Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Миленькая Т.С. Практические работы по дисциплине Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности - файл 1.doc


Миленькая Т.С. Практические работы по дисциплине Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности
скачать (2083 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc2083kb.24.11.2011 12:36скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство по образованию
КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Кафедра “Машины и аппараты пищевых производств”
Практические работы по дисциплине

«ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ

БРОДИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»
Методические указания для студентов

специальности 270500 “Технология бродильных производств и виноделия”

всех форм обучения

Кемерово 2004


Составитель:

Т.С.Миленькая, канд. техн. наук, доцент
Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры МАПП.

Протокол № 1 от 30.08. 04 г.
Представлены методические указания для выполнения практических работ с целью изучения конструкций машин и аппаратов, применяемых в бродильной промышленности.

Предназначены для студентов специальности 270500 “Технология бродильных произ-водств и виноделия” всех форм обучения.

Подписано в печать 15.11.04. Формат 60 х841/16

Отпечатано на ризографе с готовых печатных форм.

Уч.- изд. л. 4 . Тираж 200. Заказ № 214


Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

650056, Кемерово, б-р Строителей, 47

Отпечатано в лаборатории множительной техники КемТИППа

г. Кемерово, ул. Красноармейская, 52

© Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2004

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пищевая промышленность оснащается все большим количеством высокопроизводительных машин и аппаратов, механизированных и автоматизированных поточных технологических линий. Умение наиболее эффективно использовать это оборудование, выбрать оптимальные параметры его работы, рассчитать основные технологические и механические характеристики необходимо каждому специалисту пищевой промышленности. Освоение новой техники и прогрессивной технологии требует от молодых специалистов всесторонней общетехнической подготовки и глубоких знаний по специальности. Критерии оценки современных инженеров значительно возрастают и будут качественно изменяться в дальнейшем.

Курс "Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности" является завершающим при изучении технических дисциплин и единственным, в котором технологи знакомятся с оборудованием отрасли.

В производственной практике, при эксплуатации оборудования,
приходится выполнять такие виды расчетов, как подбор оборудования, расчета по определению производительности, мощности аппара­тов, режимов работы, тепловые расчеты и др. Поэтому задача предмета заключается в том, чтобы дать студентам определённые зна­ния в области устройства и расчета основных машин и механизмов, применяемых в процессах производства солода, пивоварения, безалкогольных напитков.

Изучение оборудования отрасли осуществляется путем последовательного рассмотрения важнейших производств с учетом отводимого времени на курс. В связи с этим технологическое оборудование отрасли целесообразно изучать, объединив его в группы по видам производства.

Такой подход к классификации оборудования отрасли, к его изучению позволит выявить общие методы расчета машин и аппаратов. Все это будет способствовать лучшему усвоению студентами изучаемого курса.

Методическое указание предназначено для практических занятий по курсу. Оно предусматривает также самостоятельную работу студентов, как на занятиях, так и в домашних условиях; может быть рекомендовано в качестве вспомогательного материала для курсового и дипломного проектирования.
^ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В процессе расчета отдельных машин, аппаратов необходимо будет использовать различные физические величины, а также данные, характери-зующие различные свойства материала, которые могут быть выражены в различных системах единиц. Расчеты следует выполнять только в системе СИ.

Приступая к решению заданий, обязательно изобразить схему установки, проставить на ней необходимые размеры, нанести стрелками направления движения потоков, рабочих органов, разобраться в принципе работы машин, аппаратов и дать краткое их описание.

Далее записать все исходные данные задания, написать основные уравнения и формулы, выписать необходимые константы и коэффициенты, определиться с путем, решения задания, проверять правильность подстановки числовых данных, после чего приступить к вычислению.

Отчет о выполненной работе оформляется на листах формата А4 (210x297) в соответствии с требованием ГОСТа2.105-79 "Общие требования к текстовым документам".
^ ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
УСТРОЙСТВО И РАСЧЕТ ЗАМОЧНОГО ЧАНА

Цель работы: ознакомление с устройством замочного чана и технологическими расчетами.

1.Назначение замочного чана
Замачивание зерна - это первый этап процесса соложения, который в значительной степени влияет на проращивание зерна.

Основной целью замачивания является достижение влагосодержания зерна до 43 – 48% общей массы. Помимо замачивания осуществляется мойка зерна, дезинфекция и активизация жизнедеятельности зерна (посредством аэрации и отсасывания углекислого газа), удаление легковесных примесей.

Все эти операции осуществляются в замочном чане, оборудованном водяной и воздушной коммуникациями, аэрационным устройством, канали-зационной системой с ловушкой.
2.Устройство и принцип работы замочного чана
Замочный чан (рис. 1) представляет собой стальной цилиндрический резервуар с коническим (под углом 45°) днищем, изготовленным из листовой стали марки Ст.О и окрашенным специальными красками (свинцовый cypик или битумные лаки). На некоторых пивзаводах устанавливают стационарные железобетонные чаны прямоугольной формы с конусными днищами. Процесс замачивания в таких чанах аналогичен процессу замачивания в цилиндрических замочных чанах. В центре чана на высоте 300 мм от дна установлена вертикаль­ная циркуляционная труба I для перекачивания зерна снизу вверх, работающая как эрлифт. На верхнем конце, выступающем над уровнем чана на 0,5 м, имеется сегнерово колесо 3 или колпак-отражатель. В нижней части конического днища находится стальная решетка 6 для задержания зерна при сливе воды по трубе 7.

Чан наполняют чистой водой снизу через решетку. На поверхности конического днища укреплены кольцевые барботерные трубки 4 с отверстиями диаметром 2-3 мм для равномерного распределения подаваемого сжатого воздуха. Спуск замоченного зерна из чана производится через сливной патрубок 9, закрываемый конусом 10. У верхней кромки чана имеется



Рис. 1 . Замочный чан.

вырезное окно 8, к краям которого приварена коробка-ловушка. Внутри коробки установлена сетка для улавливания легковесных примесей. Грязная вода отводится из коробки по трубе в канализацию.

Замочныe чаны необходимо устанавливать в изолированном от солодовни помещении с целью соблюдения стерильности солодоращения.

В чан, наполовину заполненный водой, при продолжавшемся посту-плении воды равномерно и непрерывно засыпают зерно. Одновременно с пуском воды через барботерные трубы 4 в аппарат поступает сжатый воздух для лучшего насыщения кислородом и перемешивания зерна. Для циркуляции зерна сжатый воздух подводят по трубе 2 снизу в центральную трубу. В центральной трубе образуется смесь воды, зерна и пузырьков воздуха, которая имеет меньшую плотность, чем смесь воды и зерна, окружающая трубу, поэтому она вытесняется вверх и колпаком - отражателем либо сегнеровым колесом равномерно распределяется по объему аппарата.

Благодаря циркуляции смеси воды и зерна в трубе зерно хорошо перемешивается с водой и промывается. Постоянная подача чистой воды снизу и слив излишка через коробку-ловушку способствует непрерывному обмену воды в аппарате и уносу загрязнений.

Закачивание осуществляется следующим образом: воздушно-водяным в непрерывном потоке воды и воздуха, оросительным и воздушно – ороси-тельным в зависимости от технического оснащения предприятия выбирается оптимальный режим замачивания, при этом следует помнить, что основной задачей при замачивании является удаление С02 и продуктов брожения. В таблице 1 приведена техническая характеристика замочных чанов.
3. Определение размеров чана и количества чанов
Объем замочного чана рассчитывается, исходя из количества замачи­ваемого зерна с учетом увеличения его объема к концу замачивания на 40 – 45 %. Объем чана должен иметь некоторый запас во избежание выброса зерна и воды при мойке и перекачке, поэтому вместимость дополнительно увеличивают на 5-10 % по сравнению с объемом воздушно-сyxoгo ячменя. Тогда полный объем аппарата увеличивается на 45 – 50 % объема замоченного ячменя или в 1,5 раза.

Вместимость замочного чана (м3 )
Vr = 1,5 Gя (1.)
где, Gя - масса замачиваемого ячменя, кг; ρ - объемно-насыпная плотность зерна, кг/м3.

Для ориентировочного расчета объема замочного чана можно пользоваться следующей нормой на 1т ячменя 2,2 ÷ 2,4 м3

Таблица 1
Техническая характеристика типовых замочных чанов из стали Ст. 0



п/п

Вмести-

мость,V

м3

Кол-во

загружа-

емого

зерна,Gя кг.

Диаметр,

D мм

Высота

цилин-

дричес-кой

части,

Н1, мм

Высота

конуса,

h, мм

Полная

высота,

Н, мм

Масса

чана, т

Масса

чана с

полной

загруз-

кой, т

Толщина стали,мм

Для ци-

линдри-

ческой

части

Для

коничес-

кой

части


1 16,0 7000 3340 1250 1270 4971 2 18,4 4 5

2 17,6 7500 3340 1400 1720 4800 2 20,0 4 5
3 26,0 12000 3400 2300 1800 5800 3,1 29,0 6 6
4 30,0 13500 3500 2550 1740 7376 3,36 33,4 6 6
5 35,0 14750 4500 1405 2330 5500 3,36 40,2 7 7
6 37,0 15300 4500 1505 2330 5475 3,45 41,3 7 7
7 52,0 24000 4500 2500 2250 6400 5,6 57,6 7 7

Объем замочного чана при проектировании замочного отделения определим по формуле.
π D2 π D2 h

Vr = ------- H + -------- · --- , (2.)

4 4 3
где , D - диаметр чана, м ; H - высота цилиндрической части, м ( Н = 0,4 D); h - высота конической части, м.

Если принимать угол образующей конуса α = 45°, тогда h = 0,5D

При введенных значениях Н = О,4D и h = 0,5D формула для объема аппарата примет вид
Vr = 0,14 π D3 (3)
Количество чанов, необходимое для данного производства, можно рассчитать разделив продолжительность замачивания (48-72ч) τ, выраженyю в часах, на период времени от одной замочки до другой – К ( К = 24ч ). К расчетному количеству чанов прибавляют еще один чан, запасной, ис­пользуемый для дезинфекции и ремонта аппаратов.
N = ( τ / К ) +1 . (4)
Количество замачиваемого ячменя Gя (т)

Gя = Vr ρ / 1,5 (5)

4. Расход воды и сжатого воздуха
При замачивании ячменя расход воды зависит от способа замачивания, температуры воды, загрязненности зерна и др. В таблице 2 приведены средние нормы расхода воды.

Общий расход воды Gв (м3) определяют по формуле
Gв = Gя ( qм · 2 + q · 3 + qo · 25 ) (6)
При расчете расход воздуха на I т принимают около 160м3. Тогда общий расход воздуха Gвозд3) определяют по формуле
Gвозд = Gя · 160 (7)

Таблица 2
Нормы расхода воды

Операции


Расход воды на

1 т ячменя, м3

Периодичность, длительность

операции

Мойка ячменя, qм 1,5 ÷ 2 повторяется 2 раза по 2 ч.

Каждая последу-

щая смена, q 0,8 ÷ 1,2 сменяется 3 раза по 3 ч.

Орошение

ячменя, qo 5 25 операций в сутки по 15 мин.

На практике приходится определять вместимость, размеры и количество замочных чанов при определенной выработке солода в год. Поэтому сначала определяют суточную выработку солода Gc (т).
Gc = П/330, (8.)
где П - выработка солода в год, т; 330 - количество рабочих дней солодовни при трехсменной работе.

Количество очищенного ячменя G расходуемого в сутки (кг) составит

G = ( Gc · 1000 · H1 ) / 100, (9.)
где Н1 = 126,26 - количество очищенного ячменя, расходуемого на 100 кг товарного солода, кг.

Тогда общая суточная вместимость замочных чанов Vo3)


V = G · 2,3/1000 , (10)
где 2,3м3 - вместимость замочного чана на 1т очищенного ячменя.

Выбор замочного чана осуществляют из тa6лицы 1.

Количество замочных чанов n определяют по формуле
Vo · τ

n = ---------- + 1 , (11)

24 · Vч
где Vч - вместимость одного чана, м3; τ - продолжительность замачивания ячменя, ч; 1 - количество оборотных чанов.
5. Задание для самостоятельной работы
Задача I.Определить вместимость, размеры и количество замочных аппаратов при изготовлении Пт товарного солода в год для ящичной солодовни. Продолжительность замачивания τ суток, расход очищенного ячменя Н1 на 100 кг товарного солода. Выбор аппаратов производить по таблице 1. Данные к заданию представлены в таблице 3.
Таблица 3



Наименование


Обозна-

чение

Размер-

ность

Варианты

1

2

3

4

5

Выработка

солода П т 15000 20000 10000 12000 18000

Продолжи-

тельность

замачивания τ сут 2 3 2 3 2

Расход очищен-

ного ячменя

на 100 кг

солода Н1 кг 126,26 127,5 127  126,26 128


Задача 2. Определить вместимость замочного чана, количество замачиваемого ячменя, расход воды и сжатого воздуха, количество замочных чанов для ящичной солодовни. Данные представлены в таблице 4.
Таблица 4


Наименование

Обозна-

чение

Размер-

ность

Варианты

1

2

3

4

5
Диаметр чана D мм 4500 3340 3340 3500 4500

Высота цилин-

дрической

части Н мм 1505 1400 1250 2550 1405

Высота кони-

ческой части h мм 2330 1720 1270 1740 2330

Плотность

воздушно-

сухого ячменя ρ кг/м3 650 680 670 700 660
^ ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
УСТРОЙСТВО И РАСЧЕТ ЯЩИЧНОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СОЛОДОВНИ

Цель работы: знакомство с конструкциями ящичных солодовен, основами их расчета,
1. Конструктивные особенности ящичных солодовен.
На солодовенных предприятиях используют пневматические солодорастильные установки ящичного и барабанного типов. Принцип действия пневматических солодовен основан на продувании конди­ционированным воздухом с относительной влажностью (φ = 100 % ) и температурой 10 ÷ 12о, высокого слоя замоченного и прорастающего зерна в течении 6 - 8 суток. При этом из слоя зерна удаляется избыток диоксида углерода, тепло, выделяемое в процессе ращения, и обеспечивается приток кислорода воздуха. Во избежание слеживания прорастающего зерна, образования комков или сплошного войлока сросшихся зерен производят периодическое ворошение слоя зерна. Основными частями пневматической солодовни являются сам аппарат для проращивания и кондиционер для подготовки воздуха. Наибольшее распространение получили следующие типы, ящичных солодовен:

  • солодовня с отдельно установленными ящиками;

  • герметизированная солодовня;

  • "передвижная грядка";

  • статическая солодовня "все в ящике".


2. Устройство и принцип работы солодовни "передвижная грядка"
Солодовня с передвижной грядкой (рис. 2) представляет собой длинный ящик 3, подситовое пространcтвo которого разделено в поперечном направлении перегородками на секции 9, число которых равно или кратно числу суток ращения солода.

На продольных стенках ящика уложены рельсы, по которым вдоль ящика периодически передвигается ковшовый солодоворошитель 4. При рабочем ходе ворошитель перебрасывает через себя проросшее зерно, чем достигается не только перемешивание, но и перемещение зерна вдоль ящика. Рабочий ход ворошителя имеет направление от места выгрузки готового солода к месту загрузки замоченного ячменя. Ячмень загружают из замочных чанов 1 и 2 всегда в один и тот же конец ящика. Ворошитель приводится в движение через каждые 12 или 24 часа и каждый раз перебрасывает зерно на один шаг; на освободившуюся площадь сита вновь загружается замоченное зерно. За 8 суток проращиваемое зерно продвигается вдоль всего ящика, превращаясь за это время в свежепроросший солод, и ковшовым ворошителем сбрасывается в



Рис. 2 Солодовня “передвижная грядка”

бункер 5, откуда шнеком 6 подается к нории 7, поднимающей солод на сушку.

Проветривание солода в ящикax производят кондиционированным воздухом, нагнетаемым вентилятором из кондиционера, по каналу 8, проходящему вдоль ящика, а затем в каждое отделение подситового пространства.

Так как кондиционер в этой солодовне один, то параметры кондициониро-ванного воздуха, нагнетаемого в подситовые отделения, одинаковы для солода любого дня ращения. Процессы роста в этой солодовне регулируют лишь изменением количества проходящего воздуха заслонками, перекрывающими вход воздуха в подситовые отделения 9 из центрального канала 8.

При параллельной установке нескольких ящиков кондиционеры можно разместить с таким расчетом, чтобы в каждом из них подготавливался воздух для определенной стадии солодоращения.

Продолжительность цикла работы ковшового ворошителя, т.е. сумма времени рабочего и холостого ходов, относительно мала, следовательно, один ворошитель может обслужить несколько параллельно установленных ящиков. Перемещение ворошителя из одного ящика в другой производится передвижной тележкой 10, которая одновременно является бункером разгрузочной зоны ящика.

Чистку и санитарную обработку сит и подситового пространства ящика производят последовательно для каждого отделения по суткам ращения через каждые 8 суток.

Ковшовый солодоворошитель ( рис.3. ) состоит из каретки 2, цепного конвейера 5 с ковшами, механизма 3 для подъема конвейера и механизмов привода 4 конвейера и привода 1 каретки. Ковши с резиновыми скребками 6 размещены по всей ширине ящика. Работа ворошителя начинается с того, что один конец ковшового конвейера опускается в крайнее нижнее положение, при котором ковши не доходят до сита ящика примерно на 10 ÷ 15 мм, затем приводятся в движение конвейер и каретка ворошителя. Ковши зачерпывают солод и перебрасывают его назад по ходу движения каретки, которая медленно движется вперед вдоль ящика.

Зачистка солода на ситах производится резиновыми скребками, укреп-ленными на ковшах конвейера. В конце ящика, где установлены концевые вы-ключатели, каретка останавливается и ковшовый конвейер механизмом подъ-ема поднимается в верхнее положение. При поднятом конвейере каретка быст-ро совершает обратный путь. Скорость движения цепи с ковшами 19,8 м/мин.

Ворошители ВВС имеют длину переброса 1,5 м., в связи с этим длина грядки с двукратным перебросом ограничена до 24 м; ворошители ВВК имеют длину переброса от 1,5 до 3 м и длину грядки до 48 м.

В солодовнях “передвижная грядка “ обеспечивается полная механизация процессов перемешивания зерновой массы, перевалки и выгрузки свежепроросшего солода. Максимально используется производственная площадь. Недостатки этой солодовни: периодичность процесса; трудность регулирования параметров воздуха в отдельных зонах, т.к. общий кондиционер, а грядки неразделенные; нельзя вести процесс с накоплением диоксида углерода.






Рис. 3. Ковшовый солодоворошитель типа ВВС
Техническая характеристика ковшовых ворошителей солода ВВС.

Шаг ворошения ( длина переброса ), мм 1500

Скорость движения, м/мин:

при выгрузке 0,117

при ворошении 0,4

заднего хода 6,49

Установленная мощность, кВт:

привода ворошителя 4

механизма подъема ковшей 3

привода тележки 2,2
3. Расчетно - практическая часть
Несмотря на различия в конструкциях солодорастильных аппаратов, принцип работы и принятые режимы схожи между собой. Поэтому методы рас-четов можно использоватъ для любого вида солодовен с введением небольших изменений, отражающих их конструктивные особенности и режимы работы.

Количество кондиционированного воздуха, требуемое для проветривания слоя зерна в ящике, рассчитывают исходя из выделяющегося при проращивание тепла. По найденному расходу воздуха подбирают вентиляторы. Для определения расхода воздуха составляют уравнение теплового баланса. В уравнении приход тепла приравнивают к расходу. Схема теплового баланса солодовни (рис.4) может быть представлена следующим образом:


Рис. 4 Схема теплового баланса пневматической солодовни.
Приход тепла Расход тепла

1.Теплосодержание замочен- I. Теплосодержание сырого солода
ного зерна Q1 = Gз · Cз · t1 Q5 = Gc · Cc · t2 2.Тепло, выделяемое при 2 Теплосодержание отработавшего
проращивании Q2 = q S. воздуха Q6 = I2 L

3.Теплосодержание аппарата 3. Теплосодержание аппарата
при загрузке Q3 = G0 C0 t1 при разгрузке Q7 = G0 C0 t2

4.Теплосодержание кондици- 4. Потери тепла в окружающую
онированного воздуха Q4 =I1 L среду Q8 = α Ft τ
где Gз, Gc, Ga - масса замоченного зерна, сырого солода и масса нагревае-мых частей аппарата при солодоращении, кг. Согласно продуктовому расчету на каждую тонну очищенного воздушно-сухого ячменя приходится замоченного ячменя при влажности 45% - Mз = 1500кг сырого солода при влажности 43% - Мс = I400 кг.; Сз, Cс, C0, - удельные теплоемкости зерна, солода и материала стенок аппарата, кДж/(кг · К ) ; q - количество тепла, выделяемого при проращивании ячменя на каждый килограмм потерь сухих веществ, q =17982 кДж/кг,; S - потери сухих веществ при проращивании I т воздушно-сухого ячменя, S = 45 кг/т; I1, I2 – энтальпии кондиционированного и отработанного воздуха, кДж/кг ; L - расход воздуха на проветривание солода, кг ; α – коэффи-циент теплоотдачи с открытой поверхности солода в ящиках (или от поверх-ности барабана), α =25,12 Вт/( м2 К ); F – открытая поверхность солода в аппа-рате, м2 ;∆t - разность температур солода и воздуха в помещении солодовни ∆t = (I5 - I3) °С; τ - продолжительность проращивания солода (τ = 24x8 = 192 ч), ч

Уравнение теплового баланса
Q1 + Q2 + Q3 + I1 L = Q5 + I2 L + Q7 + Q8 (1.)
Так как теплосодержание аппарата при загрузке Q3 и теплосодержание аппарата при разгрузке Q7 практически мало различаются между собой, то этими величинами в уравнении можно пренебречь. Уравнение расхода воздуха на проветривание солода примет вид
Q1 + Q2Q5Q8

L = ---------------------- (2.)

I2I1
Удельные теплоемкости для замоченного зерна Сз и сырого солода Сс рассчитывают как средневзвешенную величину из удельных теплоемкостей сухих веществ Сс и воды Cв [кДж/ (кг · град)]
100 – ω ω

C =C0 ----------- + Cв ----- , (3.)

100 100
где ω- влажность зерна или солода, %.

Удельная теплоемкость сухих веществ, ячменя и солода принимают Сс = 1.42З кДж/ (кг · К), а Св = 4,1868 кДж/ (кг · K)
Уравнение для определения расхода воздуха с введенными вели-
чинами примет вид
Mз Gя Cз t1 + q S GяMc Gя Cct2α Ft τ

L = ----------------------------------------------------- (4.)

I2I1
Энтальпию кондиционированного воздуха определяют по уравнению :

I1 = Свозд tк + Сn tк Хк φк + r Хк φк (5.)
отработанного воздуха
I2 = Cвозд tc + Cn t0 Х0 φ0 + r Х0 φ0 , (6.)
где Cвозд -удельная теплоемкость абсолютно сухого воздуха, кДж/ (кг К ); Свозд = 1,005; tк , t0 - температура кондиционированного и отработанного воздуха, оС; Сn - удельная теплоемкость водяного пара, кДж/ ( кг K), Сn =I,88; Хк, Х0 - влагосодержание кондиционированного и отработанного воздуха, кг/кг ; r -удельная теплота испарения воды при 0°С, кДж/кг; r = 2500; φк, φс - относительная влажность кондиционированного и отработанного воздуха, % (в уравнение подставляют в долях ).

Для подбора вентилятора необходимо определить объемный часовой расход воздуха. Часовой расход воздуxa (м3/ч) при непрерывном проветривании в течение 6,5 суток равен
Vч. = L K∙ 8/( ρв 6,5 · 24 ), (7.)
где К - коэффициент неравномерности (при групповой установке
вентиляторов - I вентилятор на 4 - 8 ящиков - К = 1,1;при индивидуальной установке вентилятора - на каждый ящик или барабан - К = 2,3); ρв - плотность кондиционированного воздуха, кг/ м3, ρв = 1,23 кг/ м3.

На каждую тонну переработанного ячменя при данных условиях максимальный расход воздуха составит (м3/ч)
Vуд = Vч. / Gя, (8.)
где Gя - масса воздушно-сухого ячменя, идущего одновременно на замачивание, т.

В приближенных расчетах при индивидуальной установке вентилятора ( К = 2,3) можно принимать расход воздуха равным 700 - 750 м3/ч на 1т переработанного воздушно-сухого ячменя.

Для расчета камеры кондиционирования предварительно определяют секундный расход воздуха (м3 )
Vc = Vч. / 3600. (9.)
Площадь сечения камеры кондиционирования ( м2 ) .
Sx = Vc / v =bkk, (10)

где v - скорость движения воздуха в камере v = (1,5 ÷ 2,5 м/с); bк - ширина камеры, м; ℓк - длина камеры, м. Часто принимают длину камеры ℓк равную ширине ящика.

Площадь поперечного сечения канала (м2) для подачи кондиционированного воздуха в ящики или барабаны

Sкан = Vс / v1 = bкан hкан , (11.)
где v1 - скорость движения кондиционированного воздуха в канале (4 ÷ 8 м/с); bкан - ширина канала, м ; hкан - высота канала, м.

По конструктивным соображениям ширину ящика принимают равной длине камеры ℓкам.

Расход воды на увлажнение воздуха (кг/ч) рассчитывают по формуле

G Lв ρ ( Х2 – Х1 ) 100

W = ---------------------------, (12.)

3

где G - масса единовременно перерабатываемого ячменя, т; Lв - расход увлажненного воздуха, подаваемого на переработку I т ячменя, м3/ ч (Lв = 750 м3/ ч); ρ - плотность насыщенного парами воды кондиционированного воздуха, кг/ м (ρ = 1,23 кг/ м3) ; Х1, Х2 - влагосодержание воздуха кондиционированного при tк оС и по­даваемого на кондиционирование свежего воздуха при tноС , кг/кг; 3 - максимальное количество испаряющейся холодной воды, %.

Число форсунок для увлажнения воздуха водой в камере определяют по формуле
nф = W / m, (13)
где m - расход воды одной форсункой при давлении 0,2 МПа, кг/ч ; m = 17.
4. Задания для самостоятельной работы

Задача I.Рассчитать расход воздуха для проветривания солода в пневматической солодовне. Солодовня имеет 8 ящиков с 8-суточным проращиванием зерна. В каждый ящик загружается ежесуточно Gя считая по массе воздушно-сухого ячменя. Размер сит ящиков а х в. Параметры воздуха в соответствии с технологическими условиями кондиционированный воздух при tк и φк; отработавший воздух при t0 и φ0. Согласно продуктовому расчету принять, что на 1т очищенного воздушно-сухого ячменя приходится: замоченнго ячменя (влажностью ωз, температурой – t1)-Mз, ; свежепроросшего солода (влажностью ωс, температурой - t2,)-Мс, потери сухих веществ – S. Данные представлены в таблице 2.

Задача 2.Определить размеры индивидуальной камеры для кондиции-онирования воздуха, канала подачи воздуха в солодорастильный ящик, расход воды на увлажнение воздуха и количество форсунок в камере для пневматической солодовни, перерабатывающей единовременно G т воздушно-сухого ячменя. Ширина ящика равна длине камеры ℓкам; расход кондиционированного воздуха на проветривание I т перерабатываемого воздушно-сухого ячменя Lв3/ч, т); скорость воздуха, проходящего через поперечное сечение камеры, vкам (м/с). В процессе решения принять ширину канала bкан равной длине камеры ℓкам . Данные приведены в таблице 1.
Таблица 1



Наименование

Обозна-

чение

Размер-

ность

варианты

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

6

7

8



Количество воз-

душно-сухого

ячменя G т 10 15 25 30 20

Ширина ящика

равная длине

камеры ℓкам м 1,5 2,0 2,5 3,0 2,5

Расход кондиции-

онированного

воздуха Lв м3/ч; т 700 720 730 750 740

Скорость воздуха

в камере vкам м/с 1,5 1,8 2,0 2,5 2,3

Cкорость воздуха

в канале vкан м/с 4 5 7 8 6

Таблица 2





Наименование

Обозна-чение

Размер-ность

Варианты

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

6

7

8

Количество загру-

жаемого ячменя Gя т 10 15 20 25 13

Размеры сит ящиков а х б м х м 2,5 x 10 3,5 x 15 3,5 x 19 3,5 x 23 3,5 x 13

На 1 т очищенного

ячменя приходится

- замоченного

ячменя Мз кг / т 1500 1510 1520 1520 1500

- сырого солода Мс кг / т 1400 1420 1410 1400 1410

Влажность:

- замоченного

зерна ωз % 45 45 46 46 46

- сырого солода φс % 43 43 44 44 43

Температура:

- замоченного

зерна t1 oC 11 12 10 11 10

- сырого солода t2 oC 17 16 15 16 16

- кондициониро-

ванного воздуха tк оС 12 10 11 11 10

- отработанного

воздуха to oC 17 16 17 18 17

окончание таблицы 2


1

2

3

4

5

6

7

8

Потери сухих веществ S кг / т 45 43 44 45 46

Относительная

влажность воздуха:

  • кондиционирован-

ного φк % 97 98 96 98 97

  • отработавшего φк % 86 85 87 86 85

Влагосодержание

воздуха:

- кондиционирован-

ного Хк кг /кг 0,0089 0,00778 0,00832 0,00832 0,00778

- отработавшего Хо кг /кг 0,01237 0,01159 0,01086 0,01319 0,01237
^ ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3
РАСЧЕТ БАРАБАННОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СОЛОДОВНИ С ПЛОСКИМ CИTOМ
Цель работы: ознакомление с конструкцией аппарата, расчетами размеров барабанной солодовни и потребной мощности привода для ее вращения.
1. Устройство в принцип работы барабанной солодовни
На ряде предприятий эксплуатируются барабанные пневматические солодовни, состоящие из группы солодовенных барабанов и установки для кондиционирования воздуха. Солодовня для получения ячменного пивова­ренного солода состоит из 8 барабанов. Используется 2 вида закрытых барабанов: с плоским ситом и с ситчатыми трубами. Наибольшее распро­странение получили барабаны с плоским ситом, благодаря простоте своей конструкции. В аппарате укладывают солод высоким слоем, как в ящике, выравнивают и ворошат его путем периодического вращения барабана. Особенностью закрытых барабанов является полная изолированность про­ращиваемого зерна от внешних условий, что позволяет получить солод высокого качества, дает возможность солодоращения с накоплением СО2. В барабанных солодовнях можно полностью автоматизировать процесс солодоращения, механизировать трудоемкие работы по загрузке, переме­шиванию и выгрузке. Однако они являются сложными и металлоемкими, при их изготовлении, по сравнению с ящичными солодовнями, работают перио­дически. Барабан представляет собой горизонтальный стальной цилиндр, опирающийся двумя бандажами на две пары опорных роликов (рис. 5). Барабан имеет привод в виде венечной шестерни и червяка, предназначенные для медленного вращения барабана с целью перемешивания солода. Проветривание солода производят кондиционированным воздухом, подводи­мым к барабану через систему воздуховодов.

Путь кондиционированного воздуха при проветривании солода таков: вертикальный воздуховод I, камера между наружным и внутренним днищами (с левой стороны на рис. 5) барабана, подситовое пространство, слой солода, решетка в верхней части внутреннего днища 2, камера между днищами (с пра-вой стороны, рис. 5) и вертикальный воздуховод 3. Проветривание солода может производиться только в периоды покоя и в начале вращения барабана, когда солод лежит на сите ровным слоем. При всяком ином положении барабана воздух проветривает лишь некоторую часть солода.



Рис. 5 Барабан с плоским ситом

2. Конструктивный расчет
Размеры барабанов определяют с учетом единовременной загрузки ячменя и степени заполнения. Для барабана с плоским ситом предельная степень заполнения солодом 50% общего объема.

Вместимость барабана рассчитывают по объему свежепроросшего солода, который принимается в 1,8 раза больше, чем объем воздушно - сухого ячменя. Тогда

Vс = 1,8 G / ρ , ( 1 )
где Vc - объем свежепроросшего солода, м3; G - количество воздушно-сухого ячменя, единовременно перерабатываемого в барабане, кг; ρ - объемно-насыпная плотность ячменя (натура ячменя), кг/м3 .

Полный внутренний объем барабана
Vб = 2 Vc (2.)
Полную длину барабана определяют из объема солода и степени за­полнения барабана (м)
L = [1,8 G / ( ρ F )] + Z ℓ, (3)
где F- площадь поперечного сечения слоя солода в барабане, м2 (в бара-бане с плоским ситом F = 0,5 π R2 ); Z - количество междонных камер (в бара-бане с сетчатым дном Z = 2); ℓ- ширина междонной камеры, м (ℓ = 0,25 ÷ 0,3 м).

Максимальная высота слоя солода (м) (см. рис. 6)
Н = 2 R Sin 23045' ≈ 0,4 D, (4.)

где R - внутренний радиус барабана, м; D - внутренний диаметр, барабана, м.

Подситовое пространство и воздушное пространство над ситом (м)
h = ( DH ) / 2 ≈ 0,3 D (5)
Ширина сита (м)

B = 2 R Cos 23 0 45' ≈ О,9 D (6)





а )

б)
Рис. 6 Соотношение размеров и принцип установки пневматических барабанов.

а) продольное сечение барабана с плоским ситом, б) установка пневматического барабана на опорных роликах

3. Расчет потребной мощности
Потребная мощность привода для вращения барабана расходуется на работу по преодолению сопротивления трения качения бандажей по опорным роликам, трения скольжения цапф опорных роликов в подшипниках и подъем солода внутри барабана. На рисунке 6, б показана схема установки барабана на опорных роликах. Реакцию опорного ролика Р1 (н) определяют по сумме сил тяжести массы солода Gc= mc g, барабана Gб = mб g и угла α, образованному между направлением сил, действующих на ролик и направлением вертикальных сил Gc и Gб, (mc и mб масса соответственно солода и барабана, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2).

Используя проекции действующих сил на вертикальную ось, составляют уравнение
( Gc + Gб ) / k = P1 Cos α (7)
откуда

Gc + Gб ( mc + mб )g

P1 = ---------- = -------------- , (8)

k Cos α k Cos α
где k - число опорных роликов (k = 4).

Реакция всех опор роликов Р ( в Н )
(mc + mб ) g

Р = ---------------- (9)

Cos α
Работа силы трения Т1 ( в Дж ) за один оборот барабана определяется как произведение силы на длину окружности барабана.
Т1 = Р μ π Dб / Rp, (10)
где μ - коэффициент трения качения для стали по стали,μ = 0,05м; Dб - диаметр бандажа, м; Rp = Dp / 2 - радиус ролика, м.

Работа на преодоление трения скольжения цапф опорных роликов в подшипниках за один оборот барабана Т2 ( в Дж ) или за Dб/Dp оборотов ролика Dб

Т2 = π Dц ----- Р fск , (11)

Dp

где Dц – диаметр цапф опорных роликов, м; fск - коэффициент трения скольжения, fск = 0,12.

Работу, затрачиваемую на непрерывный подъем солода в барабане можно приближенно сравнить с работой, затрачиваемой на преодоление трения скольжения продукта по внутренней поверхности барабана Т3 ( в Дж ):
Т3 = π D Gc g fск, (12)
где D - внутренний диаметр барабана, м; Gc - количество солода, поднимаемого при вращении барабана, кг; fск - коэффициент трения скольжения солода по поверхности стального барабана, fск = 0,35 ÷ 0,65.

Полная работа, совершаемая за один оборот барабана Т (Дж):
Т = Т1 + Т2 + Т3 (13)
Потребная теоретическая мощность привода, необходимая для вращения барабана N(кВт)

T n

N = --------------- , (14)

60 · 1000 · η
где n - частота вращения барабана, мин -1; η - КПД передачи привода, ( η = 0,75 ÷ 0,85 ).
4. Задание для самостоятельной работы
Задача. Определить конструктивные размеры аппарата и необходимую мощность привода для вращения барабана. Барабан имеет вместимость по очищенному воздушно - сухому ячменю G (т0); Gб(т) - масса металлических частей барабана; Gc (т) - масса свежепроросшего солода ; D - диаметр барабана ( м ); ℓ- ширина междонной камеры (м); частота вращения барабана n (мин-1); диаметр бандажа Dб (м); диаметр опорных роликов Dp.(м); центральный угол α = 30о; диаметр цапф роликов Dц (м). Устанавливается барабан на 4 опорных poликa. Данные к расчету представлены в таблице 1

Таблица 1



Наименование

Обозна-

чение

Размер-

ность

Варианты

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

6

7

8

Вместимость по

воздушно-

сухому ячменю G т 10 15 20 25 30

Масса металли-

ческих частей

барабана Gб т 10 15 20 25 30

Диаметр бара­-
бана D м 2,3 3,1 3,2 3,3 3,4 Масса свежепро-

росшего солода Gc т 14 21 28 35 42

Ширина междон-

ной камеры ℓ м 0,25 0,27 0,28 0,3 0,3

Частота враще-

ния барабана n мин-1 0,02 0,022 0,018 0,025 0,02 Диаметр банда-

жа барабана Dб м 2.7 3,5 3,6 3.7 3.8

Диаметр цапф

опорных роликов Dц м 0.1 0.12 0.13 0,125 0,14

Объемно-насып-

ная плотность

воздувшо-сухо-

го ячменя ρ т/м3 0,7 0,6 0,65 0,68 0.7

Диаметр опор-

ных роликов Dp м 0,7 0.72 0,75 0.85 0.8

^ ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

РАСЧЕТ ДВУХЪЯРУСНОЙ СУШИЛКИ
Цель работы: ознакомление с конструкцией сушилки, расчет производи-тельности и теплового баланса.

Свежепроросший солод подвергают сушке с целью снижения влагосодержания с 43 ÷ 45% до 3 ÷ 3,5 мас. %, что обеспечивает стойкость при продолжительном хранении. Под действием высоких температур солод приобретает специфический вкус, цвет и аромат. Разнообразие процессов, протекающих в солоде, требует строгого соблюдения технологического режима сушки с постоянным возрастанием температуры сушильного агента при определенном соотношении ее с влажностью солода. В процессе сушки происходят изменение массы и объема солода, ростки становятся хрупкими и легко удаляются. На предприятиях эксплуатируются сушилки периодичес-кого и непрерывного действия.
1. Устройство и принцип работы сушилки
Двухъярусные сушилки с горизонтальными решетками периодического действия установлены на многих пивоваренных предприятиях однако они малопроизводительны, громоздки, потребляют много топлива и труда (рис.7).

Сушилка представляет собой прямоугольное или квадратное высокое здание с двумя горизонтальными решетками 1 и 2, на которые укладывается высушиваемый солод. На верхней решетке из солода удаляется большая часть влаги, на нижней решетке наряду с удалением влаги солод подвернется термической обработке.

На нижнем этаже 3 помещается топка 4, горячие газы, образующиеся, при сжигании топлива, из топки поднимаются в газоходы калорифера 5, затем через дымовую трубу они выбрасываются в атмосферу. Холодный воздух засасывается снаружи в помещение топки, затем последовательно он проходит через калорифер, через оба слоя солода на нижней и верхней решетках и, обогащенный влагой, удаляется в вытяжную трубу 6.

В междуэтажных перекрытиях над топкой и над калорифером имеются круглые отверстия 7 и 8 с клапанами, позволяющими регулировать количество проходящего воздуха. Холодный воздух можно подавать непосредственно под решетки, минуя калорифер, для этого служат вертикальные каналы 9 и 10 в стенках сушилки. Междуэтажные перекрытия 11 над калорифером предназначены для задерживания ростков, проваливающихся сквозь нижнюю решетку, благодаря этому предотвращается cгорание на трубах калорифера ростков, это же перекрытие предохраняет солод от неравномерного нагревания его лучистой теплотой от труб калорифера, кроме того, данное перекрытие обеспечивает рав­номерное распределение по всему сечению сушилки холодного воз­духа, подаваемого по каналам 10. Перемешивание солода на решетках производится солодоворошителями 12 и 13, а выгрузка высушенного солода с нижней решетки - механической лопатой.
2. Расчетно - практическая часть
^ Суточная производительность сушилки. Производительность сушилки с горизонтальными решетками по сухому солоду (т / сут.) определяют по следующему уравнению



Рис. 7 Горизонтальная двухъярусная сушилка

V2 24

Qc = h F --- ρс --------- , (1)

V1 τ 1000
где h - высота слоя сырого солода на верхней решетке, м; F - площадь сушильной решетки,м2; ρс - насыпная плотность свежевысушенного солода, кг/м3; V1; V2 - объемы свежепроросшего и cвежевысушенного солода, получаемые из 1т очищенного воздушно-сухого ячменя,м3; τ - продолжи-тельность цикла сушки на каждой решетке, ( τ = 12 ).

Производительность вертикальной сушилки периодического действия (в кг/сут) рассчитывают, исходя из величины объема нижней зоны солодовен-ных шахт ( ℓ· b · h · n ):

24

Q = ℓ b h n ρc φ ---- , (2)

τ
где ℓ - длина шахты в плане, м; b - ширина шахты (ширина слоя солода ), м ( b = 0,2 ); h - высота шахты нижней зоны, м; τ - время сушки солода между двумя очередными разгрузками, ч ( τ = 12 ); φ - коэффициент усадки солода при сушке ( φ = 0,65 ).

Производительность сушилки непрерывного действия (в кг/сут), рассчи-тывают исходя из объема солода, находящегося в сушилке, пересчитанного на объем свежевысушенного солода, и по частоте смен его в течении 24 ч. ( 24/τ )
Q = V ρc φ 24/τ, (3)

где V - объем сушильных шахт, м3; φ - коэффициент усадки солода за весь период сушки ( φ = 0,65 ); τ - цикл сушки, ч.

Если в формулы производительности сушилок вместо насыпной плотности свежевысушенного солода ρс = 510 кг/м3 подставить величину насыпной плотности товарного солода ρт = 530 кг/м3, получится производительность сушилки по товарному солоду.
  1   2   3



Скачать файл (2083 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru