Дым содержит некоторое количество канцерогенных веществ и в том числе 3, 4 – бензпирена. Из-за этих веществ к коптильному дыму предъявляются повышенные санитарно-гигиенические требования: обеспечение максимального благополучия готовой продукции – снижение содержания канцерогенных и проканцерогенных веществ, попадающих в продукт из дыма, до минимума или полная ликвидация; борьба с загрязнением окружающей среды дымовыми выбросами коптильных камер. Наиболее характерным представителем полициклических ароматичных углеводородов (ПАУ) является 3, 4 – бензпирена. Для снижения его содержания в готовой продукции следует уменьшить или свести до минимума наличие ПАУ в технологическом дыме.
Для производства коптильного дыма применяются дымогенераторы различных конструкций. Почти во всех дымогенераторах предусмотрено очистка дымовых газов.
Однако все применяемые на существующих установках мероприятия для очистки коптильного дыма не дают нужного результата.
1. Сырье и ассортимент
Перечень выпускаемой продукции
Наименование
|
Цена с НДС, руб. коп., за 1 кг
|
Срок хранения
|
Наименование
|
Цена с НДС, руб. коп., за 1 кг
|
Срок хранения
|
Колбасные изделия
|
|||||
Вареные колбасы
|
Полукопченые колбасы
|
||||
Столичная в/с н/о
|
95,05
|
72 час.
|
Кабаноси с сыром
|
81,00
|
15 сут.
|
Новоостанкинская в/с
|
81,65
|
10 сут.
|
Украинская жареная в/с
|
171,90
|
10 сут.
|
Докторская в/с
|
88,00
|
30 сут.
|
Краковская в/с
|
115,25
|
10 сут.
|
Докторская в н/о
|
90,00
|
72 час.
|
Прима в/с
|
104,85
|
10 сут.
|
Молочная в/с
|
81,65
|
30 сут.
|
Сервелат «Дорожный»
|
98,80
|
10 сут.
|
Молочная в/с н/о
|
91,40
|
72 час.
|
По-татарски
|
90,00
|
10 сут.
|
Русская в/с
|
81,65
|
30 сут.
|
Колбаски копч. к пиву (в бар. чер.)
|
111,15
|
15 сут.
|
Русская в к/о
|
84,20
|
72 час.
|
Сервелат «Невский»
|
90,40
|
15 сут.
|
Докторская по-останкински
|
80.91
|
10 сут.
|
Чивап-чи-чи
|
83,50
|
10 сут.
|
Русская по-останкински
|
79,20
|
10 сут.
|
Пикник
|
71,00
|
10 сут.
|
Любительская поостанкински
|
77,80
|
10 сут.
|
Особая субпродуктовая, Зс
|
63.00
|
15 сут.
|
i Молочная по-останкински
|
80,40
|
10 сут.
|
Георгиевская
|
56,90
|
10 сут.
|
| Чайная 2 с
|
73,30
|
30 сут.
|
Дунайская
|
63,40
|
10 сут.
|
| Южная 1 с
|
67.50
|
15 сут.
|
Озерская
|
7^, 45
|
15 сут.
|
Для завтрака 1 с
|
69,65
|
8 сут.
|
Варено-копченые колбасы –
|
||
Российская в н/о
|
64,00
|
3 сут.
|
Сервелат в/с
|
171,55
|
15 сут.
|
Филёвская в н/о
|
59,70
|
3 сут.
|
Московская к/в
|
101,00
|
15 сут.
|
Семейная
|
53,20
|
10 сут.
|
Сервелат «Киевский»
|
85,05
|
15 сут.
|
Посадская
|
48,30
|
10 сут.
|
Деликатесное салями
|
120,10
|
15 сут.
|
Ямская
|
47,65
|
10 cvt.
|
Копчености
|
||
Славянская
|
47,10
|
10 сут.
|
Ветчины
|
||
Покровская
|
46,35
|
10 сут.
|
Ветчина для завтрака в/с
|
129,50
|
72 часа
|
Троицкая
|
39,00
|
30 сут.
|
Ветчина Сергеевская вареная
|
102,20
|
10 сут.
|
Никольская
|
39.00
|
10 сут.
|
Ветчина «Пикник»
|
91,10
|
20 сут.
|
Ветчина Андреевская в н/о
|
89,50
|
72 час.
|
|||
Сосиски, Сардельки
|
Ветчина Андреевская вареная
|
85,31
|
10 сут.
|
||
Сосиски
|
Деликатесы
|
||||
Сосиски молочные в/с
|
77,25
|
15 сут.
|
Карбонад загтечекый в/с
|
213,30
|
э сут.
|
Сосиски русские 1с
|
72,25
|
15 сут.
|
Буженина запеченая в/с
|
09,70
|
5 сут.
|
Сосиски «Неженка» 1
|
62,85
|
15 сут,
|
Шартан любительский запеч.
|
203,45
|
5 сут.
|
! Сосиски «Завадские»
|
43,00
|
5 сут.
|
Ленка московская запеч. в/с
|
197,70
|
5 сут.
|
Сосиски «Любимые»
|
61,68
|
5 сут.
|
Карбонат Восточный
|
162,00
|
5 сут.
|
Сосиски «Баварские»
|
80,50
|
72 час.
|
Карбонад юбилейный к/в
|
156,45
|
5 cvt.
|
Сардельки
|
Орех мясной к/в
|
147,10
|
5 сут.
|
||
Сардельки «Первый сорт» 75,20
|
15 сут.
|
Говядина отборная к в
|
134,10
|
5 сут.
|
|
2. Технологический процесс
Цех по производству копченых, вареных колбас и деликатесной продукции запроектирован на территории Вурнарского мясокомбината. Компоновочные решения цеха выполнены в соответствии с нормами технического проектирования предприятий перерабатывающей отрасли (мясная отрасль) ВТНП 540/699–92 г. На основе вышеуказанных норм посол мяса, копченостей, а также осадку колбас производят в камерах; охлаждение и хранение продукции также в камерах; подготовка оболочек производится в машинно-шприцовочном зале; очистка колбасных рам и мойка тары осуществляется в моечной. Мощность цеха, а также максимально приближенные основные участки производств, позволяют сократить транспортные операции и исключают пересечение потоков сырья и готовой продукции, что является требованием ветеринарно-санитарной службы к проектированию предприятий мясоперерабатывающей промышленности. По проекту в цехе установлено оборудование отечественного производства, а также оборудование итальянской фирмы для выработки деликатесной продукции, камеры для копчения, сушки и термообработки продукции.
В проекте предусмотрено использование прогрессивного оборудования отечественного и импортного производства. Основной комплект оборудования соответствует мощности данного цеха. Особое значение придается системе расположения воздуха, которое проходит через два боковых канала на потолке, оснащенной особыми инжекторами в форме усеченного конуса. Моторизованная заслонка непрерывно регулирует объем воздуха в обоих канала подачи с тем, чтобы струя воздуха внутри помещения была в непрерывном движении. Тем самым исключается возможность образования плесени на батонах. Такое идеальное распределение воздуха не требует перемещения колбас внутри помещения. Полностью исключается опасность образования корки, поскольку установка управляется влагой, исходящей из продукта. Периоды работы, во время которых высыхает поверхность продукта, автоматически чередуется с интервалами, дающими возможность его отпуска, что вновь приводит к выходу воды их продукта.
Система копчения предусматривает рециркуляцию дыма, что в небольшой степени дает возможность избежать загрязнения окружающей среды. Конструкция теплокамер избегает утечек воздуха и дыма, увеличивает срок службы.
Автоматическая система контроля температуры и влажности гарантирует оптимальное управление всеми рабочими дозами. Для производства копченых колбас используют говядину, свинину, баранину, а также субпродукты I и IV категории в остывшем, охлажденном и мороженом виде. Шпик свиной боковой с грудореберной части, полученный при разделке бекона и свинокопченностей, щековина свиная, жирные обрези от разделки свинины или бекона и свиная грудинка, а также сало баранье применяются в охлажденном и мороженом виде, несоленые или слабосоленые. Перед посолом жилованное мясо обязательно измельчают на волчке и в виде шпрота солят и выдерживают в посоле 48–96 часов. Перед приготовлением фарша выдержанное в посоле мясное сырье измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 8 мм и вторично на волчке с диаметром отверстий 2–3 мм. Полужирную и жирную свинину, грудинку и шпик измельчают до размеров, предусмотренных рецептурой. Измельченное говяжье и свиное мясо свешивают в фаршемешалке со шпиком, грудинкой, специями и перемешивают 8–10 минут до образования связной однообразной массы с равномерным распределением шпика, грудинки. Колбасы шприцуют на гидравлических шприцах при давлении 0,5–1,2 МПа. Для удаления воздуха из батонов, попавшего вместе с фаршем производят штриховку батонов. После вязки батонов и подвешивания их на рамы, они подвергаются осадке в течение 2–4 часов при температуре 6±2 оС. После осадки батоны обжаривают в течение 60–90 минут при температуре 90±10 оС. Для равномерного обжаривания батоны подвешивают на полке и интервалом между батонами 8–10 см. По окончании обжаривания оболочка упрочняется, становится золотисто-красного цвета, температура в центре батона составляет 45±5 оС. После обжарки колбасу направляют на варку. Во избежание закисания фарша перерыв между обжаркой и варкой не должен превышать 30 минут. Обжаренные батоны варят при температуре 80±5 оС в течение 40–80 минут до достижения в центре батона температуры 70±1 оС. При варке в воде колбасу сгружают в воду температурой 85–90 оС. Продолжительность варки зависит от вида оболочки и составляет для искусственных оболочек 4–6 – минут. Колбасные изделия после варки направляют на охлаждение. Эта операция необходима, потому что после термообработки в готовых изделиях остается часть микрофлоры, и предостаточно высокой температуре мясопродуктов (35–38 оС) микроорганизмы начнут активно развиваться. Колбасные изделия быстро охлаждают до достижения температуры в
центре батона 0–15 оС. Коптят колбасы в течение 12–24 часов при температуре с постепенным понижением с 95±5 оС до 42±3 оС. После копчения полукопченые колбасы сушат при температуре 10–12 оС и относительной влажности воздуха 76±2% в течение 1–2 суток. Готовую колбасу тщательно проверяют органолептические на свежесть и отбраковывают батоны с дефектами. Колбасы с сильно потемневшей при обжарке или копчении оболочкой, вследствие применения опилок смолистых пород, с лопнувшей оболочкой, с наплывами фарша, деформированные батоны, рыхлой консистенции, загрязненные, покрытые плесенью, слизью, влажные с отеками жира по всей длине, в реализацию не допускают. Полукопченые колбасы хранят до 16 суток в подвешенном состоянии при температуре не выше 12 оС и относительной влажностью воздуха 75–78%. Более длительное хранение не рекомендуется, так как колбаса сильно высыхает. В охлаждаемых помещениях при температуре не выше 6 оС и относительной влажностью воздуха 75–78% колбасы, упакованные в ящике, можно хранить не более 15 суток. При температуре не выше -9 оС колбасы, упакованные в ящики, можно хранить до 3х месяцев.
Расчет площадей помещений и компоновка технологического оборудования колбасного цеха.
Расчет площадей основных и вспомогательных помещений цеха.
Площадь помещений основного производства определяют путем суммирования площади, занимаемой оборудованием, с учетом коэффициента запаса на проходы и обслуживание.
Расчет площади основного производства по формуле:
где k – коэффициент запаса площади на проходы и обслуживающие площадки (k = 4…6);
Fi – площадь i-го оборудования цеха;
n – Количество i-го оборудования.
Таблица 1.-Сводные данные расчета площадей, занимаемых технологическим оборудованием
Наименование
технологического оборудования
|
Марка
|
Кол-во
|
Габаритные
размеры, мм
|
Площадь занимаемого
оборудования, м2
|
1.
Установка сушки и копчения
|
3
|
5000Х2100
|
10,5
|
|
2.
Дымогенератор
|
ELPO
|
3
|
1250X750
|
0,9
|
3. Стол
технический
|
ТС-6
|
1
|
3350X750
|
2,5
|
4. Волчок
|
КБФО-20–2
|
1
|
1600X950
|
1,5
|
5. Куттер
|
ФРЕ
|
1
|
2250X1500
|
3,4
|
6.
Вакуум-шприц
|
«Робот»
|
1
|
1350X1350
|
1,8
|
7. Стол
приемный
|
Т01–04
|
1
|
1100X800
|
0,9
|
8. Льдогенератор
|
1
|
1000X750
|
0,75
|
|
9.
Вакуум-насос
|
1
|
1000X500
|
0,5
|
|
10.
Фаршемешалка
|
Д5-ФМ2–4
|
1
|
1500X900
|
1,35
|
11. Стол
технический
|
ТС-5
|
1
|
1600X650
|
1,04
|
12.
Термокамера
|
2
|
2500X1500
|
3,75
|
Определим общую площадь, занимаемую технологическим оборудованием по формуле (2.4.1):
В цеху имеются две камеры созревания на 12 рам площадью S=12 м2, камера осадки площадью S=18 м2 и камера созревания площадью S=18 м2.
Общая площадь цеха, учитывая и вспомогательные помещения, составит:
Компоновка технологического оборудования.
Основой для рациональной компоновки технологического оборудования цеха по переработке мяса является суммарная площадь производственных вспомогательных и складских помещений в квадратных метрах или в строительных квадратах с осями 6Х6, 6Х12 или 6Х18 м соответственно по длине или ширине здания.
После решения вопросов взаимного расположения отдельных производств и уточнения размеров зданий, осуществляем распаковку технологического оборудования. При расстановке оборудования предусматриваем минимальное перемещение сырья в процессе его переработки и обеспечение выполнения всех требований по охране труда и безопасной эксплуатации машин и аппаратов технологической линии. Оборудование размещаем таким образом, чтобы в помещении оставались необходимые по длине и ширине проходы, а также площадки для его обслуживания. Ширина основных проходов в цехе должна быть не менее 2,5–3 м, проходы отдельными машинами, имеющими движущиеся части – не менее 1 м.
Расстояние между выступающими частями аппаратов должно составлять 0,8–1 м, а в местах, где не предусмотрено движение рабочих – 0,5 м. При транспортировке тары к месту упаковки и упакованного продукта в камеру хранения мобильными транспортными средствами, для разворота которых предусматривается ширина проезда 2,5…3 м. Расстояние между конвейерной линией и стеной с учетом рабочих мест должно составлять 1,4 м, а при их отсутствии – 1 м. Взаимное размещение оборудования определяем направлением технологического потока. Крупногабаритное оборудование устанавливаем в глубине цеха перпендикулярно к оси оконных проемов с тем, чтобы обеспечить требуемую освещенность рабочих мест. Оборудование для термической обработки мясных продуктов группируем и размещаем по одной оси, что облегчает транспортные операции и сохраняет фронт обслуживания. При расстановке оборудования предусматриваем возможность проведения ветеринарно-санитарного контроля за производственными процессами, качеством сырья и готовой продукции, а также мойки и дезинфекции помещения, оборудования и инвентаря.
3. Продуктовый расчет
Общее количество основного сырья для данного вида изделий, требуемого в смену, кг, рассчитывают по формуле:
где Б – количество готовых изделий, перерабатываемых в смену, кг
с – выход готовых изделий к массе сырья, %.
На ЧМК количество сервелата дорожного, вырабатываемого в смену, составляет 218 кг. Выход готовых изделий к массе несоленого сырья 91%. Тогда по формуле получим:
При расчете вспомогательных материалов и тары учитывают нормы их расхода и количество производимой продукции в смену.
Количество вспомогательных материалов.
где РВС – норма расхода на 1 тонну готовых изделий, м/т (кг/т);
ПСМ - количество готовых изделий, перерабатываемых в смену, кг.
Для искусственной оболочки диаметром 50 мм:
Результаты продуктового расчета представим в виде таблицы 2.3.
4. Выбор технологического оборудования
Схема технологических процессов предприятия позволяет установить взаимосвязь и последовательность выполнения отдельных операций при переработке необходимого количества сырья, определяемого сырьевым расчетом. Однако для правильного выбора оборудования, потребного для выполнения этих операций, более важно знать интенсивность переработки сырья и материальный баланс производства по часам смены. С этой точки зрения график технологических процессов предприятия позволяет не только решить данную задачу, но и является основой для составления графика работы оборудования, входящего в состав линий данного предприятия. График представляет собой схему технологического процесса, рабочей диаграммы и сырьевого расчета. Для его построения необходимы следующие данные: характеристика производственного цикла; количество циклов в смену или сутки, а также принятая сменность – скользящая (некоторые операции переходят из одной смены в другую). При этом одним из определяющих факторов при разработке графика является источник получения и состав сырья. Также следует стремиться к такому варианту, при котором современная технология производства продуктов обеспечивает высокие технико-экономические показатели производства в целом.
Подбор основного и вспомогательного технологического оборудования
Расчет и подбор технологического оборудования являются одним из важнейших этапов проектирования предприятий по переработке мяса. Оборудование выбирают в соответствии с принятой схемой технологических процессов предприятия и необходимой часовой или сменной производительностью машин и аппаратов, обеспечивающих эти процессы.
Длину стационарных столов для обвалки и жиловки мяса, а также производства полуфабрикатов и фасованного мяса определяют по формуле:
где Lc – длина стола, м.;
lС – длина стола на одного рабочего по нормам, м.;
n – количество рабочих, выполняющих данные операции, чел.;
Кс
– коэффициент, учитывающий работу с одной (
Кс =1) или с двух сторон стола ( Кс=2).Ширина стола обычно принимается равной 0,6…0,8 м при односторонней работе и 0,9…1,0 м при двусторонней, высота – 0,9 м.
Для обвалки:
Оборудование для измельчения мяса и шпика.
Оборудование для измельчения мяса и шпика подбирают в соответствии с принятой технологической схемой производства данного продукта и с таким расчетом, чтобы в цехе было установлено наименьшее число единиц оборудования с максимально возможным коэффициентом его использования.
Оборудование для измельчения мяса непрерывного действия подбирают по часовой производительности. Число измельчителей рассчитывают по формуле:
продолжительность одного цикла измельчения мяса, включающего операции загрузки чаши сырьем, его измельчения и выгрузки, мин.
Принимаем один куттер марки Л5-ФКБ. (Q=2250 кг/ч.)
Оборудование для шприцевания фарша.
Число шприцев рассчитывают по формуле:
Принимаем один шприц.
Оборудование для тепловой обработки мясных продуктов.
Выбор оборудования для тепловой обработки зависит от вида вырабатываемых мясных продуктов и технологии их производства.
Количество камер, имеющих три секции и предназначенных для термической обработки колбасных изделий при совмещенных процессах, выполняемых в последовательном порядке (прогрев – подсушка – обжарка – варка – копчение), определяется по формуле:
где АТЕР – количество продукции, поступающей на обработку, кг;
ТТЕР – продолжительность термической обработки, ч (для полукопченых колбас – обжарка, варка, копчение – ТТЕР = 8 ч);
qС – вместимость одной секции, кг;
nC – количество секций.
Для автоматизированной автокамеры Я5-ФТГ:
Принимаем одну камеру.
5. Компоновка технологического оборудования цеха
Основные принципы компоновки мясоперерабатывающего корпуса заключаются в том, что его отдельные производства размещаются с учетом рационального способа перемещения сырья, температурных режимов помещений, а также выполнения санитарно-гигиенических и строительных норм проектирования. В части транспортировки сырья следует иметь в виду, что помещения, имеющие одинаковые технологические режимы, целесообразно объединять, сохраняя их операционные связи и не допуская пересечения потоков сырья и готовой продукции.
При компоновке оборудования необходимо предусмотреть минимальное перемещение сырья в процессе его переработки и обеспечить выполнение всех требований по охране труда и безопасной эксплуатации машин и аппаратов, входящих в технологическую линию. Оборудование должно быть размещено таким образом, чтобы в помещении оставались необходимые по длине и ширине проходы, а также площадки для его обслуживания. Ширина основных проходов в цехе рекомендуется не менее 2,5…3 м, проходы между отдельными машинами, имеющими движущиеся части – не менее 1 м. Расстояние между выступающими частями аппаратов должно составлять 0,8… 1 м, а в местах, где не предусмотрено движение рабочих – 0,5 м. Размеры проходов с выдвижными частями (крышки, люки) определяют по расстоянию между этими частями с учетом обеспечения свободного прохода. При транспортировке тары к месту упаковки и упакованного продукта в камеру хранения мобильными транспортными средствами, для разворота последних необходимо предусмотреть ширину проезда 2,5…3 м. Расстояние между конвейерной линией и стеной с учетом рабочих мест должно составлять 1,4 м, а при их отсутствии – 1 м. Взаимное размещение оборудования определяется направлением технологического потока. Обычно отдельные машины и аппараты располагают по оси в единую производственную линию. Вместе с этим возможны варианты поворота машин одна к другой под прямым углом, например, на участке составления фарша для колбасного производства. Крупногабаритное оборудование необходимо устанавливать в глубине цеха перпендикулярно к оси оконных проемов с тем, чтобы обеспечить требуемую освещенность рабочих мест. При проектировании некоторых технологических процессов (обработка кишечного сырья, обвалка и жиловка мяса в колбасном производстве) желательно предусмотреть двустороннее естественное освещение, которое может быть обеспечено за счет правильного размещения оборудования относительно оконных проемов. борудование для термической обработки мясных продуктов (универсальные термоагрегаты, автокоптилки, варочные чаны, автоклавы) целесообразно группировать и размещать по одной оси, что позволит облегчить транспортные операции (загрузку и выгрузку) и сохранить фронт обслуживания расстановке оборудования необходимо предусмотреть возможность проведения ветеринарно-санитарного контроля за производственными процессами, качеством сырья и готовой продукции, а также мойки и дезинфекции помещений, оборудования и инвентаря.
6. Технологические расчеты
Технологический расчет заключается в определении объема инерционной камеры для необходимого динамического осаждения крупных загрязнений и сажи в турбулентном потоке. Также в определении объема форсуночной камеры, способы распыления жидкости и размеров дозирующих элементов форсунки, обеспечивающих необходимый расход жидкости. Все эти параметры обеспечивают максимальную очистку дыма от вредных примесей.
Расчет инерционной камеры.
Инерционная камера служит для осаждения крупных загрязнений и сажи с размерами частицы dч = 70–80 мкм. Габаритные размеры инерционной камеры, необходимые для динамического осаждения частиц крупнее заданного размера dч.з. обычно подбирают:
где L – длина камеры, м;
H – высота камеры, м;
wг – скорость движения газов в камере (wг = 0,2…0,8 м/с);
wч.з. – скорость витания частиц с размерами dч.з., (находим по номограмме) м/с;
dч.з.=80; wч.з=62 м/с;
где i-число точек, для которых рассчитывается концентрация частиц;
n – Отношение концентрации частиц данного размера в расчетной точке выходного сечения камеры и их концентрации в выходном сечении.
Определение производится по уравнению:
значение x1 и x2 в свою очередь определяется из выражения:
где h – расстояние от потолка до камеры;
Dt – коэффициент турбулентности диффузии частиц;
Wr – скорость витания частиц для, которого h=0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4.При выполнении условия
Wr<Lд/
Wг(g-ускорение свободного падения), охватывающего большинство практически встречающихся случаев, коэффициент турбулентной диффузии частиц совпадает с коэффициентом турбулентности диффузии потока и может определяться по формуле Шервуда и Вертца:
где л - коэффициент трения потока.
Коэффициент трения потока можно приближенно принимать 0,03, что позволит упростить выражение:
Таблица3. Результаты вычислений
h/H
|
0
|
0,25
|
0,5
|
0,75
|
1
|
x1
|
-0,079
|
2,55
|
5,18
|
7,82
|
10,45
|
x2
|
21,132
|
18,5
|
15,87
|
13,24
|
10,61
|
Ф(х1)
|
0,468
|
0,994
|
1
|
1
|
1
|
Ф(х2)
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
n
|
0,468
|
0,994
|
1
|
1
|
1
|
Из этих отношений получаем среднее значение n=0,89.
Получаем, что парциальный коэффициент очистки газа для частиц с размером dч=70–80 мкм равен 11%.
Расчет форсуночной камеры.
Форсуночная камера представляет собой колонку круглого сечения, в которой осуществляется контакт между очищаемыми газами и каплями жидкости, распыляемой форсунками. Расчет проводится в следующей последовательности.
Исходные данные: расход очищаемых газов Qг=400 м3/ч.
Определяем площадь сечения камеры:
где Qг-расход очищаемого газа, м3/с;
(Qг=0,11 м3/с)
wг-скорость прохождения газа, м/с;
(wг=1,1 м/с).
Определяем диаметр камеры:
Тогда диаметр D=0,36
Высота форсуночной камеры определяется по формуле:
Определяем удельный расход жидкости.
Величину m выбирают в пределах от 0,5 до 0,8 л/м3 для газов.
Принимаем m=2,5 л/м3. Отсюда общий расход жидкости, подаваемый на орошение аппарата:
Гидравлическое сопротивление промывки камеры вместе с каплеуловителем не превышает 300–500 Па. Проведем расчет форсунок, находящихся в камере. Задаемся числом распылителей в камере. Принимаем n=8.
Тогда расход через один распылитель:
Из принимаемых способов распыливания выбираем гидравлическое распыливание, как самое экономичное. В качестве рабочего элемента принимаем центробежную форсунку с тангенциальным вводом жидкости в камеру закручивания. Для данного типа форсунок необходимое давление жидкости на входе в форсунку должно находиться в пределах от 300 до 1000 кПа.
Принимаем давление на входе в форсунку Рвх=1000кПа. Корневой угол факела 2ц=100 о; свойства жидкости: плотность воды св=1000 кг/м3; вязкость нв=0,1. 10-4 м/с2. для величины поршневого угла 2ц=100 о по характеристике зависимости поршневого угла определяем коэффициент расхода µс=0,18 [21, рис. 20]
Площадь поперечного сечения сопла:
где Q – расход воды через одну форсунку, м3/с;
Рвх – давление на входе в форсунку, Па;
св – плотность воды, кг/м3.
Q=125 л/ч=0,125 м3/ч=3,47.10-5 м3/с.
Радиус сопла:
Принимаем по конструкционным соображениям
n=4; r=0,5; и=30о; lк=10.10-3м; lс=8.10-3 м; д=90о.
Радиус камеры закручивания:
где Rс-радиус сопла, м;
r – относительный радиус сопла, м;
и – угол между осью форсунки и стеной сопла, м;
д – угол между осью форсунки и осью тангенциальных каналов;
lс – длина сопла, м;
lк – длина камеры закручивания, м;
n – Количество каналов.
Принимаем коэффициент расхода тангенциальных каналов
Определяем приближенное значение главного параметра форсунки
Диаметр тангенциального канала:
Расстояние от оси форсунки до оси тангенциальных каналов:
Из графика зависимости коэффициента расхода от числа Рейнольдса [21, с 39] находим коэффициент расхода тангенциальных каналов
. Расчетный коэффициент расхода тангенциальных каналов:
Относительный радиус
Число Рейнольдса камеры закручивания:
По lgRe=lg48769,91=4,69 из графика зависимости коэффициентов тангенциальной скорости и трения от радиуса вихря и числа Рейнольдса [21, c 40] находим lg1000о=1,2 или о=0,016.
Относительная длина камеры закручивания:
Главный параметр относительно сопла
Из таблицы 1 [21] для и=30о и ф=0,5 по найденному значению Z* получим вз=0,58.
Из графика зависимости б от вз [21, c 23] получим б=0,93.
Относительный радиус в1= бфвз=0,93.0,5.0,58=0,27.
Из графика зависимости тангенциальных скоростей трения от радиуса вихря и числа Рейнольдьса значения в=0,27 получим Е =0,96. Главный параметр форсунки относительно камеры закручивания с учетом вязкости жидкости:
Корневой угол факела определяется следующим образом:
– главный параметр форсунки относительно сопла с учетом вязкости жидкости
Расчет показал, что найденные размеры дозирующих элементов форсунки обеспечивают необходимый расход, а корневой угол совпадает с заданным. Эти результаты находятся в пределах точности расчета, и корректирования найденных размеров основных элементов форсунки не требуется.
Расчет толщины изоляции.
Опилки сгорают в камере сгорания при температуре t2=270–300оС. Берем изоляционный материал – совелит, теплопроводностью лu=0,098 Вт/(м.к)
Рисунок 2. – Расчетная схема для определения толщины изоляции
Принимаем температуру воздуха в помещении, равной t0=16 оС. [21, с157].
Температуру наружного слоя изоляции t3 для аппаратов, работающих в закрытом помещении, принимаем из интервала 35–45 оС. Принимаем температуру t3=40 оС. Тогда суммарный коэффициент теплоотдачи в окружающую среду будет равен:
Следовательно, толщина изоляционного слоя из совелита будет равна 0,08 м.
Конструктивные расчеты.
Кинематический расчет.
Рисунок 3 – Кинематическая схема: 1-насос; 2-электродвигатель; 3-муфта; 4-клиноременная передача; 5-вентилятор
Рассчитываем клиноременную передачу.
По графикам рис. 12.24 [14] определяем номинальную мощность Р0 передаваемую одним ремнем в условиях типовой передачи при б=1800; i=1 при спокойной нагрузке, базовой длине ремня, среднем ресурсе. Принимаем клиноременную передачу с одним рабочим ремнем А при базовой длине l = 1700 мм.
Межосевое расстояние:
где Сб - коэффициент угла обхвата (при б=1800, Сб=1);
Сl-коэффициент длины ремня;
Сi-коэффициент передаточного отношения;
Ср-коэффициент режима нагрузки.
По графику рис. 12.27 [14] Сl=1,0; по графику рис. 12.28 [14] при i=0,97; Сi=1,0.
Для спокойного режима нагрузки Ср=1,15.
Число ремней:
Где Р – мощность на ведущей валу передачи, кВт;
Сz – коэффициент числа ремней.
Для одного ремня Сz =1.
Условие по числу ремней соблюдается. Окружная скорость на малом шкиве:
где n1 – частота вращения малого шкива, мин-1;
Сила дополнительного напряжения ремня:
где с – плотность материала ремня, кг/м3;
А – площадь поперечного сечения, м2.
Плотность резинового ремня с=1250 кг/м3,
Площадь поперечного сечения А=138.10-6 м2.
Определяем силу предварительного натяжения ремня:
А – площадь поперечного сечения, м2.
Плотность резинового ремня с=1250 кг/м3,
Площадь поперечного сечения А=138.10-6 м2.
Определяем силу предварительного натяжения ремня:
х – окружная скорость.
Статическое состояние передачи:
где в/2=(180-б)/2 при б=179о.
в/2=(180–179)/2=0о30'.
Ресурс наработки ремней определяется:
где Тср=2000 ч; [14, с239]
к1-коэффициент режима нагрузки;
к1=2,5; [14, c239]
к2-коэффициент климатических условий;
к2=1.
Определение мощности на привод вентилятора.
Необходимый воздухообмен Q=400 м3/ч.
Зная расход, определяем подачу вентилятора:
где кn-поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах (кn=1,1);
t – Температура воздуха, проходящего через вентилятор, оС;
tв - температура воздуха в рабочей зоне помещения.
Из технологического процесса известно t=1000 оС, tв=280 оС.
Далее определяем полное расчетное давление, которое должен развивать вентилятор:
где 1,1 – запас давления на непредвиденные сопротивления; [13]
У (Rl+Z) – потери давления на трение и в местных сопротивлениях в наиболее ветвяной сети.
R-удельной потеря давления в местных сопротивлениях участках воздуховода, Па;
Уо - сумма коэффициентов местных сопротивлений;
Рg-динамическое давление потока воздуха, Па;
Рк - сопротивление калориферов, Па.
Так как у нас нет калорифера, то Рк=0
Давление воздуха в трубопроводе определяем по формуле:
где х - скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с;
с - плотность воздуха в трубопроводе, кг/м3.
Определяем плотность воздуха:
Рисунок 4. – Расчетная схема участков воздуховода
Разбиваем вентиляционную сеть на отдельные участки с постоянным расходом воздуха и обозначим их номерами.
Таблица 4 – Результаты расчетов
Участки
|
lм
|
х
|
Рg
|
Уо
|
Z
|
R
|
Re
|
d, м
|
Rl+Z
|
1
|
0,15
|
9
|
25,11
|
1,35
|
33,89
|
2,7
|
0,4
|
0,05
|
34,29
|
2
|
0,20
|
10
|
31
|
2,5
|
77,5
|
3,3
|
0,66
|
0,20
|
78,16
|
3
|
0,30
|
11
|
45,6
|
1,1
|
50,16
|
2,5
|
0,75
|
0,29
|
50,19
|
4
|
0,60
|
12
|
55,44
|
0,77
|
42,69
|
11
|
6,6
|
0,05
|
49,29
|
5
|
0,90
|
13
|
66,96
|
8,0
|
535,68
|
11
|
9,9
|
0,36
|
545,58
|
6
|
0,05
|
14
|
78,6
|
2,5
|
196,5
|
13
|
0,65
|
0,10
|
197,15
|
7
|
0,58
|
15
|
104,6
|
1,25
|
130,75
|
12
|
6,96
|
0,05
|
137,71
|
Значение R определяем по специальной номограмме, указанной на рисунке, составленной для стальных круглых воздуховодов диаметром d [13, рис. 6]. Определим суммарные потери давления Rl+Z и для всей рассчитываемой ветви вентиляционной сети. Получаем У (Rl+Z)=1093,09 Па.
Принимаем скорость воздуха из сети х=6 м/с и вычисляем давление по формуле:
Подбираем вентилятор по номограмме [13, рис. 7]. Выбираем номер вентилятора 2,5; кпд вентилятора зв=0,6 при А=7000 – безразмерный коэффициент, также находим по его характеристике. [13, рис. 7]
Частоту вращения находим по формуле:
где А – безразмерный коэффициент;
N – номер вентилятора.
Необходимую мощность на валу электродвигателя для привода вентилятора вычисляют по формуле:
где зв – к.п.д. вентилятора;
зn – к.п.д. передачи (зn=0,98);
Взяв данные из таблицы коэффициент запаса 1,3 находим устанавливаются мощность электродвигателя:
По каталогу подбираем электродвигатель, у которого мощность и частота вращения наиболее близки к расчетным. При этом мы учитываем, что данный электродвигатель передает вращение через клиноременную передачу на насос. Ку=2, учитывающий это условие.
По предварительным расчетам выбираем электродвигатель асинхронный: 4А71А2, мощность 1,5 кВт, частота вращения 3000 об/мин.
Расчет деталей на прочность.
Рассчитаем предохранительную втулочную муфту. Данная муфта предназначена для ограничения передаваемого момента и предохранения частей механизмов от поломок при перегрузках, превышающих расчетные.
Размеры муфты:
где L-длина втулки, м;
D-диаметр вала, м.
Диаметр вала dв=22 мм
Для определения предельного крутящего момента применяется схема:
Рисунок 5 – Предохранительная втулочная муфта со средним штифтом.
Наибольший номинальный крутящий момент:
Расчетный крутящий момент мкр обрабатывания муфты во избежание случайных включений муфты:
мкр=1,25 мкр.ном.
Радиус поверхности среза n=11 мм (см. расчетную схему).
Принимаем материал для предохранительного штифта: сталь углеродистая обыкновенного качества марки Ст 5 ГОСТ 340–71 [1, с 162]. Для данной марки стали фв=500–640. 106 Н/м2.
Коэффициент пропорциональности к=0,79 между пределами прочности на срез и на разрыв. Для этого предварительно задаемся диаметром d=2 мм.
Расчетный предел прочности на срез штатива, Н/м2:
Разница между принятыми
значением мкр и расчетным составляет менее 5%. Расчет выполнен
правильно.
Комментарии