяем максимальную частоту вращения

n=b*30/√R, c^-1

где b=0,7 - 0,8

Определяем мощность потребляемая маслоизготовителем

N=0,005*J ,Вт

где J – рабочее наполнение маслоизготовителя, кг;

J=V_р*ρ_м

17 Пресс для сыра. Д_ц, P_пр усилие прессования. Определить давление воздуха.

P_пр=p_c*(π*d_ц²/4)

p_c – давление воздуха в цилиндре сервомотора, Па;

d_ц – диаметр цилиндра, м.

р_с=4*Р_пр/(π*d_ц²), Па

18 Сыродельная ванна. Определить потребную мощность привода при скорости вращения 17 об/мин. При следующих данных: высота погружения 0,9 м, размеры боковых пластин, R_н, r_вн, размеры ножей, толщина и количество боковых пластин, плотность продукта.

Потребная мощность на валу двух мешалок при вымешивании составит:

N_р = 0,09 · z · h [( )⁴ – ( )⁴] · n³ · ρ кВт.

где 0,09 – эмпирич. кэоф. (по Селиванову);

z_м = 2 – кол-во мешалок;

h = 0,9 м – высота погружения мешалки в продукт;

r_н , r_вн – нар. и вн. радиусы траектории описываемой краями мешалки;

n =17 об/мин /60=0,28 об/с – число оборотов мешалки в секунду;

Σδ – сумма толщины режущих элементов, м;

Σδ = δ₁ z₁ + δ₂ z₂, м;

δ₁ = 0,002 – 0,0005м – толщина струн или ножей;

z₁ – число ножей или струн;

δ₂ – 0,01 – 0,003 м – ширина боковых планок рамы, на которой крепятся ножи;

z₂ – кол-во планок рамы.

Потребная мощность двигателя

N_д = β

где β = 1,2 -2 коэф. запаса мощности;

η_ЭД = 0,85 – 0,95 – КПД эл. двигателя;

η_пер = 0,6 – 0,8 – КПД передачи.

19. Рассчитать разовую порцию мороженого выгруженного во фризер производительностью 200 кг/ч, известно время загрузки, выгрузки, фризерования. Определить расход холода на один цикл фризера при t_см, t_мор, t_крист, известна уд. Теплоемкость смеси и мороженного.

Определяем разовую порцию смеси

J_м=60*J_см/τ_ц,

где J_м – производительность фризера, кг/ч

J_см – разовая порция продукта, кг;

τ_ц – время цикла, мин.

Продолжительность цикла складывается из продолжительности наполнения (около 1 мин), фризерования (4,5 – 5 мин), опорожнения (1,5 – 2 мин).

J_см=J_м*τ_ц/60, кг

Расход холода Q (в Дж) во фризере

Q={M_см[C_см*(t_см-t_кр)+С_м(t_кр-t_м)+(W_в/100)*(W_л/100)*80]+N_р}/η_м [кДж]

C_м, С_см – удельн. теплоемкость мороженого и смеси [кДж/кг*град]

t_см, t_кр, t_м – температуры начальная, криоскопическая смеси и мороженого;

W_в, W_л – массовая доля воды в смеси и воды замороженной, %;

η_м – КПД, учитывающий потери холода (0,9-0,95).

N_р – средняя фактическая мощность на валу ротора [Вт]

Поиск по сайту: