Бродильная промышленность. Технологическое оборудование

Определяем характер течения жидкости в трубопроводе

. (18)

т.е. режим течения жидкости турбулентный. Примем величину абсолютной шероховатости равной для новых стальных труб (c. 14 [8]).

Определяем величину относительной шероховатости труб

. (19)

Для выбора расчётной зависимости для нахождения коэффициента вычисляем следующие отношения: ; ; , т.е .

Таким образом в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчёт проводим по формуле

(20)

Определяем значения коэффициентов местных сопротивлений . На всасывающей линии имеются следующие виды местных сопротивлений:

– вход в трубу с острыми краями: [8];

– колено с углом : при [8];

– вентиль нормальный при полном открытии: при [8];

– выход из трубы: [8].

На нагнетательной линии имеются следующие виды местных сопротивлений: вход в трубу с острыми краями: [8];

– колено с углом : при [8];

– вентиль нормальный при полном открытии: при [8];

– выход из трубы: [8].

Тогда

Принимаем длину трубопровода равной .

Тогда потери давления определяем по формуле

(21)

Потери давления, связанные с подъёмом на геометрическую высоту . Принимаем геометрическую высоту подъёма жидкости равной . Тогда потери давления равны

. (22)

Тогда давление, развиваемое насосом, будет равно

.

4.4.5 Подбор насоса

Определяем потребный напор насоса

(23)

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого КПД, компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Определяем полезную мощность насоса

. (24)

Принимая КПД передачи и КПД насоса , найдём мощность на валу двигателя:

. (24)

Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки СД 16/25, для которого при оптимальных условиях работы ; ; частота вращения вала ; тип электродвигателя АИР 112МВ6/950; мощность двигателя ; габаритные размеры насоса: .

Определим предельную высоту всасывания для выбранного насоса. Рассчитаем сперва запас напора на кавитацию

. (25)

По таблицам давлений насыщенного водяного пара найдём, что при давление насыщенного водяного пара (Приложение 5 [7]). Приме, что атмосферное давление равно , а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода. Тогда предельная высота всасывания равна

(26)

где потер напора во всасывающей линии:

, (27)

здесь - длина всасывающей линии; сумма коэффициентов сопротивления на линии всасывания:

. (28)

Таким образом, расположение насоса на высоте 1 м над уровнем воды в ёмкости вполне возможно.

Определяем потребный напор насоса

Подбор циркуляционного насоса

Определяем значения коэффициентов местных сопротивлений . На всасывающей линии имеются следующие виды местных сопротивлений:

– вход в трубу с острыми краями: [8];

– три колена с углом : при [8];

– вентиль нормальный при полном открытии: при [8];

– выход из трубы: [8].

На нагнетательной линии имеются следующие виды местных сопротивлений: вход в трубу с острыми краями: [8];

– четыре колена с углом : при [8];

– выход из трубы: [8].

Тогда

Принимаем длину трубопровода равной .

Тогда потери давления определяем по формуле

Принимаем геометрическую высоту подъёма жидкости равной . Тогда потери давления, связанные с подъёмом жидкости на геометрическую высоту равны

. (22)

Тогда давление, развиваемое насосом, будет равно

.

Требуемая производительность насоса циркуляции определяется кратности циркуляции. Для разрабатываемой установки кратность циркуляции составляет 0,7, тогда требуемая производительность насоса равна .

Определяем полезную мощность насоса

. (24)

Принимая КПД передачи и КПД насоса , найдём мощность на валу двигателя:

.

Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки СД 16/10б, для которого при оптимальных условиях работы ; ; частота вращения вала ; тип электродвигателя АИР 112МВ6/950; мощность двигателя ; габаритные размеры насоса: .

4.4.6 Учёт влияния концентрационной поляризации

Определим наблюдаемую селективность выбранной мембраны с учётом явления концентрационной поляризации по уравнению

, (29)

где - коэффициент массоотдачи, м/с, - удельная производительность, рассчитанная по уравнениям переноса с учетом КП, м/с.

Коэффициент массоотдачи находят из диффузионного критерия Нуссельта, отсюда

, (30)

где - диаметр канала, м; D - коэффициент диффузии, м2/с, принимаем коэффициент диффузии для дрожжевых клеток .

Критерий Рейнольдса

. (31)

Так как критерий Рейнольдса , то значение можно рассчитать по уравнению:

, (32)

где коэффициент, учитывающий отношение : при ([8]).

Тогда из уравнения (29) наблюдаемая селективность

. (33)

Величина КП определяется из выражения:

. (34)

4.4.7 Подбор ёмкостного оборудования

Подбираем тип ёмкости: так пиво в ёмкости хранится без избыточного давления, то принимаем цилиндрическую вертикальную форму ёмкости с плоским днищем. Ёмкость снабжена: нижними сливами, штуцерами для заполнения, люками-лазами для осмотра и чистки, штуцерами для размещения приборов (уровнемеров и термометров). Ёмкость устанавливается на ровной площадке.

Объём жидкости в ёмкости определяется из уравнения

, (35)

где - время пребывания жидкости в ёмкости.

Геометрический объём жидкости больше рабочего на 10-15 %, т.е. объём ёмкости: .

5. Монтаж, эксплуатация и ремонт микрофильтрационной установки

5.1 Аппарат микрофильтрационный

Порядок установки. Монтаж установки осуществляет завод-потребитель при участии завода-изготовителя.

Установку необходимо устанавливать в производственных помещениях на фундаменте, выставив по уровню и закрепив на анкерных болтах М12 (4 шт.). Монтаж аппарата осуществляется в следующей последовательности:

1) согласно схеме гидравлической и сборочному чертежу установить снятые при транспортировке части установки;

2) подключить установку к сети исходной воды, к сети технологического оборудования;

3) заземлить установку;

4) соединить силовой шкаф электрической связью с источником электроэнергии.

Подготовка к пуску. Произвести внешний осмотр установки. Убедиться, что все трубопроводы и составные части установки находятся в исправном состоянии и надёжно соединены. Подготовка к пуску осуществляется в следующей последовательности:

1) проверить наличие и надёжность заземления;

2) проверить, открыты ли вентили;

3) проверить расположение установки (задатчика граничных значений) на реле давления;

4) заполнить насос водой согласно «Руководству по монтажу и эксплуатации» насосов CR фирмы Грундфос;

5) проверить подключение установки к источнику электроэнергии;

6) включить тумблер «Сеть» пульта силового;

7) произвести программирование электронного контроллера согласно «Руководству по монтажу и эксплуатации» в соответствии с требованиями производства;

8) нажать кнопку «ON» электронного контроллера, после чего начнёт открываться кран с электроприводом. Открывание крана происходит в течение ?55сек., после чего включится насос;

9) проверить наличие течей в системе трубопроводов. Если они имеются, отключить установку клавишей «OFF» на контроллере, отключить тумблер «Сеть» на пульте силовом; устранить течи;

10) вентилями установить необходимый расход концентрата и фильтрата.

Проверка срабатывания блокировок производится при первом пуске, а в дальнейшем 1 раз в год.

Блокировка по температуре. Согласно «Руководству по монтажу и эксплуатации» контроллера электронного необходимо запрограммировать температуру, меньшую, чем температура воды. При срабатывании этой блокировки отключится насос, а на контроллере высветится надпись «STOP». После проверки необходимо запрограммировать значение температуры 45оС.

Блокировка по давлению. На реле давления необходимо сместить датчик верхнего значения до значения 10 кгс/см2. При срабатывании этой блокировки отключится насос, а на контроллере высветится надпись «Over pressure».

Порядок работы. Установку обслуживает один оператор, прошедший инструктаж по технике безопасности и изучивший настоящий паспорт. Порядок эксплуатации установки следующий:

1) запустить установку;

2) включить тумблер «Сеть» на силовом пульте;

3) нажать клавишу «ON» на контроллере электронном; кран в течение ?55с откроется, после чего включится насос.

При работе установки должны контролироваться следующие параметры:

1) температура воды;

2) удельная проводимость фильтрата;

3) давление исходной воды на выходе из насоса на входе в модули;

4) давление концентрата;

5) расход фильтрата;

6) расход концентрата.

Все параметры, а также время непрерывной работы установки необходимо регистрировать в отдельном журнале и предъявлять предприятию-изготовителю в случае рекламации на оборудование. Записи в журнале производить два раза в смену. Отключение установки осуществляется в следующей последовательности:

1) выключить установку нажатием клавиши «OFF» на контроллере, после чего закроется кран;

2) выключить тумблер «Сеть» на контроллере.

Загрязнение мембранного элемента определяется изменением параметров работы установки. Критерии оценки необходимости проведения промывки элементов указаны в «Бюллетене технического обслуживания ЭРО» фирмы. Там же указаны составы промывочных растворов в зависимости от вида загрязнения.

Техническое обслуживание. Перечень работ различных видов технического обслуживания приведён в таблице 3.

Техническое обслуживание насоса производится на основании руководства по монтажу и эксплуатации насоса.

Таблица 3 - Перечень работ технического обслуживания

5.2 Центробежный насос СД 16/25

Порядок установки. Распаковать насос и убедиться в отсутствии повреждений.

Проверить комплект поставки.

Подсоединить насос к трубопроводам. Соединение трубопроводов с насосом уплотнить прокладками.

Трубопроводы и запорная арматура должны быть выполнены из материалов, не загрязняющих исходную.

Подготовка к работе. Произведите внешний осмотр насоса и убедитесь в отсутствии повреждений. Закрыть краны, и вентиль.

Медленно открыть кран и подать воду на вход в насос. Открыть кран на выходной магистрали и включить электродвигатель.

Пользуясь руководством, установить на управляющий клапан блок управления. Произвести программирование блока управления согласно руководству.

Порядок работы. Проверить закрытие вентиля на выходном трубопроводе. Открыть вентиль на входном трубопроводе и подать в насос воду. Открыть выходной вентиль. После окончания работы перекрыть вентиль подачи воды в насос.

Техническое обслуживание. Возможные неисправности и методы их устранения приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Возможные неисправности и методы их устранения

Перечень работ различных видов технического обслуживания приведен в таблице 5.

Таблица 5 - Перечень работ различных видов технического обслуживания

Заключение

В основу курсового проекта легла разработка микрофильтрационного аппарата на основе полых волокон для концентрирования остаточного лагерного осадка с целью рекуперации избыточных дрожжей для их дальнейшей переработки и очистки ситочных вод. Разработанный аппарат позволяет поддерживать требуемую производительность на заданном уровне с помощью ультразвука.

Внедрение разработанного объекта в линию производства «живого» пива позволит добиться улучшения экологической обстановки в связи с решением проблемы рекуперации избыточных дрожжей.

Список использованных источников

1. Кунце В., Мит Г. Технология солода и пива: пер. с .нем. - СПб., Изд-во «Профессия», 2003. - 912 с., ил.

2. Брык М. Т. и др. Мембранная технология в пищевой промышленности/ М. Т. Брык, В. Н. Голубев, А. П. Чагаровский. - К.: Урожай, 1991. - 224 с.

3. Пат. 2182514 РФ, МКП B01D63/00. Аппарат для фильтрации жидкостей/ Александрин А.П., Комягин Е.А., Мынин В.Н., Терпугов Г.В.

4. Пат. 2179061 РФ, МПК B01D63/00. Способ и устройство для мембранной фильтрации (варианты)/ Соловьёв А. П.; заявл. 12.08.2000; опубл. 02.10.2000.

5. Пат. 2141866 РФ, МКП B01D63/06. Мембранный аппарат/ Десятов А. В., Инкин А.И., Сидорин Г.М.; ЗАО НПО «Энергетические и космические технологии», Федеральное гос. унитарное предпр. «Исследоват. Центр им. М.В. Келдыша»; заяв. 01.10.1998; опубл. 27.11.1999.

6. Пат. 1775145 СССР, МКП B01D63/16/ Мембранный аппарат/Н.С. Орлов, А. Ш. Шаяхметов, А.Г. Бородкин; Московский химико-технологический институт им. Д.И. Менделеева; заявл. 12.02.1990; опубл. 15.11.1992.

7. Балашов В.Е., Кретов И.Т., Антипов С.Т. Практикум по расчётам технологического оборудования предприятий бродильной промышленности. - М.: Колос, 1992. - 208 с., ил.

8. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. - 496 с.

9. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2 кн./В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов и др.; Под ред. В.Г. Айнштейна. М.: Университетская книга; Логос; Физматкнига, 2006. Кн. 1. 890 с., ил.

10. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2 кн./В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов и др.; Под ред. В.Г. Айнштейна. М.: Университетская книга; Логос; Физматкнига, 2006. Кн. 2. 872 с., ил.

11. Курсовое проектирование технологического оборудования: учеб пособие/В.Е. Игнатов, С.В. Шахов, В.М. Кравченко, Е.В. Вьюшина; Воронеж. гос. технолог. Акад. Воронеж, 2005. - 75 с.

12. Гальперин Д.М., Миловидов Г.В. Технология монтажа, наладки и ремонта оборудования пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1990. - 399 с.

13. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1: Учеб. Для вузов/С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. Акад. РАСХН В. А. Панфилова. - М.: Высш. Шк., 2001. - 703с.: ил.

Страницы: 1, 2, 3