Расчет производительности и необходимой мощности привода.

РАСЧЕТЫ ОБОРУДЛВАНИЯ.

чение, срез и т.п.) отдельных деталей или сборочных единиц, а также расчеты на долговечность элементов приводов кинемати­ческой цепи. Эти расчеты сгруппированы по видам нагрузок или по видам деталей и элементов приводов.

В пояснительной записке до раздела расчетов студент должен дать описание оборудования и взаимодействия привода и рабо­чих органов.

 

 

Расчет производительности и необходимой мощности привода.

Расчет ленточного транспортера.

Производительность ленточного транспортера определяется по зависимости:

- при транспортировании сыпучих материалов

 

Где,

А- коэффициент, зависящий от формы ленты при транспортировании насыпного материала. Для плоских лент А=155, а для желобчатых лент А=310;

v - линейная скорость ленты, м/с;

р - насыпная масса (плотность) транспортируемого материала, т/ч;

- коэффициент, зависящий от угла  наклона ленты к горизонту для учета возможности пересыпания назад по ходу ленты, определяемый по табл. 1;

 

Таблица 1

	До 10	11-13	14-16	17-20	21-24	25-28
	1, 0	0, 95	0, 90	0, 85	0, 80	0, 75

 

- при транспортировке штучных материалов при определении штучной производительности

 

- при определении массовой производительности

 

где,

i - расстояние между грузами на ленте, м; ki -количество рядов грузов на ленте;

G-масса одного груза, кг;

ко = 0.9....1.0- коэффициент проскальзывания груза по ленте. Потребляемая мощность ленточным транспортером:

 

где,

-производительноотъ транспортера в т/ч;

-скорость ленты, м/с;

-высота подъема(опуокания) груза, м. Цри подъеме в фор­муле применяется

знак плюс, а при опускании - минус;

-коэффициент, зависящий от ширины ленты по табл.?;

 

Таблица2

Ширина ленты, м	0, 4	0, 5	0, 65	0, 8	1, 0
	0, 09	0, 04	0, 026	0, 024	0, 03

 

к5 - коэффициент зависящий от длины транспортера по табл. 3;

 

Таблица 3.

Длина транспор­тера, L, м	До 10	11-15	16-25	26-35	36-45	Свы­ше 45
	2	1, 75	1, 5	1, 25	1, 12	1, 0

 

=0, 1l₁-мощность, на преодоление трения ленты о направ­ляющие боковых щитков общей длинной в l₁ метров;

 -мощность на трение  штук плужков для выгрузки груза.

Тяговое усилие на ободе приводного барабана транспортера:

Максимальное усилие натяжения ленты изгибающее вал;

 - при угле обхвата барабана лентой 180°.

 

Примечание: Тяговое усилие Р создает крутящий момент поворота барабана, а два усилия натяжения (на ведущей и на ведомой ветвях ленты) вызывают изгиб вала барабана. Оба усилия учитываются при расчете вала.

Электродвигатель подбирается с учетом запаса, в случае за­пуска транспортера с загруженный массой:

 

Расчет цепного транспортера.

 

Производительность цепного транспортера определяется по зависимости:

 

где,

-площадь поперечного сечения транспортируемого материала на конвейере, м²,

 -линейная скорость цепей транспортера, м/с:

-объемная масса (плотность) транспортируемого материала, т/м3.

Необходимая ширина пластинчатого транспортера, определя­ется:

 

где,

 =0, 85 -отношение ширины слоя транспортируемого мате­риала к ширине ленты настила (исиользование ширины лен­ты);

 -угол естественного откоса материала, градусы.

Потребляемая мощность цепным транспортером:

 

где,

-длинна транспортера, м;

 -производительность транспортера, т/ч;

 -высота подъема (опускания) груза, м. При подъеме груза в формуле знак плюс, а при опускании знак минус;

-масса одного погонного метра настила транспортера, кг.

Тяговое усилие на венцах звездочек:

 

Электродвигатель привода подбирается с учетом запаса на слу­чай запуска транспортера с загруженной массой:

 

Расчет цепного конвейера для штучного материала производится по тем же зависимостям, что и для ленточного конвейера.

 

 

Расчет элеватора.

 

Производительность элеватора определяется по зависимости:

где,

-объем одного ковша, м³;

-скорость ленты(или цепей) элеватора, м/с;

 -расстояние между ковшами, м;

-насыпная масса (плотность) транспортируемого продукта, т/м³;

=0, 6...0, 85 коэффициент заполнения ковша, зависящий от зер­нистости продукта.

где,

-производительность элеватора, т/ч;

-высота подъема продукта, м;

 -линейная скорость ленты(или цепи), м/с;

, , -коэффициенты зависящие от конструкции элеватора по табл. 4;

 

Таблица 4.

Тми элеватора		,
Ленточный центробежный с расставленными ковша­ми	1.14	1.6	0.25
Цепной с сомкнутыми ковшами, гравитационный	1.13	0.8	0.7
Ленточный гравитацион­ный е сомкнутыми ковша­ми	1.12	1.1	0.25
Ценной с расставленными ковшами, центробежный	1.14	1.3	0.7

 

 - относительная нагрузка от массы ходовых частей элева­тора, н/м(по табл.5).

 

 

Таблица 5.

Производи- тельность эле­ватора, т/ч.	Ленточный элеватор		Цепной элеватор
	С ков­шами	С направ­ляющим лот­ком	С ков­шами	С направляю­щим лотком
	Н/м	Н/м	Н/м	Н/м
До 10 10-25 25-50 50-100 Более 100	6	—	— 12 10 8 6	— — — 11 9
	5	—
	4, 3	6
	4	5, 5
	3, 5	5

 

Электродвигатель привода принимаем с учетом запаса на случай пуска элеватора с

загруженной массой:

Мойки элеваторного типа.

 

Производительность моечных машин элеваторного типа опре­деляется по зависимости:

где,

-ширина транспортирующей ленты, м;

-высота слоя укладки сырья на ленте, м;

-скоростъ движения ленты с продуктом. Обыкновенно ;

-коэффициент заполнения ленты продуктом. Обыкновенно ;

-объемная масса (плотность) сырья, кг/м³.

Расход воздуха на барботирование воды определяется в зави­симости от площади зеркала ванны:

где,

-длинна зеркала воды, м;

-удельный расход воздуха на 1м² зеркала воды. .

Необходимая мощность электродвигателя привода машины для мойки:

где,

 -производительностъ моечной машины, кг/с;

 -высота подъема сырья в ходе мойки, м;

-длина моечной машины, м;

=6-оуммарньт коэффициент сопротивления движения воды и сырья;

=75...0, 85-коэффициент полезного действия привода;

=1.1...1.2-коэффициент запаса мощности.

 

Необходимая мощность электродвигагеля привода вентилято­ра:

где,

-расход воздуха, м³/мин.

-давление воздуха развиваемое вентилятором, кПа. Для вентилятора машины данного тина достаточно  =200...250кПа;

-0, 6...0, 7-коэфициент полезного действия вентилятора.

 

Мойки барабанного типа.

 

Производительность моечных машин барабанного типа опре­деляется по зависимости:

где,

-площадь поперечного сечения барабана, м2;

-скорость передвижения сырья вдоль барабана. Обыкновен­но =0, 1...0, 25 м/с;

-коэффициент заполнения барабана сырьем. Обыкновенно =0, 1...0, 25.

 

Расход воздуха на барботирование воды в барабане определя­ется аналогично, как на моечной машине элеваторного типа:

где,

-диаметр барабана, м;

-длинна барабана, м;

=l, 5м /(мин. М²)-удельный расход воздуха на 1м² зеркала воды.

 

Необходимая мощность электродвигателя привода мойки:

где,

-производительность моечной машины, кг/с;

-длинна барабана, м;

-суммарный коэффициент сопротивления воды и сырья;

=1, 1... 1, 2-коэффициейт запаса мощности;

|      =0, 75... 0, 85-коэффициент полезного действия привода ма­шины;

=2°...3°-угол наклона барабана к горизонту.

 

Необходимая мощность электродвигателя привода вентилято­ра барабанного устройства определяется по той же зависимости как и для мойки элеваторного типа.

 

Расчет дисковой мельницы.

Производительность дисковой мельницы определяется по зависимости:

где,

- диаметр диска, м;

- диаметр вала диска, м;

- зазор между дисками, м;

- объемная масса (платность) измельченного продукта, кг/м³;

- частота вращения диска, мин^-1;

- отношение диаметра выпускного отверстия к диамет­ру диска;

- диаметр выпускного отверстия для измельченного мате­риала, м;

 =0, 3...0, 8- коэффициент заполнения зазора продуктом;

=0.1- опытный конструктивный коэффициент.

Необходимая мощность электродвигателя для этой группы машин может быть определена по одной из зависимостей:

-уточненная формула:

где,

- удельная работа резания, кДж/м², в соответствие с табл.9;

=0, 8...0, 9- коэффицкент использования режущей способ­ности машины;

=1, 25...1, 3- коэффициент запаса мощности на случай запус­ка машины под нагрузкой;

=0, 75...0, 85- коэффициент полезного действия привода ма­шины;

=0, 9...0, 95- коэффициент учета расхода энергии на подвод продукта и на отвод измельченного продукта;

 режущая способность машины;

- длинна ножа, м;

- толщина стружки резания, м;

- число ножей на диске(или на барабане), штук;

- частота вращения диска(или барабана), мин^-1;

 

Таблица 9.

Продукт	Удельная работа резания, кДж/м2
Морковь	1, 4-1, 6
Лук	1, 7-1, 8
Капуста	1, 0-1, 2
Свекла	0, 9-1, 1
Картофель	0, 6-0, 7
Мясо	5, 0-8, 0
Сало	15, 0-20, 0

-упрощенная формула:

где,

- механический коэффициент полезного дейcтвия;

- производительность машины, кг/с;

- удельная мощность измельчения(резания), кВт/(кг/с).

Для

фруктов =(2, 16...2, 88)кВт/(кг/с) и для

томатов (1, 08... 1, 44)кВт/(кг/с).

 

Расчет центробежного насоса

Производительность центробежного насоса определяется по зависимости:

где,

- диаметр нагнетательного патрубка, м;

- объемная масса (плотность) продукта, кг/м³;

- коэффициент зависящий от диаметра нагнетательного пат­рубка.

При значении d дo 0, 1м =1, 0, а при больших значениях =1, 5.

           

Необходимая мощность электродвигателя для привода насоса определяется по зависимости (эта зависимость подходит и для привода плунжерного и шестеренчатого насоса):

где,

- производительность насоса, кг/с;

=1, 2... 2, 0- коэффициент запаса мощности;

- объемная масса(плотность) продукта, кг/м³;

=0, 75... 0, 85- суммарный коэффициент полезного действия насоса;

- давление создаваемое насосом, Па;

 

Создаваемое давление центробежным насосом зависит от ок­ружной скорости вращения рабочего колеса и определяется по зависимости:

где,

- окружная скорость вращения рабочего колеса, м/с.

 

При заданном давлении, необходимая частота вращения рабо­чего колеса, определяется по зависимости:

где,

- диаметр рабочего колеса насоса, м;

- необходимое давление, создаваемое насосом, Па.

 

Расчет закаточных машин.

Производительность карусельного закаточного автомата опреде­ляется по зависимости:

где,

- количество дозируемых устройств на карусели автомата, шт;

- частота вращения карусели, с^-1;

 

Производительность линейных закаточных машин определяется по зависимости:

где,

- линейная скорость ленты машины, м/с;

- расстояние между банками(бутылками) на ленте машины, м.

 

Необходимая длинна камеры парового действия (в случае, если это продиктованно технологией) определяется по зависимости:

где,

- необходимое время парового воздействия, с.

 

Необходимая суммарная мощность привода при закатке жестяной тары определяется по зависимости:

где,

- производительностъ машины, банок/сек;

- диаметр банки, м;

- толщина жести, м.

 =0, 3...0, 5- коэффициент полезного действия машины.

 

Необходимая мощность привода дозировочно-наполнитель­ного автомата типа Б4-КАД определяется по зависимости:

где,

- производительность машины банок/мин;

- удельная затрата мощности, кВт/(банок/мин.)

- для жестяной тары =(0, 04...0, 03) кВт/(банок/мин );

- для стеклянной тары =(0, 03…0, 019) кВт/(банок/мин);

 

Расчет смесителей.

Расчет смесителей начинаем из расчета объемной массы сме­си и расхода всех видов продуктов смеси.

Объемная масса смеси (плотность) определяется по зависимости:

где,

- число компонентов смеси.

- массовая доля -ого компонента смеси, причем:

- объемная масса (плотность) -ого компонента смеси кг/м³

                   1.13.1. Смесители периодического действия;

Общая загружаемая масса смеси определяется по зависимо­сти:

где,

- полезный объём смесителя, м³

       - плотность смеси, кг/м³

 

Масса каждого отдельного компонента смеси определяется по зависимости:

где,

- массовая доля -ого компонента смеси.

- масса -ого компонента, кг. прчем

 

Производительность смесителя определяется по зависимости:     

где,

- масса смеси, кг;

- необходимое время смешивания, технологией, С;

- время, затраченное на загрузку компонентов смеси. Для расчетов примем

- время затраченное на выгрузку смешанного продукта. Для расчетов примем

 

Необходимая мощность привода смесителя определяется по зависимости:

где,

- производительность смесителя, кг/с;

- удельная затрата энергии на смешивание, кВт ч./кг.

Для расчета примем: = (0, 002... 0, 005) кВт ч./кг Большие затраты энергии при смешивание более вязких продуктов.

 

Расчет прессов

Расчет бланширователей.

Производительность ленточного бланшерователя определяется по зависимости:

где,

- ширина ленты бланширователя, м;

- средняя высота слоя продукта на ленте, м;

= (0, 01...0, 15) м/с - скорость ленты бланшерователя;

- объемная масса (плотность) продукта, кг/м³;

=0, 75 - 0, 95- коэффициент заполнения ленты продуктом.

 

Длина ленты бланширователя определяется в зависимости от необходимого времени бланширования:

где,

- время бланширования в пределах 3...300 с.

 

Производительность ленточно-ковшового бланширователя оп­ределяется по зависимости:

где,

- расстояние между ковшами, м;

- масса продукта, загружаемого в один ковш, кг.

 

Общий расход тепла при бланшировании водой с нагревом воды при помощи барботера определится по зависимости:

где,

- расход тепла на нагрев продукта, кДж/с. Средняя конеч­ная температура продукта принимается в расчете на 2°- 3° ниже температуры греющей воды;

- расход тепла на испарение воды с поверхности водяного зеркала бланширователя, кДж/с. Если бланширователь за­крытый (то есть имеет плотную крышку), то эту величину можно не учитывать;

- расход тепла на нагрев доливаемой воды в ванну бланширователя, кДж/с. Количество воды определяется с учетом оставшегося в бланширователе конденсата, образовавшегося при нагреве: если количество конденсата превышает количе­ство испарившейся части воды, то величину расхода тепла в расчете можно не учитывать;

- расход тепла на нагрев ленты с ковшами транспортера, кДж/с;

- расход тепла на потери в окружающую среду путем кон­векции и теплоизлучения, кДж/с.

 

Общий расход тепла при бланшировании паром определится по зависимости:

где,

- расход тепла на подогрев продукта, кДж/с;

- расход тепла на подогрев транспортера, кДж/с;

- расход тепла на компенсацию потерь путем конвекции и теплоизлучения, кДж/с;

- расход тепла за счет утечки пара из за не герметичности бланширователя, кДж/с.

Величину расхода тепла за счет утечки пара рассчитать не­возможно. Экспериментально установлено, что в зависимости от степени герметичности бланширователя, этот расход находится в пределах от 50% до 100% от общих всех остальных затрат тепла, т.е.

Расход пара определяется по зависимости:

где,

- удельная энтальпия греющего пара, кДж/кг;

- удельная энтальпия конденсата при тех же параметрах, кДж/кг.

 

Удельная энтальпия греющего пара зависит от давления пара до регулирующего вентиля с учетом степени сухости самого па­ра. Это значение можно определить по зависимости:

где,

- удельная энтальпия воды в точке кипения (при давлении пара до вентиля), кДж/кг;

- удельная теплота парообразования (при данном давле­нии), кДж/кг;

=0, 92...0, 95- степень сухости пара.

 

Приведенные величины могут быть определены на графиках I - S или I - d, а также приведены в табл.1, Приложение 2[5].

 

Необходимая поверхность нагрева определяется по зависимо­сти:

где,

- коэффициент теплопередачи [Вт/(м2К)];

- средняя разность температур между теплоносителем и нагреваемым продуктом в зависимости от схемы теплопере­дачи (см. рис.1...4).

 

Расход охлаждающей воды определяется по зависимости:

где,

- производительность бланширователя, кг/с;

- удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг К);

- температура продукта до охлаждения, °С;

- температура продукта после охлаждения, °С;

=4, 190 кДж/(кг К) - удельная теплоемкость воды;

- начальная температура в оды, С;

- конечная температура воды, ° С.

Установлено, что при охлаждении продукта струйками воды, то разность температур в начале и в конце охлаждения (8...10)°С, а при охлаждении в ванне, эта разность составляет (15...20)°С.

В среднем расход воды составляет (2...4) кг на 1 кг продукта.

Расчет шпарителей

Производительность шпарителя периодического действия (дигестера) определяется по зависимости:

где,

- полезный объем дигестера, м;

- объемная масса (плотность) продукта, кг/м³;

= 0, 7... 0, 8 - коэффициент использования полезного объе­ма;

- время цикла шпарения продукта, с.

 

Общий расход тепла при шпарении продукта определяется по зависимости:

где,

- расход тепла на нагрев продукта, к Дж;

- расход тепла на нагрев дичестера, кДж;

- расход тепла на компенсацию потерь тепла в окружаю­щую среду путем конвекции и теплоизлучения, кДж,

- расход тепла за счет утечки пара, кДж.

 

Расход тепла за счет утечки пара в зависимости от степени герметизации дигестера, составляет (20...40)% от общего расхо­да тепла:

Производительность шнекового шпарителя определяется по зависимости:

где,

- наружный диаметр шнека, м:

- диаметр вала шнека, м;

- шаг шнека, м;

- частота вращения шнека, с^-1;

- объемная масса продукта, кг/м³;

= 0, 3...0, 4- коэффициент заполнения шпарителя продук­том.

 

Общий расход тепла определяется по зависимости:

где,

- расход тепла на нагрев продукта, кДж/с;

- расход тепла на компенсацию потерь тепла в окружаю­щую среду путем конвекции и теплоизлучения, кДж/с;

= (0, 05...0, 10) ( ) кДж/с - расход тепла за счет утеч­ки пара из за не герметичности шпарителя.

Расход энергии на приводе примерно (1, 5...2)кВт на 1 тонну в час производительности шпарителя.

 

 

Расчет подогревателей.

Производительность подогревателя периодического действия определяется по зависимости:

где,

- полезный объем подогревателя, м³;

- объемная масса продукта, кг/м³;

- время цикла подогрева, с.

 

Необходимая площадь теплообмена определяется по зависи­мости:

где,

- производительность подогревателя, кг/с;

- удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг К);

- конечная температура продукта, °С;

- начальная температура продукта, °С;

- коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К);

- средняя разность температур между теплоносителем и нагреваемым продуктом в зависимости от схемы процесса (см. рис.1...4), °С.

 

Необходимое время нагрева продукта определяется по зави­симости:

где,

- общие затраты тепла, Дж;

- площадь теплообмена, м².

 

Обозначения остальных параметров, что и в прежней зависи­мости.

Необходимая поверхность теплообмена кожухотрубного по­догревателя определяется по зависимости:

где,

- расход тепла на нагрев продукта, кДж/с;

- потери тепла в окружающую среду, кДж/с;

- коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К);

- средняя разность температур между теплоносителем и нагреваемым продуктом в зависимости от схемы процес­са, °С.

 

Расход пара в кожухотрубном подогревателе:

где,

 и - расход тепла на нагрев продукта и на компенсацию потерь тепла в окружающую среду, кДж/с,

 и удельная энтальпия пара и его конденсата, кДж/кг.

 

Необходимое число труб теплообмена определяется по зави­симости:

где,

- площадь теплообмена, м²;

- расстояние между трубными решетками, м;

- расчетный диаметр труб, м;

 

Расчетный диаметр труб зависит от соотношения коэффици­ентов теплоотдачи  (между теплоносителем и трубой) и  (между трубой и нагреваемым продуктом).

Если  то  = 0, 5 ( ) [м]

где,

- наружный диаметр трубы, м;

- внутренний диаметр трубы, м.

Если  то  =

12345678Следующая ⇒

Поделиться: