КУРСОВА РОБОТА
"РОЗРАХУНОК ЕКОНОМІЧНОЇЕФЕКТИВНОСТІВІД ВПРОВАДЖЕННЯ ГОМОГЕНІЗАТОРАМАЙОНЕЗУ 6 Т/Г"
Вступ
Ісвято не свято, як сказав Михайло Задорнов, якщо немає на столі тазіка зсалатом «Олів´є», улюбленого всіма народами, а цей салат без майонезу небуває. І в будні ми звертаємось до того ж майонезу. І нічого дивного немає вцій любові до соусу, тому що, з погляду простої людини – це смачно, а знаукового боку, майонез – це приправа, яка поліпшує смак рибних, м´яснихта овочевих страв, а також сприяє кращому засвоєнню їжі. А засвоюється майонезорганізмом людини так добре тому що рослинний жир у ньому знаходиться вемульгованому стані. Крім жиру в майонезі знаходиться повний комплекс живильнихречовин та вітамінів. Майонезм є дуже калорійним і пробуджуючим апетитпродуктом. Як говориться – «не заросте народна стежка до того магазину, депродається майонез», а виробник цього продукту ніколи не матиме збитків.Виробляють майонез найрізноманітніших видів та складу, зокрема: з прянощами,гострі, дієтичні на кселіті, солодкі, десертні, столові, всіх не перелічити. Зазовнішнім виглядом майонез представляє собою сметаноподібну масу кремового кольоруз приємним смаком. Він є високодисперсною водо-жировою емульсією головнікомпоненти якої – рослинна олія, яєчний жовток, сухе молоко; а допоміжні –гірчиця, сіль, цукор, оцет, різноманітні спеції та прянощі.
Передвиробництвом майонезу сухі матеріали просіюють та очищають від домішок намагнітному сепараторі та дозують ваговим способом. Гірчичний порошок запарюютьза 24 години до виробництва. Окремо готують оцтово-сольовий розчин. У маломузмішувачі розчиняють яєчний порошок і доводять його до температури 65ºС, витримують15–20 хвилин і охолоджують. У великому змішувачі в теплу воду додають сухемолоко, цукор, гірчицю та соду. Усі компоненти додаються при постійномуповільному перемішуванні. Температуру суміші доводять до 90ºС, витримують30 хвилин і охолоджують до температури 40ºС, потім додають розчин яєчногопорошку. Всю ємульсію перемішують і додають рослинну олію та водо-сольовийрозчин, а далі проводять найголовнішу операцію, яка й надає майонезу всіперелічені вище властивості – гомогенізацію. Отриманий майонез готовий дорозфасовки.
Гомогенізаторпредставляє собою плунжерний насос високого тиску в комплекті з гомогенізуючоюголовкою клапанного типу (двохступеневу). Насос приводиться у рух за допомогоюклинопасової передачі електродвигуном. Завдяки високому тиску, який створюєплунжерний насос, у продукті, який протискається у щілину між сідлом таклапаном, дробляться жирові кульки що в свою чергу надає готовому продуктуоднорідну в´язку консистенцію та запобігає відстоюванню жиру.
Черезвисокий тиск роботи гомогенізатор доволі небезпечна машина, але за умов правильноїексплуатації, своєчасного та якісного обслуговування кваліфікованим персоналом,ця небезпека зводиться до мінімуму і стають очевидними значні переваги такі як:порівняно велика ефективність та ККД машини, економія часу на обслуговування таремонт, мінімум обслуговуючого персоналу, мінімум виробничої площі.
Задопомогою гомогенізатора обробляють такі продукти: молоко, йогурти, сметану,вершки, суміші для морозива, майонези та соуси.
Мійгомогенізатор буде застосовуватись на великих підприємствах де необхіднообробити значну кількість продукції, але не втратити якість. Мій апарат дастьзмогу нарощувати потужність при тих же затратах що й у менш потужних моделей.
Розрахунокгомогенізатора
/>
Мал1.1 Кінематична схема гомогенізатора
1-електродвигун; 2-колінчастий вал; 3-шатун; 4-повзун;5-плунжер.
Вибираємокінематичну схему приводу гомогенізатора.
Продуктивність гомогенізатора. V, м3/г, розраховується заформулою:
/> (2.1)
де: z – кількість плунжерів, шт.;
Д – діаметр плунжера, м;
S – хід плунжера, м;.
n – частота обертів колінчастого вала, об./хв;
ηоб – об'ємний коефіцієнт корисної дії.
/>
Передаточне відношення клинопасової передачі, і, розраховується заформулою:
/> (2.2)
де: п1 – частота обертів електродвигуна, об/хв; п2– частота обертів колінчастого вала, об/хв;
/>
Обертальний момент на валу ведучого шківа, Т. Н·м, розраховуєтьсяза формулою:
/> (2.3)
де Р – потужність електродвигуна, Вт п1 – частотаобертів електродвигуна, об/хв;
/>
Діаметр ведучого шківа, d1, мм, розраховується заформулою:
/>/> (2.4)
де Т – обертальний момент, H·м.
/>
По ГОСТ 17383–73 приймаю діаметр ведучого шківа d1=250 мм.
Діаметр веденого шківа, d2, мм, розраховується заформулою:
/> (2.5)
де є – коефіцієнт відносного сковзання.
/>
По ГОСТ 17383–73 приймаю діаметр ведучого шківа d2=710 мм.
Можлива відстань, ά, мм, назначається в інтервалі:
/> (2.6)
де То – висота поперечного перетину паска, мм;
άmin=0.55 (250+710)+13.5=541.5 мм
άmax=d1+d2 (2.7)
άmax=250+710=960 мм
Приймаю відстань ά=800 мм
Довжина паска, L, мм., розраховується за формулою:
/> (2.8)
/>
По ГОСТ 16348–64 приймаю довжину паса L=3550 мм
Кут обхвату шківа, а., град., розраховується за формулою:
/> (2.9)
/>
Необхідне для передачі заданої потужності число пасків, z,розраховується за формулою:
/> (2.10)
де Р – потужність, – яка передається від двигуна. кВт; Р0– потужність, що передається одним паском, кВт; СL – коефіцієнт,що враховує довжину паска; Ср – коефіцієнт режиму роботи; Са– коефіцієнт кута обхвату'; Сz – коефіцієнт кількості пасків.
/>
Приймаю кількість пасів z=7.
2.10 Швидкість паска υ, м/с, розраховується за формулою:
/> (2.11)
де d1 – діаметр меншого шківа, м; n1 – частотаобертів меншого шківа, об/хв.
/>
Натяг паска, F0. Н, розраховується за формулою:
/> (2.12)
де: θ– коефіцієнт враховуючийвідцентрову силу,
/>
Сила діюча на вал, Fв, Н, розраховується за формулою:
/>/> (2.13)
/>
Сила тиску майонезу на плунжер, Fж. H, розраховуєтьсяза формулою:
/> (2.14)
де-Д – – діаметр ллунжера, м;
Р – тиск гомогенізатора, Па.
/>
Сила тертя в манжетному ущільненні, Рм, Н,розраховується за формулою:
Рм=Ψ·π·Д·0.15·l·P (2.15)
де Ψ – коефіцієнт тертя;
l – довжина ущільнення:
Рм=0.07·3.14·0.045·0.15·0.04·20·106 =1187 Н
Навантаження на шатун, що діє повздовж вісі шатуна і навантажуєпалець малої головки і колінчастий вал, Рм, Н, розраховується заформулою:
Рм=Рж+Рм(2.16)
Рм=31792.6+1187=32979.6 Н
Кутова швидкість колінчастого валу, ώк, об/с, розраховуєтьсяза формулою:
/> (2.17)
де n2 – частота обертів колінчастого валу,об/хв.
/>
Обертальний момент на колінчастому валу, Т, н·м, розраховується заформулою:
/> (2.18)
де Р – потужність, шо передається колінчастим валом, Вт.
/>
Діаметр колінчастого валу, dк, мм, розраховується заформулою:
/> (2.19)
де /> — допустиманапруга на кручення сталі 45.
Допустима напруга на кручення сталі 45 />=1·108
/>
Приймаю діаметр колінчатого вала dк=0.063 м.
Навантаження на підшипник сковзання кривошшіно-шатунногомеханізму, Рт, Н, розраховується за формулою:
/> (2.20)
де Т – обертальний момент, н·м; dк – діаметрколінчастого вала, м.
/>
Опорна ' поверхня підшипника сковзання, Fc, м2,розраховується за формулою:
/> (2.21)
де в-ширина великої головки шатуна, м.
/>
Питомий тиск на підшипниках сковзання, Р, н/м, розраховується заформулою:
/> (2.22)
Повинна виконуватись умова Р
/>
Р
Кругова швидкість колінчастого вала, υк, м/с,розраховується за формулою:
/> (2.23)
/>
При розрахунку підшипників на нагрів повинна витримуватись умова:
/> (2.24)
де [Рn·υ] = 24000–103 Н/м·с нормативнавеличина для бронзових підшипників.
/>
Розрахунок малої головки шатуна здійснюється на вигинання і стиснення.Напруга вигинання в небезпечному перетині, σи,н/м2, розраховується за формулою:
/> (2.25)
де lc – відстань між точками прикладання сил, м;
l – відстань від нейтральної вісі до до найбільш віддаленоговолокна, м;
lу – момент інерції перетину, м4.
/>
Момент інерції перетину, Iу, м4.розраховується за формулою:
/> (2.26)
де а – ширина головки, м;
в-товщина кінця головки в небезпечному перетині, м.
/>
Площа поперечного розтину кільця в небезпечному
перетині, F, м2, розраховується за формулою:
F=ά·в (2.27) F=0.042·0.004=0.000168м2
Напруга стиснення, σс, Н/м2розраховуєтьсяза формулою:
/> (2.28)
/>
Сумарна напруга в небезпечному перерізі, σ, н/м2,розраховується за формулою:
σ=σи+σс (2.29)
Сумарна напруга повинна бути меншою від σдоп длявуглецевих сталей.
σ=0.9018·108+1963·10-5=0.9019·108
0.9019·108н/м2н/м2
Питомий тиск пальця на підшипник, К, н/м2,розраховується за формулою:
/> (2.30)
де dn – діаметр пальця, м;
ln – довжина опори поверхні пальця напідшипнику, м.
/>
Питомий тиск пальця на опорні поверхні в повзуну, Ксм,н/м2 розраховується за формулою:
/>/> (2.31)
де l0– довжина опорного гнізда шатуна, м.
/>
Момент опору поперечного розтину кільця при вигинанні, W, н·м,розраховується за формулою:
/> (2.32)
/>
Момент вигибальний, Ми, н·м, розраховується за формулою:
/> (2.33)
де l – відстань між опорами пальця, м.
/>
Напруга вигибання, σи, н/м2,розраховується за формулою:
/> (2.34)
/>
Середнянапруга на зрізі, тср, н/м2. розраховується за формулою:
/> (2.35)
де Fp– площа поперечного розтину пальця, м2.
/>
Площа поперечного розтину пальця Fп, м2,розраховується за формуло:
/> (2.36)
/>
Максимальне піднімання клапана плунжерного блоку, hтах,мм, розраховується за формулою:
/> (3.37)
де n2 – частота оборотів колінчастого валу, об/хв.
/>
Умовабезударної роботи нагнітальних клапанів забезпечується при відношенні:
/> (2.38)
де Fк – площа клапана, м2;
Gк – маса клапана, кг;
V – продуктивністьгомогенізатора, м3/с;
∆Р –.перепад тиску. на клапані, МПа;
λ – відношення радіусу кривошипа до довжини шатуна;
z – число плунжерів, їпт.;
n2 – частота обертів колінчатого вала, об/с.
/>
Умовабезударної роботи всмоктувальних клапанів забезпечується при відношенні:
/> (2.39)
/>
Товщинатарілки клапана, hкл, мм, розраховується за формулою:
/> (2.40)
де σдоп– допустима напруга для матеріалів клапана, н/м2;
dкл– діаметр клапана, м;
Р –тиск гомогенізатора, Па.
/>
Зусилля пружини на закриття нагнітального клапана, Рпр,н, розраховується за формулою:
/> (2.41)
/>
Сила пружинипри робочій деформації, Рд, н, розраховується за формулою:
Рд=1.5·Рпр(2.42)
Рд=1.5·26=39н
Жорсткістьпружини, zпр, н/м, розраховується за формулою:
/> (2.43)
/>
Сила пружини при максимальній деформації, Рmax, н,розраховується за формулою
/> (2.44)
де δ– відносний інерційний зазор пружини стиснення.
/>
Діаметр проволоки, d, мм, розраховується за формулою:
/> (2.45)
де Д – діаметр пружини, м; [τ] – допустима напруга, н/м.
/>
Робоче число витків пружини, ір, розраховується заформулою:
/> (2.46)
де Gm.c.– модуль здвигу для сталі, н/м4;
d –діаметр проволоки
/>
Загальне число витків пружини, іо, розраховується заформулою:
іо=ір+ін(2.47)
де ін – неробоче число витків.
іо=2+2=4
Середній діаметр жирових кульок після гомогенізації, dСр,мКм, розраховується за формулою:
/> (2.48)
де Р –тиск гомогенізатора, мПа.
/>
Підвищення температури молока під час гомогенізації, ∆t, ºСрозраховується за формулою:
/> (2.50)
де Р – тиск гомогенізатора, Па; ρ – питома вага молока,кг/м3; с – теплоємкість молока, Дж/кгºс
/>
Діаметр отвору запобіжного клапану, Д3, м,розраховується за формулою:
/> (2.51)
де V– продуктивність гомогенізатора, м3/с;
Рг– тиск гомогенізатора, Па;
Рв– тиск всасування Па;
δв– відношення густини молока до густини води.
/>
Висотапіднімання запобіжного клапана, h3, м, розраховується за формулою:
h3=0.35·Д3(2.52)
h3=0.35·0.028=0.001 м
Зовнішній діаметр сідла запобіжного клапана, Дзов, м,розраховується за формулою:
Дзов=1.5·Д3(2.53)
Дзов=1.5·0.028=0.042 м
Потужність гомогенізатора, N,Вт, розраховуєтьсяза формулою:
/>/> (2.54)
де V– продуктивність гомогенізатора, м3/с; Р – тиск гомогенізатора Па;
η– механічний ККД гомогенізатора.
/>
Будоваі принцип дії обладнання
Гомогенізаторскладається з таких елементів як: зварна станина, корпус, привід, кривошипношатунний механізм, плунжерний блок, двохступенева гомогенізуюча головка, манометричнийпристрій, запобіжний клапан, системи змащування та охолодження. Станинавиготовлена з профільної сталі у вигляді рами облицьованої листовою сталлю тазакрита збоку щитами з отворами для охолодження електродвигуна. Електродвигунрозміщений всередені на рухомій плиті. Там же занаходиться коробка для підводуелектроенергії до електродвигуна а також три патрубки для охолоджуючої води. Збоку обертального шківа встановлено мікровимикачі, які зупиняють машину увипадку знімання щита під час роботи. Станина опирається на чотири ножки зпідкладками, що регулюються. Зверху на станині закріплено корпус в якомузнаходиться кривошипно-шатунний мехпнізм, система охолодження, фільтр системита система змащування. Дно корпусу нахилене до пробки зливу мастила. Корпусзакривається кришкою з віддушиною та двома ручками. Рівень мастила в корпусірегулюється вказівником рівня. Колінчатий вал встановлено в отворах блковинкорпуса, він отримує рух від електродвигуна змінного струму з короткозамкненимротором потужністю 45 кВт через клинопасову передачу, паси типу «В» сім штукдовжиною 3550 мм. Діаметр ведучого шківу 250 мм, веденого – 710 мм.Колінчатий вал обертається в конічних упорних підшипниках і перетворюєобертальний рух двигуна в обертально-поступальний рух плунжера. Плунжеркріпиться до повзуна за допомогою хвостовика, повзун до шатуна за допомогоюпальця. Продукт подається крізь всмоктувальний патрубок та сітчатий фільтр. Прирусі плунжера всмоктувальний клапан відходить від сідла і продукт і продуктзаповнює робочу камеру плунжерного блоку (нагнітальний клапан притиснутий досідла), при зворотньому русі всмоктувальний клапан притискається до сідла,нагнітальний відхиляється від сідла і продукт витискається в нагнітальну лініюплунжерного блоку. В гомогенізуючій головці продукт послідовно протискаєтьсякрізь два клапана, тиск яких регулюється силою тиску пружини, в ході чогожирові кульки дробляться.
Системазмащування складається з сітчастого фільтру грубої очистки, шестеренчатогомасляного насосу, системи трубопроводів і манометру. Підшипники ковзанняколінвалу змащуються шляхом нагнітання масла шестеренчатим насосом через каналв колінвалі, а також масло зорбрискується колінчатим валом, що обертається.
Системаохолодження складається з патрубків підведення і відведення води, змійовика надні корпусу та трубки з отворами над плунжерами. Аппарат охолоджуєтьсяциркулюючим маслом яке охолоджується змієвиком з холодною водою на дні корпусу.Плунжери охолоджуються шляхом розбрискування холодної води крізь отвори втрубці.
Експлуатаціяобладнання
Обслуговуючийперсонал повинен під час роботи проводити наступні операції.
1 Підготовкадо пуску.
Передпуском необхідно перевірити правильність складання, наявність загороджень,справність манометрів та амперметру, наявність заземлення, рівень мастила вкорпусі. Необхідно злити конденсат і подати воду в систему охолодження а такожрівномірність її розбрискування. Необхідно впевнитись що пружини клапанівгомогенізуючої голвки послаблені а за необхідності послабити.
2Пуск.
Переключитиавтоматичний перемикач на електрошкафу та запустити електродвигун. Необхыднопродезинфікувати апарат гарячою водою при температурі 80ºС та податипродукт. Потім тиск клапану другої сходинки гомогенізуючої головки доводять до25% від робочого, після чого тиск клапану першої сходинки виводять на робочий.
3Робота обладнання
Підчас роботи гомогенізатора тиск не повинен перевищувати 20 мПа. Подача продуктуповинна бути 6000 кг/год, що дорівнює продуктивності машини. Необхіднослідкувати за робочим шумом плунжерного блоку в якому не повинно бути сторинніхзвуків та стуків, якщо їх чути це свідчить про несправність обладнання. Такожтемпература плунжерного блоку не повинна перевищувати норму. Повинен бутипостійний рівень і иск масла. Крізь ущільнення, прокладки, манжети не повиненпротікати продкт, мастило.
4 Зупинкаобладнання
Повністюослабити пружини клшапанів першої та другої сходинки гомогенізуючої головки.Зняти тиск в манометричному пристрої. Після зниження тиску в плунжерному блоцідо нуля вимкнути електродвигун, систему змащування, закрити вентиль подачі водив систему охолодження, преключити автоматичний вимикач на електрошкафу.
5Миття
Гомогенізатормиють циркуляційним способом. Гарячою водою протягом 10–15 хвилин, потімпротягом 30–40 хвилин промивають 1–1,5% лужним розчином температурою 75–80ºСі полощуть теплою 40–50ºС водою до повного змивання лужного розчину. Примитті неможна використовувати кислотні розчини які руйнують плунжерний блок.
Періодичнорозбирають обидві сходинки гомогенізуючої головки, знімають кришки плунжерногоблоку, з якого виймають пружини, нагнітальні та всмоктувальні клапана. Всідеталі миють в хлорному розчині з додаванням тринатрійфосфату.
гомогенізатор обладнання продуктивністьмайонез
Модернізаціяобладнання
Оскількиплунжерний насос дає змінний пульсуючий тиск, який примушує коливатись пружинуклапану що негативно впливає на процес гомогенізації, одним з можливихваріантів є заміна його на установку яка складається з двох силивих циліндрів,один з яких входить в систему гідроприводу а другий використовується дляпродавлювання майонезу крізь калапан. Установка парацює наступним чином:шестеренчатий насос 1 через золотниковий розподільник 2 нагнітає масло всиловий циліндр 3, шток якого взаємодіє зі штоком циліндра виштовхувача. Прирусі поршня в циліндрі 4 відбувається всмоктування майонезу по лінії 5.всмоктувальний кран перекривається золотнік 2 переводиться в ліву позицію, ісистема працює на виштовхування. Тиск в системі регулюється за допомогоюпереливного клапана 6. У такій системі тиск постійний, клапан не коливається,діаметр подрібнених кульок жиру постійний, а значить висока якість продуктагарантовано.
Технікабезпеки
Гомогенізатор – це машина, яка працює під великим тиском, тому цейапарат відноситься до обладнання з підвищеною небезпекою. До монтажу,експлуатації та ремонту гомогенізатора пред’являються підвищені вимоги. Неможнапрацювати без манометра, залишати працюючий гомогенізатор без нагляду,працювати зі знятим огородженням. При появі підвищеного шуму та нехарактернихстуків забороняється проводити розбирання, ремонт чи наладку до повної зупинкимашини. Під час регулювання запобіжного клапану неможна стояти навпротирегулювальної гайки, а при роботі – навпроти плунжерів і першої сходинки гомогенізуючоїголовки. Перед пуском необхідно перевіряти всі різьбові з'єднання плунжерногоблоку. Тиск гомогенізації не повинен перевищувати межі показаної червоноюлінією на шкалі манометра.
Мій гомогенізатор має огородження рухомих шківів, перемикачі яківимикають його при відкриванні під час роботи. В цілях підвищення безпеки весьапарат буде розміщений в сталевому корпусі.
Охорона навколишнього середовища
Дляраціонального використання води гомогенізатор обладнаний системою оборотноговодопостачання. Тепла вода після охолодження машини насосом подається доградірні, де охолоджується шляхом розпилення у потоці повітря який підтримуютьвентилятори. З градірні охолоджена вода знову повертається до гомогенізатора, івикористовується для його охолодження.
Щобзменшити витрати на миючі розчини та воду, для гомогенізатора використовуютьсистему миття циркуляційного типу. Після миття лужний розчин та вода повертаютьсяназад до бачків циркуляційним насосом. І вже коли миючі розчини достатньозабрудненні їх зливають в каналізацію. А для того щоб захистити природні водивід забруднення, сточні води підприємства очищають.
Доскладу очисних споруд входять: бензо – та маслоловушки, решітки, пісколовки,відстійники, жириловушки, ілові та піскові площадки, метанник, хлораторна.
Переліквикористаних джерел
1. МірончукВ.Г., Орлов Л.О., Українець А.І. Розрахунки обладнання підприємств переробноїі харчової промисловості. Навчальній посібник. – Вінниця: Нова книга, 2004.
2. «Переробкапродукції рослинного і тваринного походження». Під редакцією А.В. Богомоловаі Ф.В. Перцевого. – СП: ГИОРД, 2001.
3 Малежик І. Ф. Процеси і апарати харчових виробництв – Київ:НУХТ, 2003
4 Гулий І.С. Обладнання підприємств переробної і харчовоїпромисловості – Київ: Нова книга, 2002
5. Справочник пооборудованию предприятий молочной
промышленности. – М.: Пищевая промьшшенность, 1992
6. О.В. Богомолов,П.В. Гурський, В.П. Богомолова «Курсове та дипломне проектування обладнанняхарчових і переробних підприємств». – X.: Еспада, 2004.
7. Красов Б.В. Ремонти монтаж оборудования предприятий молочной промышленности. – – М.: Пищевая промышленность,1982.
8 Розтроса Н.К. Курсовоеи дипломное проектирование
предприятий молочной промышленности. – М.: Агропромиздат, 1989.
9 Сурков В.Д.,Липатов Н.Н. Технологическое оборудованиє предприятий молочной промышленности.– М: Легкая промышленность, 1983.
10 Беляев В.В. Охранатруда и противопожарные мероприятия в мясной и молочной промышленности. – М.:Пищевая промышленность, 1983.
11 Душин И.Ф. Санитарно-техническиеустройства предприятий мясной и молочной промышленности. – М: Пищевая промышленность,1981.
12. Каталог:Машини, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающихотраслей. – М: Агро НИИТЗ ИИТО, 1990.
13А.А. Курочкин, В.В. ЛяшенкоТехнологическое оборудование для переработки продукции животноводства – Москва«Колос» 2001.
14. А.А. МухінГомогенізатори для харчової промисловості – М: Харчова промисловість. 1976.
15www.normit.ru/menu/na_sklade.php
16 www.pump.kiev.ua/
17upakjour.com.ua/ru/partners/packing/
18 uk.wikipedia.org/wiki