1.1 Классификация оборудования.

Классификация оборудования может быть проведена по следующим признакам:

По признаку общности функций выполняемых в процессе переработки сырья можно выделить три основные группы оборудования:

1. Для выполнения подготовительных операций.

2. Для выполнения основных операций.

3. Для выполнения отделочных и финишных операций.

________________________________________________________Окончание 2-ой лекции

Все технологическое оборудование делится на машины и аппараты.

В машинах осуществляется механическая обработка сырья или полуфабрикатов, путем воздействия на них рабочим органом машины за счет преобразования механической энергии.

В аппаратах осуществляются тепловые, электрические, физико-химические, биохимические и другие воздействия, которые вызывают изменения физических, химических свойств либо агрегатного состояния обрабатываемых продуктов. Характерным признаком аппаратов является наличие рабочей камеры.

В свою очередь машины и аппараты бывают непрерывного и периодического действия. Машины и аппараты непрерывного действия характеризуются тем, что выполнение всех операций, необходимых для нормального течения процессов, осуществляется при непрерывном перемещении обрабатываемых продуктов, без остановок оборудования.

В машинах и аппаратах периодического действия основные операции выполняются с перерывами на загрузку сырья, выгрузку полуфабрикатов или обработанных материалов.

Как правило машины и аппараты непрерывного действия менее метало- и энергоемки, отличаются простотой конструкции высокой удельной производительностью.

В машинах усилия на рабочие органы в большинстве случаев создаются за счет преобразования механической энергии в механическую работу. Взаимодействие между обрабатываемым объектом и рабочими органами характеризуется кинематическими (относительными скоростями движения ) и силовыми (технологическими усилиями) параметрами.

Основные рабочие устройства аппаратов как правило неподвижны. Энергия в аппарате передается от ее источников к рабочим устройствам, с которыми взаимодействует обрабатываемый объект. Иногда аппараты включают вспомогательные механические устройства для транспортировки обрабатываемых материалов, интенсификации процессов и др.

Структурные схемы транспортных и транспортно-технологических машин.

Все машины подразделяются по своему назначению на две большие группы. Одна группа – машины двигатели, которые тот или иной вид энергии преобразуют в механическую энергию. Сюда относятся электрические , тепловые, гидравлические и другие двигатели.

Другая группа – рабочие машины, предназначенные для выполнения той или иной полезной работы. К ним относятся технологические машины, выполняющие определенные технологические операции по переработке сырья и превращению его в готовый продукт. Транспортные машины , которые служат для перемещения сырья , полуфабрикатов, изделий , пассажиров (например автомобильный транспорт), подъемники, конвейеры и т.д. Таблица1

Все машины можно классифицировать по группам, исходя из сходства устройства и принципа действия. При этом из каждой группы можно выбрать типичного представителя – как образец, и с его помощью уяснить общие принципы устройства и действия машин всей группы. Рис 1 – автомобиль – двигатель – двигатель, коробка передач – передаточный механизм. Колеса – исполнительный механизм.

Рис. 2 – токарный станок – электродвигатель – коробка передач – зажимной патрон.

Рабочая машина, как правило состоит из нескольких механизмов , которые выполняют разные роли. Современные машины это тоже сложная система целесообразно взаимодействующих устройств , объединенных в один агрегат.

Как правило , машина содержит двигатель, который приводит в движение рабочий орган машины (или исполнительный механизм ) и передаточный механизм от двигателя к исполнительному органу. Исполнительным могут быть колеса автомобиля, лебедка подъемного крана, сито протирочной машины и т.д. В качестве передаточного механизма может быть коробка передач автомобиля или токарного станка, цепь конвейера или ременная передача рассеивающего агрегата. Кроме указанных, во многих машинах современного производства имеется система управления, при помощи которой управляют работой машины, то есть контролируют операции, ведут наладку процесса и т.д.

Таким образом все транспортные и транспортно – технологические машины имеют практически одну и ту же конструктивную схему : двигатель -передаточный механизм -исполнительный механизм. Схема 3

Требования, предъявляемые к технологическому и транспортному оборудованию

Несмотря на большое разнообразие машин, аппаратов и механизмов транспортного и транспортно технологического назначения и соответственно различных требований к ним, существуют обобщенные принципв перспективного проектирования, которые являются общими для всех видов машин, независимо от назначения. Такие требования заключаются в следующем:

1.Должна быть обеспечена минимальная длина кинематической цепи и приближение энергоносителя к рабочему звену.

2. Должно быть минимальное количество изменений рода движений звеньев в рабочих частях машин и механизмов.

3.Должна обеспечиваться максимальная регулируемость по силовым и скоростным параметрам машин и аппаратов в соответствии с требованиями технологического процесса.

4.Должно быть максимальное сокращение весового баланса т.е. машина или аппарат должны иметь минимальный вес, но при этом обладать достаточной прочностью и жесткостью..

5. Нужно по возможности сокращать энергетический балласт, т.е. машина или агрегат не должны обладать избыточной мощностью и как следствие этого не должны потреблять не обоснованно большое количество энергии.

6. Унификация и стандартизация деталей и узлов машин. Должно быть учтено максимально широкое применение стандартизованных деталей и изделий. Это повысит технологичность, а следовательно увеличит производительность и удешевит производство, ускорит и упростит ремонт машин, сократит набор запасных деталей.

7.Вредное воздействие на человека и окружающую среду должны быть сведены к минимуму.

Несмотря на разнообразие технологий машинно-аппаратного оформления, общим является то, что в линиях технологической обработки организован поток преобразования исходного сырья в продукт. Технологический поток состоит из различных технологических операций преобразования исходного сырья и процессов транспортировки его от операции к операции таким образом обеспечивающим две функции – обработка объекта (технологическая операция) и подача объекта обработки в рабочую зону(транспортный процесс). Комбинация технологического и транспортного процессов приводит к формированию четырех классов операций и соответственно четырех классов машин.

Для машин первого класса характерно прямое противоречие между транспортным и технологическим движением. Технологическая обработка в этих машинах происходит только после завершения транспортного движения (подачи предмета обработки в рабочую зону). То есть одно движение прерывается другим. К этому классу принадлежит большинство существующих станков, прессов, аппаратов для обработки дискретных предметов. Производительность машин 1 класса определяется длительностью Tu цикла :

П= = =

Где

П – производительность машин

Tц – длительность цикла

Ттех – время технологической обработки

Ттр – время транспортного движения

Lтех, Lтр – значения технологических и транспортных перемещений

Vтех, Vтр – технологические и транспортные скорости

Чтобы повысить производительности машины 1 класса необходимо сократить Ттек и Ттр за счет увеличения скорости Vtex иVтр, а это часто невозможно. Увеличение Vтр ограничивается допустимыми значениями ускорения, а увеличение Vtex ограничивается допускаемыми значениями, определяемыми характером технологической операции. Это противоречие является тормозом в повышении производительности машин 1 класса.

Для машин второго класса характерно совпадение транспортного и технологического движений. Транспортное движение становится непрерывным , а транспортная скорость Vтр и технологическая скорость Vtex равны между собой. Производительность машин второго класса определяется длительностью цикла обработки Tц

Где:

П- производительность

h- размер матрицы.

Vтех, Vтр – технологические и транспортные скорости

Чтобы повысить производительность машин второго класса необходимо увеличить транспортную скорость , но так как она равна технологической, то повышение производительности ограничивающееся допустимыми значениями технологической скорости, которая обусловлена технологическими свойствами обрабатываемого предмета. Важным преимуществом машин второго класса является высокая производительность совместимая с оптимальными динамическими условиями работы механизмов.

Машины третьего класса отличаются тем, что скорость технологической обработки и скорость транспортировки независимы друг от друга. В этих машинах обработка осуществляется в процессе непрерывного транспортирования предметов обработки совместно с обрабатывающим инструментом через рабочую зону машины по какой либо замкнутой траектории. Машины, созданные по этому принципу, получили название роторных машин, так как производственный процесс был организован как вращательное движение.

Производительность машин третьего класса определяется как :

Скорость транспортировки в машинах третьего класса не ограничивается технологической скоростью , поэтому повышение производительности связано только с увеличением транспортной скорости , то есть увеличение длины технологической зоны. В операциях третьего класса можно достичь высокой производительности без использования больших ускорений в механизмах привода.

Использование машин третьего класса весьма перспективна , так как при высокой производительности могут быть сохранены оптимальные технологические и динамические режимы, которые обуславливают технологическую и конструктивную надежность машины. При этом обеспечивается стабильные качества продукции и минимум простоев, что обеспечивает максимальный коэффициент использования машин и аппаратов. Машины третьего класса наиболее пригодны для организации потока. Для машин третьего класса характерна не только независимость скорости транспортного движения от скорости технологической, но и независимость от других параметров технологической операции.

В машинах четвертого класса обработка осуществляется в процессе массового транспортирования предметов в произвольном положении через рабочую зону машины. Понятие обрабатывающего инструмента, меняется на понятие «обрабатывающая сфера», которая осуществляет технологическое воздействие непосредственно на весь поток предметов обработки проходящим через рабочую зону машины.

Производительность машин 4 класса определяется длительностью цикла выхода одного объекта обработки и количества объектов в сечении потока.

П= n (

Где h – шаг объекта в направлении вектора скорости.

Повышение производительности машин 4 класса может быть достигнуто как в результате увеличения транспортной скорости (при соответствующем удлинении зоны обработки), так и в результате увеличения в поперечном сечении потока количества объектов. Таким образом, маши ны четвертого класса могут иметь любую заданную производительность.

Рассматривая все классы машин можно утверждать , что наиболее эффективны и производительны только машины 3 –го и особенно 4-го класса , так как они в наиболее полной форме соответствуют требованиям высшей формы автоматизма и непрерывности потока.

Однако далеко не все технологические превращения исходного продукта возможно осуществить в операциях 4 класса. Это касается операций формообразования, дозирования и других процессов. Поэтому принципиальной основой для создания машин нового поколения с комплексной автоматизацией, являющиеся операциями 3 класса и соответствующие им роторные и роторно-конвейерные линии. Именно они не содержат в своей природе противоречие, присущее всем остальным технологиям: производительность – качество. Как правило рост производительности ведет к снижению качества и наоборот. Именно в этом заключается препятствие к повышению производительности современных технологических линий базирующихся на операциях первого и второго классов.

Современные технологии разрабатываются без учета того операции какого класса будут в ней задействованы. В результате этого технологический поток представляет собой набор операций разных классов. С этой точки зрения развитие такой технологии носит тупиковый характер. По видимому, целесообразно еще на первых этапах разработки технологий предусматривать возможность ее реализации в операциях третьих и четвертых классов.

Современные технологические потоки далеки от совершенства по всем показателям. Скорость потока при функционировании оборудования не постоянна на различных участках , функционирование потока прерывается из за вмешательства человека. Плотность потока неодинакова на всех участках и мала в следствии больших расстояний между объектами обработки, а их положение не является оптимальным.

Требования к идеальному потоку и реальное состояние оборудования технологических линий позволяет сформулировать основные проблемы идеального технологического потока.

___________________________________________________________________________

Первая проблема – осуществление одинаковой производительности на всех операциях, объединенных в поток. При неодинаковой производительности каждой операции, операция простого перемещения превращается в распределение на несколько потоков при переходе от более производительных машин к менее производительным или наоборот – слияние нескольких потоков в один общий технологический поток. Это приводит к значительному удорожанию машинно- аппаратного комплекса. Решение проблемы неодинаковой производительности заключается в устранении зависимости качества продукции от скорости технологического потока. Только это позволит иметь на всех операциях одинаковую свободно выбираемую производительность

Вторая проблема – сохранение коэффициента использования машин при увеличении числа объединяемых в технологический поток операций. Эта проблема состоит в том, что при объединении существующих машин и аппаратов в линию, остановка одной из них приведет к остановке всей линии, и как следствие – к снижению ее коэффициента использования. Очевидно , что начиная с некоторого числа операций нецелесообразен переход от раздельных машин к линиям.

Не является решением вопроса и создание запасов , позволяющей каждой машине работать независимо от остановок других . Применение накопителей вызовет резкое удорожание стоимости передающих устройств. Кроме того, применение накопителей увеличит время производственного цикла, увеличит необходимые размеры площадей производственного помещения, а так же увеличит объем незавершенного производства.

Третья проблема – универсальность машин и аппаратов, позволяющих обрабатывать сырье с различными физико-механическими свойствами и выпускать изделия разной формы. Машины и аппараты, а тем более поточные линии обычно обеспечивают производство лишь одного конкретного изделия, данной геометрической формы из одного набора сырья. Снятие с производства данного продукта и переход к выпуску другого, приводят к прекращению использования линии и необходимости создания новой. Решение проблемы универсальности машин и аппаратов состоит в создании линий, осуществляющих одновременное изготовление различных номенклатур изделий, что обеспечит равномерный выпуск каждой номенклатуры и устранит частые переналадки технологических линий.

Четвертая проблема – непродолжительность времени выпуска конкретного продукта, обусловленная малой потребностью. Ее решение предполагает обеспечение универсальности линий относительно исходного сырья и формы изделия. Смена объектов производства может стать настолько частой, а периоды производства настолько короткими, что переоснастка машин будет приводить к недопустимым снижениям коэффициента использования и фактической производительности технологической линии. Решение проблемы состоит в полном устранении потерь рабочего времени при переходе к выпуску на линии нового продукта за счет автоматизации смены рабочих органов машин без прекращения нормального движения технологического потока.

Пятая проблема – состоит в том, чтобы созданный идеальный технологический поток был рентабельным. Переход к идеальной системе машин часто технически возможен, но экономически нецелесообразен, так как затраты могут быть больше экономического эффекта от эксплуатации. Для объединения технологических машин в высокоэффективную линию нужны межоперационные транспортные, управляющие, контролирующие и другие вспомогательные устройства. Все эти устройства не повышают производительности, а стоимость их почти такая же как стоимость самих технологических машин, что приводит к удорожанию линии и соответственно к удлинению срока ее эксплуатации настолько, что она изнашивается физически , а чаще морально раньше чем окупается.

Таким образом, для обеспечения эффективности разрабатываемой системы машин и аппаратов необходимо использовать такие технологические машины, производительность которых может быть любой и определяться экономической окупаемостью.

Классификация технологического оборудования

По характеру воздействия на обрабатываемый продукт можно выделить четыре основные группы технологического оборудования:

1. Для механической обработки .

2. Для тепловой обработки

3. Для электрофизической обработки

4. Для химической и биологической обработки.

Технологическое оборудование для ведения механических и гидромеханических процессов подразделяется на следующие типы:

1. Оборудование для мойки (сахарной свеклы, тары, деталей машин, двигателей, кузовов машин).

2. Оборудование для очистки и сепарирования (камнеотделители, сепараторы воздушные, картофелечистки, дробилки для винограда)

3. Оборудование для инспекции и калибрования (инспекционные транспортеры, калибрующие устройства).

4. Оборудование для измельчения продуктов (дробилки, мельницы, мясорубки)

5. Оборудование для разделения жидкостных сред (фильтры, сепараторы, центрифуги)

6. Оборудование для смешивания различных веществ (мешалки, миксеры, месильные машины)

Технологическое оборудование для тепловой обработки подразделяется на следующие типы:

1. Аппараты для темперирования (аппараты для нагревания, выпарные аппараты, автоклавы).

2. Аппараты для сушки (зерносушилки. аппараты с кипящим слоем)

3. Аппараты для выпечки и обжарки пищевых сред (печи c электрообогревом, СВЧ установки)

4. Аппараты для охлаждения (охладители, морозильники)

5. Аппараты для диффузии и экстракции

6 .Ректификационные установки.

Технологическое оборудование для ведения биотехнологических процессов

1. Аппараты для созревания молочных продуктов.

2. Аппараты для посола мяса

3.Аппараты для посола рыбы.

Технологическое оборудование для упаковки пищевой продукции

1.Аппараты для дозирования пищевых продуктов

2. Аппараты для завертывания штучных изделий.

3.Аппараты для фасования сыпучих и штучных изделий.

4.Оборудование для фасования жидких продуктов.

К оборудованию, выполняющему подготовительные операции относятся: транспортное, подъемно транспортное оборудование которое подразделяется на:

1.Транспортное оборудование

1.1. Ленточные конвейеры

1.2 .Цепные конвейеры

1.3. Винтовые конвейеры

1.4. Пневмотранспорт

2. Подъемно транспортное оборудование:

2.1. Погрузчики и штабелеры

2.2. Подъемники и тельферы

2.3. Мостовые, башенные, консольные подъемные краны

2.4. Подъемно-транспортное и подъемно-смотровое оборудование для автомобильного транспорта.

3.Технологическое оборудование автомобильного транспорта

3.1. Оборудование для смазки, промывки, и заправки автомобилей маслами, воздухом, рабочими жидкостями.

3.2. Оборудование, приборы. Приспособления и инструмент для выполнения монтажно-демонтажных, разборочно-сборочных и ремонтных работ.

3.3 Контрольно-диагностическое оборудование для ремонта автомобилей.

3.4. Шиномонтажное и шиноремонтное оборудование.

4. Рабочие технологические машины применяемые для ремонта оборудования

4.1 Станки для механической обработки

4.2 Пресса и гильотины

4.3 Аппараты для сварки

Технологическое оборудование для ведения механических и гидромеханических процессов

Оборудование для мойки.

Моечное оборудование рассмотрим в двух аспектах :

1.моечное оборудование для автомобильного сервиса.

2.моечное оборудование для пищевой и перерабатывающей отрасли

Моечное оборудование для автомобильного сервиса.

Работа автомобилей в различных погодных и дорожных условиях сопровождается различного рода загрязнениями кузова и шасси. Под влиянием загрязнений происходят необратимые изменения физических и химических свойств лакокрасочных покрытий. Воздействие загрязнений усиливается под влиянием деформаций и вибраций кузова, в результате чего на поверхности образуются микротрещины, что ведет к обнажению металла и его последующей коррозии. Нижние поверхности автомобиля загрязняются глинистыми, песчаными, органическими и другими примесями, образующими прочную пленку, что затрудняет осмотр и проведение необходимых работ. Регулярная мойка автомобиля способствует сохранения окраски и как следствие - поддержанию эксплуатационных качеств автомобиля на должном уровне.

Моечное оборудование для пищевой и перерабатывающей отрасли.

Процесс мойки в перерабатывающей отрасли используется для очищения сельскохозяйственного сырья и тары от посторонних примесей и для подавления жизнедеятельности микроорганизмов, входящих, как правило в состав загрязнений. Чистота отмываемых поверхностей определяется по отсутствию следов загрязнений, отсутствию остатков моющих средств и по количеству микроорганизмов на них. Для мойки сырья и тары используется обычная проточная или оборотная водопроводная вода с добавлением дезинфицирующего состава. Из многообразия моечных машин наибольшее распространение получили лопастные, ленточные, барабанные, вибрационные, комбинированные, элеваторные, щеточные. Выбор моечной машины определяется структурно механическими и прочностными свойствами растительного сырья, а так же характером загрязнений на поверхности сырья.

Требования, предъявляемые к моечным машинам –

1.Высокая степень чистоты отмываемых объектов

2.Исключение порчи сырья или боя и деформации тары

3.Минимальны расход воды и энергии,

4.Простота изготовления и обслуживания

5.Высокая эксплуатационная надежность,

6.Минимально возможные габариты и вес.

Классификация моечного технологического оборудования для перерабатывающей отрасли

1. В зависимости от характера производства:

1.1 Действующие непрерывно

1.2. Действующие периодически

2. В зависимости от вида обрабатываемых объектов

2.1.Для мойки сырья

2.2 для мойки тары

3. По типу устройств перемещающих отмываемые объекты

3.1. Линейные

3.2. Барабанные

4.По способу воздействия моющей среды

4.1.Шприцевые

4.2 Отмочные

4.3.Отмочно-шприцевые.

Оборудование для мойки.

Оборудование для мойки плодов и овощей

Линейные моечные машины КУВ-1 предназначаются для мойки различных овощей и плодов (кроме корнеплодов, для которых требуется предварительная отмочка)

Машины снабжены нагнетателем воздуха , что позволяет мыть овощи и плоды как с мягкой , так и с твердой оболочкой.

Устройство : моечная машина КУВ-1 состоит из ванны – 1, транспортерного полотна – 2, душевого устройства – 3, и привода – 4.

Основное транспортерное полотно выполнено из дюралюминиевых роликов диаметром 75 мм. Кроме того машина комплектуется вторым, сменным пластинчатым транспортерным полотном для работы на мелком продукте.

Принцип работы: плоды поступают в моечное пространство ванны непрерывно. Для более интенсивной мойки в нижней части моечной ванны создается бурление посредством подводимого от нагнетателя сжатого воздуха. Вымытый продукт из моечного пространства перемещается вверх наклонным транспортером, где окончательно очищается путем ополаскивания водой из душевого устройства. Далее выгрузка вымытого продукта производится через лоток. Для качественной промывки под душевым устройством высота слоя продукта, поднимаемая транспортером регулируется заслонкой. Для первоначального наполнения ванны водой на ее боковой стенке предусмотрен патрубок с вентилем. Излишек воды, поступающий из душевого устройства, сливается через сливную щель. В случае сильного загрязнения воды в моечной ванне производят слив грязной воды через спускной кран, после чего производят чистку ванны через грязевой люк и боковые окна.

Расчет:

Производительность линейных моечных машин определяется по формуле:

П=b h f p v

Где b – ширина рабочей части транспортера

h – высота слоя сырья

f – коэффициент использования транспортера

p- насыпная плотность сырья кг/м³

v- скорость движения транспортера м/с

Единицы измерения : П = м · м · кг/м³ ·м/сек = кг/сек

Время отмочки сырья

T=Wp/П

Где W-полезная вместимость ванны W(м³)

p- насыпная плотность сырья кг/м³

П – производительность

Единицы измерения :Т = м³· кг/м³ /( кг/сек ) = сек.

Мощность электродвигателя для привода нагнетателя воздуха N

N=10³WP/ ŋ

Где - W- расход подаваемого воздуха ( м³/сек)

P – необходимый напор (Па)

ŋ – КПД нагнетателя

Единицы измерения : м³ /сек · Па /

Мощность для привода насоса подающего жидкость к душевым устройствам

N=10³ Q P/ ŋ

Где Q-расход жидкости в м³/сек

Р – напор жидкости у насоса (Па)

ŋ- КПД насоса

Расход жидкости определяется:

Q=(µπd²/4) n

Где µ- коэффициент расхода

d - диаметр отверстия барботера

n – количество одинаковых отверстий барботера

Р – напор жидкости у отверстия барботера

Мощность N (кВт) для привода основного транспортера

N = (A v) / 1000ŋ

Где А – тяговое усилие транспортера

v – скорость транспортера

ŋ – КПД передаточных механизмов

Тяговое усилие транспортера

A=(0,215 q₀ L₁ + 50 +0,215 q L) g

Где q₀ - масса полезной нагрузки на 1 м. транспортера

q – масса 1 м транспортера без груза

L₁ – длина нагруженной части транспортера

L – общая длина транспортера

g – ускорение свободного падения 9,81 м/сек.

Машины для мойки тары

Мойка тары (бутылок) – важнейшая операция при фасовке пищевых жидкостей , от эффективности которой зависят качество продукции и режим работы линии розлива. Как правило , сила прилипания (адгезии) загрязнения к поверхности бутылок превышает силу сцепления между частицами загрязнений (когезии), поэтому смыв загрязнений затруднен и происходит постепенно без пленочного срыва загрязнений.Весь процесс мойки тары(бутылок) делится на два этапа :

1. поверхностное взаимодействие загрязнения и моющего раствора

2. разделение неоднородной системы, состоящей из двух фаз – загрязнение – стекло.

Решающими факторами, обуславливающими хорошее качество мойки тары являются

1. Температура моющих растворов и воды

2. Концентрация моющих растворов

3. Продолжительность мойки

4. Гидродинамическое воздействие струи моющего раствора.

Температурный режим в моечных машинах предусматривает ступенчатое нагревание и охлаждение тары при перемещении из одной зоны в другую. При нагревании максимально допустимый перепад температур – не более 35 °, при охлаждении – не более 25°. Предельная температура моющей жидкости - 85°

Массовая доля щелочных растворов колеблется в пределах 0,5….2,0 %.

Бутылкомоечная машина АММ6- является одной из наиболее распространенных машин предназначенных для мойки бутылок вместимостью 0,25; 0,30; 0,50 л.

Устройство: В сварном корпусе 1 имеются отмочные ванны 2 и 22 и отсеки теплой воды и щелочного раствора. Внутри корпуса смонтирован транспортер бутылконосителей 5 . В передней части корпуса расположен подающий 9 и отводящий 11 транспортеры, накопитель бутылок , выполненный в виде многоручьевого рольганга с распределителями , устройство цепного типа для загрузки бутылок. На корпусе крепится устройство для выгрузки бутылок 12.На левой стороне размещен привод машины состоящий из электродвигателя, вариатора и червячного редуктора. Здесь же расположены три насосные установки : одна – для смыва отмокших этикеток и создания направленного движения щелочного раствора в отмочной ванне в сторону барабана этикетоотборника, другая – для мойки бутылок щелочным раствором, третья – для мойки оборотной водой. В системе имеются системы мойки бутылок щелочным раствором , горячей, теплой и холодной водопроводной водой. В первой щелочной ванне 2 находится подогреватель 3 а во второй (22) – подогреватель 21.Особенностью машины является длительная отмочка бутылок в первой щелочной ванне, после которой происходит смыв этикеток с бутылок. Этикетоотборник состоит из желоба 18 вращающегося барабана 20

К которому потоком щелочи прижимаются этикетки, вентилятора для сбива этикеток и лотка для их сбора.

Принцип работы: подводимые подающим транспортером бутылки поступают в накопитель 8 где обмываются теплой водой , подаваемой из отсека к устройству 10 для предварительного обмыва. Устройством 7 бутылки загружаются в гнезда бутылконосителей. Вода из бутылок вместе с легкосмываемыми загрязнениями при движении транспортера бутылконосителей сливается в поддон 4. Для более эффективного подогрева бутылки перед поступлением в отмочную ванну обмываются снаружи горячей водой, поступающей из поддона 16 в трубы 6 в ванне происходит отмочка загрязнений и этикеток в щелочном растворе. Смытые в устройстве 17 этикетки направляются по желобу 18 к барабану 20 этикеткоотборника и вентилятором сдуваются в лоток. В отмочной ванне и на наклонной ветви транспортера бутылконосителей продолжается отмочка загрязнений в щелочном растворе в отсеке 19. Установленный в отсеке оборбтной воды 13 барботер 14 обеспечивает необходимую турбулизацию потоков воды. На верхней ветви транспортера бутылки подвергаются многократному внутреннему шприцеванию и наружному ополаскиванию щелочным раствором , горячей теплой и водопроводной водой с помощью устройства 15 для мойки щелочью и водой.Вымытые бутылки выгружаются на отводящий транспортер 11.Температура моющих жидкостей регулируется автоматически.

Недостатки:машина выполнена двухванной , однако первая ванна в ней – щелочная и несмотря на лучшее качество мойки , это повышает расход теплоты. В машине один отсек оборотной воды что приводит к большому расходу водопроводной воды и допускает вероятность термического боя при мойке бутылок. Кроме того горячая вода используется однократно и в больших количествах для смыва остатков щелочи .Кроме того установка трубы для второй ступени предварительной обработки бутылок над первой щелочной ванной приводит к разбавлению щелочи , переполнению ванн и сливу щелочного раствора в канализацию.

Расчеты

Оптимальное число носителей Z на начальной окружности поворотного блока

Z =180/arctg(-b/a)

Где :

а – ширина (м)

b - высота носителя (м)

Рабочий цикл машины Т (м)

Т=3600 U/П

Где :

П – теоретическая производительность машины (шт/ч)

U – количество потоков в машине - принимается равным количеству бутылок в бутылконосителе.

Средняя скорость движения конвейера v (м/сек)

v=S/T

где

S-путь, который проходит конвейер машины за время рабочего цикла Т(м)

Минимальное теоретическое количество бутылок Б (шт) одновременно находящееся в машине:

Б=П Т/ 3600

где

Т – продолжительность технологического цикла, которая действительно полезно используется.

П- теоретическая производительность машины (шт/ч)

Расход щелочного раствора на шприцевание и обливание бутылок W

W=µ(πd₁² /4) n₁ + µ(πd₂² /4)n₂ (в м³/сек)

где

µ- коэффициент расхода жидкости при истечении ее из отверстия

d₁ - диаметр отверстий в шприцевальных трубках (в мм)

d₂ - диаметр отверстий в опрыскивающих трубках (в мм)

ρ₁ и ρ₂ - давление моющего раствора соответственно в шприцевальных и опрыскивающих трубках (в МПа)

n₁ и n₂ - общее количество отверстий соответственно в шприцевальных и опрыскивающих трубках ( в шт)

Мощность потребляемая насосом N₁ (КВт), перекачивающим щелочной раствор или воду:

N₁ = (10⁻³ W₁P) (ŋ₁ŋ₂)

где

Р- давление щелочного раствора или воды (МПа)

ŋ₁ -КПД насоса

ŋ₂ - КПД двигателя

W₁ -расход воды на шприцевание и обливание бутылок (в м³/сек)

Классификация моечного технологического оборудования для автосервиса

Наибольшее распространение на сегодняшний день получили следующие способы мойки автомобилей:

1.Гидродинамический

2.Гидроабразивный

3. Влажное протирание

4. Комбинированный.

Сущность гидродинамического способа – преобразование статического напора жидкости в динамический. Условие очистки поверхности - превышение динамических давлений моющей жидкости над прочностными свойствами загрязнений. При этом факторами очистки загрязненных поверхностей являются :

1.Скорость струи жидкости (при скорости 50-100 м0с происходит практически мгновенное удаление грязи)

2. Температура моющей жидкости ( использование горячей воды увеличивает интенсивность и качество очистки в 1,5 раза).

3.Химическая активность моющего раствора.

4. Профиль насадки

5.Угол растекания струи.

Преимущества этого способа:

1.Простота использования

2.Возможность легкой регулировки технологических режимов мойки

3.Отсутствие интенсивного разрушения лакокрасочного покрытия и остекленных поверхностей при его использовании.

4.Универсальность использования для различных видов автомобильного подвижного состава (грузовые автомобили, легковые автомобили, автофургоны, автобусы)

Недостатки способа :

Очень большой расход моющей жидкости.

Гидрообразивный способ – отличается от гидродинамического наличием специальных абразивов в моющей жидкости. Эта смесь под действием сжатого воздуха с большой скоростью выбрасывается на очищенную поверхность. При этом возрастает эффективность и качество очистки загрязненных поверхностей, но увеличивается возможность повреждения очищаемых поверхностей и расход электроэнергии для подачи гидроабразивной смеси.

Влажное протирание. Сущность способа – смоченная поверхность обтирается мягким материалом. Где в качестве рабочего органа могут использоваться вращающиеся щетки, влажные полотенца и т.п..

Преимущества – малый расход моющей жидкости, в отличии от других способов обеспечивается удаление тончайшего грязевого слоя с лакокрасочных и остекленных поверхностей.

Недостатки – сложность конструкции щеточных моечных установок, меньшая надежность по сравнению со струйными установками, большая стоимость.

1.По функциональному назначению:

1.1 Для легковых автомобилей

1.2 Для грузовых автомобилей

1.3 Для автобусов

2. По степени специализации:

2.1. Узкоспециализированные.

2.2 Специализированные

2.3. Универсальные

3.По предметной специализации

3.1 Мойка деталей автомобилей

3.2. Мойка днища автомобилей

3.3 Мойка дисков колес

3.4. Мойка крыш и лобовые стекла

3.5. Мойка боковых стенок и торцевых сторон.

3.6.Внутренняя мойка цистерн и автофургонов

3.7.Мойка автобусов

4.По степени подвижности

4.1.Передвижные

4.2 Стационарные

Стационарные в свою очередь подразделяются на

4.2.1. Туннельного типа

4.2.2. Портального типа

5.По технологическому назначению (по операциям)

5.1 Предварительная очистка

5.2 Смачивание

5.3 Мойка

5.4 Обтирка

5.5 Сушка

5.6. Полирование

5.7.Консервация

5. По виду рабочего вещества

5.1.Воздух

5.2. Вода

5.3 Пар

5.4 Капельно-воздушная смесь

5.5 Ледяная гранула

6.По типу привода рабочего органа

6.1 С электроприводом

6.2 С пневмоприводом

7.3 С комбинированным приводом

Моечные установки бывают шланговые и механизированные.

Шланговые устройства состоят из насосной станции и распылительного устройства (пистолета) с соплом , установки могут быть однопостовые или двухпостовые, стационарные и переносимые, гидравлические или воздушные.

Механизированные установки бывают трех типов – струйные, щеточные и струйно-щеточные.

Механизированная струйная установка включает в себя две системы: гидравлическую (трубопроводы с соплами) и механизированную систему привода коллекторов с соплами. Насадки вмонтированы в систему подвижных и неподвижных коллекторов , по которым подается вода или моющий раствор. При этом коллекторы с насадками могут совершать самые разнообразные движения – параллельные, круговые, перекрещивающиеся и т.д.

Такие установки применяют для мойки автомобилей со сложной конфигурацией – грузовых автомобилей, автофургонов , самосвалов, автомобилей повышенной проходимости, автомобилей с прицепами, полуприцепами и реже – для легковых автомобилей.

Преимущества – отсутствие механического контакта с очищаемыми поверхностями, что исключает возможность повреждения наружных зеркал заднего вида, стеклоочистителей, лакокрасочного покрытия кузова. Такие установки отличаются универсальностью, малой металлоемкостью, компактностью. Кроме того струя воды очищает все наружные поверхности автомобиля, в то время когда щеточная установка – очищает только в местах прохождения щеток.

Недостатки – расход воды на один грузовой автомобиль от 1200 до 3000л. – т.е. достаточно велик. И при этом недостаточно высокое качество мойки.

В щеточных установках струйный блок выполняет вспомогательные функции: смачивание, нанесение моющего раствора, ополаскивание. Основную операцию мойки производят ротационные щетки, имеющие различную конструкцию и привод и осуществляющие механические воздействия на загрязнения, что повышает качество мойки и значительно снижает расход воды. Такие установки применяют в основном

для мойки легковых автомобилей, автобусов, автофургонов.

Преимущества – улучшение качества мойки за счет механического воздействия вращающихся ротационных щеток на загрязненные поверхности. Существенное сокращение времени мойки - в 2-3 раза по сравнению со струйными моечными установками. Уменьшение расхода воды и моющих средств.

Недостатки – сложность конструкции, возможность повреждения лакокрасочного покрытия автомобиля , что приводит к потере блеска и даже к образованию рисок

Наиболее характерной щеточной установкой является М130 для мойки микроавтобусов и легковых автомобилей.

Устройство: на двух направляющих поперечины «П» образной рамки 5 установлены перемещающиеся каретки 3, на которых при помощи консолей закреплены блоки входных 2 и выходных 6 вертикальных щеток (по две щетки на каждом блоке).консоли предназначены для обмывки передних, боковых , и задних вертикальных поверхностей автомобиля. Привод кареток осуществляется от пневмоцилиндров при помощи тросо-блочной системы и противовесов. В направляющих вертикальных стоек рамы установлена подвижная маятниковая рамка с горизонтальной щеткой 4 для обмывания капота и кузова автомобиля. Перемещение рамки осуществляется при помощи тросов и противовесов, а вращение щеток – от индивидуальных электродвигателей. Перед «П» образной рамкой и за ней установлены рамка смачивания 1 и рамка ополаскивания 7.Моечные устройства управляются двумя командоконтроллерами рычажного типа. Автомобиль перемещается с помощью конвейера.

Струйно-щеточные моечные установки оснащены как моющими(активными) соплами . так и ротационными щетками, чаще всего это установки проездные (автомобиль передвигается своим ходом или конвейером).При этом рабочие органы струйных установок совершают колебательные или круговые движения , а ротационные щетки делаются поворотными для более полного охвата обрабатываемой поверхности автомобиля. Щетки при этом очищают ровные поверхности автомобиля, а струйные органы – рельефные и экранированные поверхности. Применение таких установок целесообразно на автотранспортных предприятиях имеющих разнотипный и разномарочный подвижной состав. Применение этих установок позволяет повысить качество очистки при снижении расхода воды и уменьшении эксплуатационных расходов. Однако надежность струйно-щеточных установок ниже, чем у струйных, а трудоемкость их обслуживания значительно выше.

Все установки снабженные струйными моющими системами, классифицируются по рабочему давлению моющей жидкости на выходе из сопла:

Низкое давление – до 0,35 МПа

Среднее давление – от 0.4 до 1 МПа

Высокое давление – свыше 1МПа

Пути совершенствования конструкций моечных установок

Экономичность и эффективность моечного оборудования достигается в основном за счет следующих конструктивных решений:

1.создание установок с изменяющимися углами атаки непосредственно в процессе мойки.

2.увеличение напора моющей жидкости до 3-4 МПа

3.использование различных моющих препаратов и подогрева моющего раствора устройствами, входящими в комплект установки.

4.многократное использование рабочей воды (регенерация, системы оборотного водоснабжения)

5.уменьшение расхода электроэнергии и особенно воды за счет усовершенствования процесса и исследования возможности применения водо-воздушных пульсирующих струй.

6.применение альтернативных способов очистки ( электромагнитные волны)

7.обеспечение оптимального расстояния от насадки до поверхности с помощью либо измерительных датчиков, детекторов приближения, фоторелейных устройств.

8.применение насадок с переменным диаметром, с чередующимся шагом в зависимости

от типа насадки, угла атаки струи и конфигурации автомобиля .

Оборудование для инспекции, калибрования и сортировки в перерабатывающей отрасли.

Инспекция – удаление загнивших и поврежденных плодов и овощей, а так же посторонних примесей и предметов.

Калибрование – разделение продукта на группы с приблизительно равными размерами по форме и массе.

Сортировка - разделение продуктов на группы приблизительно одинакового качества и степени зрелости.

Соответственно оборудование подразделяется на инспекционные, калибровочные и сортировочные машины.

В основу инспекции, калибрования и сортировки сырья положено различие его технологических свойств. Так, при созревании зеленого горошка , кукурузы, и т.д. меняется их плотность. Это свойство используется при сортировке в гидравлических классификаторах. При сортировании семенных смесей используют различие в коэффициенте трения и упругости.

Принцип работы калибровочных машин: основан на перемещении калибруемого продукта вдоль щели переменного сечения .

Типы калибровочных машин:

1.барабанные

2.ленточные

3.шнековые

4.вибрационные

5.дисковые

6.валиковые

7.тросовые

8.весовые

9. комбинированные

Б арабанные – цилиндрический вращающийся барабан с отверстиями переменного сечения на поверхности. Ось барабана может быть наклонена к горизонтали, а внутри барабана приварена винтовая направляющая, для более равномерному распределению продукта по сетчатому цилиндру. Поверхность барабана разделена на зоны , с отверстиями возрастающего размера. Плод попадает в отверстия барабана и падает в оборотный лоток, а затем отводится на дальнейшую переработку. Более крупные плоды попадают на следующий барабан и т.д. следующий барабан и т. д. Барабанные калибровочные машины предназначены для разделения овощей и плодов, в основном имеющих твердую консистенцию, например картофеля на несколько размеров. Разновидностью барабанных калибровочных машин являются параллельно смонтированные вращающиеся перфорированные барабаны 3, между которыми имеется плоская наклонная поверхность 2. Плод попадает в отверстия барабана и падает в сборный лоток 1 внутри барабана, а затем отводится на дальнейшую переработку. Более крупные плоды попадают на следующий барабан и т. д.

Схема барабанного калибровочного устройства:

Шнековое калибрующее устройство – состоит из вращающихся в противоположные стороны двух шнеков , имеющих постоянный шаг и уменьшающийся диаметр. Щель в форме набора сферических поверхностей возрастающего радиуса обеспечивает ориентирование продукта шаровидной формы.

Ступенчатое калибровочное устройство (рис.) состоит из двух вращающихся в противоположных направлениях валиков. Для обеспечения поступательного движения калибруемого продукта валики можно наклонить на угол до 15°. Комплект, состоящий из пяти пар ступенчатых или шнековых валиков разных размеров, обеспечивает калибровку плодов и овощей,

различных по форме и величине.

Конусное калибровочное устройство (рис.) состоит из двух вращающихся навстречу друг другу гладких конических валиков. Калибрующий эффект обеспечивается двумя коническими валиками, расстояние между которыми постоянно увеличивается.

Конусное калибровочное устройство:

Последовательная установка калибровочных устройств позволяет калибровать по двум размерам: не только по толщине, но и по длине, что требуется при калибровке огурцов.

В валико-ленточных калибровочных устройствах отверстие образуется между параллельно смонтированным вращающимся ступенчатым валиком и наклонно смонтированным ленточным транспортером. Оно состоит из вращающегося вокруг оси ступенчатого валика и расположенного к нему под углом 35° ленточного транспортера.

Валико-ленточные машины получили наибольшее распространение в пищевой промышленности. Они применяются для калибровки шарообразных плодов, таких, как яблоки, сливы, абрикосы, персики, томаты и лук. Благодаря наклону ленты плоды в один ряд скатываются в зазор между валиком и переносятся лентой транспортера вдоль зазора, который расширяется из-за ступенчатости валика. По мере расширения зазора продукт выпадает в один из отсеков, на которые разделен перегородками стол.

Ленточные калибровочные устройства (рис.) представляют собой последовательно смонтированные под наклоном ленточные транспортеры с отверстиями разных диаметров. Продукт, попадая на ленте транспортера в отверстия своего диаметра, разделяется на 3 группы. Вместо ленты могут использоваться вибрационные полотна или одно полотно, разделенное по ширине на зоны с различными отверстиями.

Дисковые калибровочные устройства состоят из вращающегося корпусного диска 2 и продолговатых ребер 3 и 4, расположенных над диском так, что образуют отверстия диаметром d1,d₂ и d3 Размеры отверстий могут регулироваться изменением положения ребер над поверхностью диска.

Плод 1, попадая на поверхность диска гравитационно и под действием центробежной силы, образующейся при вращении диска, выталкивается в отверстия между ребром и поверхностью диска.

Т росовые калибровочные машины – в них между двумя вращающимися барабанами натянуты стальные тросы. Расстояние между ними постепенно увеличивается. Поэтому сначала проваливаются в последовательно расположенные сборники мелкие, затем средние, потом крупные плоды и овощи.

В весовых калибровочных машинах калибрующее устройство состоит из приемной чаши и весового механизма.

В зависимости от принципа действия весового устройства весовые калибровочные машины подразделяются на два типа. В машинах первого типа (рис.) чаша 6 крепится шарнирно к двухцепному транспортеру 4. Вдоль транспортера стационарно установлены весовые устройства в виде двухплечного рычага с грузом 2 на одном конце и ножом 1 — на другом. При движении опорный палец 3 чаши б скользит по направляющей 5. В разрывах направляющей 5 помещены ножи 1 весового устройства. Если момент силы, создаваемый чашей с плодом, превысит момент груза, нож вместе с пальцем опускается, чаша опрокидывается, плод выпадает в приемник.

Рис. Схема весового калибровочного устройства со стационарными весовыми механизмами

В машинах второго типа (рис.) весы и чаша объединены в один подвижной узел, выполненный в виде рычага коромысла. Груз неподвижной направляющей перемещается по рычагу, создавая переменный уравновешивающий момент, и при достижении определенного соотношения чаша опрокидывается, плод выпадает в лоток. Вдоль неподвижной направляющей установлены лотки для откалиброванного продукта.

Универсальная калибровочная машина.

Универсальная калибровочная машина со сменными рабочими органами предназначена для калибровки почти всех видов плодов и овощей.

Машина состоит из станины -1, загрузочного устройства – 5, калибровочной головки – 2, сборников – 8, для вывода продуктов из машины и привода -6. Привод включает в себя электродвигатель, червячный редуктор, и цепные передачи, вращающие ступенчатые валики или шнеки.

В калибровочной головке расположено пять пар ступенчатых валиков -7, вращающихся навстречу друг другу. Комплект состоящий из ступенчатых и шнековых валиков разных размеров калибрует плоды и овощи, различающиеся по форме и размеру. Подача продуктов в калибровочную головку осуществляется вращающимися сбрасывателями -3, установленными над пятью наклонными ленточными транспортерами -4.В зависимости от формы продукта ступенчатые валики можно наклонить на угол до 18 , обеспечивая при этом поступательное движение продукта. Из калибровочной головки плоды попадают в сборники -8. По мере заполнения сборников плоды одного размера ленточным транспортером -9 направляются на дальнейшую переработку.

Конвейер инспекционный роликовый

П ри инспекции отбирают гнилые, битые, мятые, заплесневевшие плоды и овощи, неправильной формы и посторонние примеси. Сортировку и инспекцию чаще всего проводят вручную у конвейера, по которому движется сырье. Рабочие находятся с обеих сторон транспортера, отбирают дефектные экземпляры и сбрасывают их в специальные карманы (бункера) для отходов (рисунок 32). Доброкачественное сырье остается на ленте транспортера.

Сырье распределяется на ленте равномерно, в один слой, ширина ленты до 0,8 м. Для создания нормальных условий работы скорость движения ленты транспортера должна быть не более 0,1 м/с, в противном случае трудно контролировать качество сырья. Ленту чаще всего делают из вращающихся роликов для того, чтобы сырье не только передвигалось вдоль ленты, но и поворачивалось, что облегчает процесс инспекции и сортировки.

Сортировку сырья по цвету (удаление зеленых, недозрелых плодов) можно автоматизировать. При этом используется свойство фотоэлемента реагировать на изменение светового луча. Движущиеся по ленте плоды освещаются лампой. Если окраска плода зеленая, то срабатывает фотоэлемент и отбракованный плод выводится с транспортера.

Оборудование для сепарации и очистки.

Очистка – процесс отделения посторонних примесей из исходного сыпучего материала.

Сепарирование – процесс разделения сыпучих материалов на фракции , различающиеся физическими и геометрическими размерами.

Для разделения сыпучих материалов на фракции используются следующие признаки : плотность частиц, линейные размеры, аэродинамические и ферромагнитные свойства, состояние поверхности.

Механическое сепарирование – производится с использованием подвижных и неподвижных сит .

Терми

Проход - часть сыпучего продукта, имеющего размеры ячеек сита и проходящего через ситовую поверхность .

Сход – частицы продукта не прошедшие по размерам сквозь отверстия сита и ссыпающиеся через край.

Для нормальной организации процесса разделения сыпучего продукта необходимо выполнение основного условия просеивания – скольжение частиц продукта по поверхности сита.

Неподвижные сита в промышленности встречаются очень редко в связи с высокой громоздкостью и малой производительностью, поэтому рассмотрим механику работы подвижных сит.

Предельное ускорение при котором сила инерции становится равной силе трения называется критическим ускорением и расcчитывается по формуле:

=f*g

где

f – коэффициент трения скольжения частицы по поверхности сита

g – 9,81 м/с² -ускорение свободного падения

Конструкция :Ситовой корпус подвешивают к станине машины с помощью плоских стальных пластин и приводит в колебательное движение посредством кривошипно – шатунного механизма.

Предельная частота вращения кривошипа при котором частица не отделяется от поверхности сита находится из формулы:

=

где:

r - радиус кривошипа (м)

α – угол наклона сита к горизонту (град)

Процесс сепарирования движущегося сыпучего продукта состоит из двух одновременно происходящих стадий:

1) Самосортирование - частицы имеющие меньшие размеры , большую плотность , меньшее значение коэффициента внутреннего трения и и обтекаемую форму , перемещаются из верхних слоев в нижние и достигают поверхности сита.

2) Собственно просеивание частиц – происходит при относительном движении частиц по ситу

Обе стадии требуют различного кинематического режима движения сита: при увеличении ускорения улучшается самосортирование , а для успешного осуществления просеивания необходимо ограничивать максимально допустимые пределы ускорения.

Недостатки: При возвратно- поступательном движении ситового корпуса в кривошипно-шатунном механизме возникают силы инерции , переменные по величине и направлению. Через шатун и кривошип эти силы передаются на подшипники и опоры ведущего вала , что вызывает повышенный износ механизмов снижает их работоспособность.

Для уменьшения негативного воздействия сил инерции производят их уравновешивание путем использования спаренных механизмов или

путем уравновешивание ситового корпуса с кривошипно-шатунным механизмом посредством вращающегося груза. Для ограничения амплитуд колебаний ситового корпуса применяют амортизаторы различных конструкций – с применением силы трения элементов либо с использованием сил упругости элементов – резиновые амортизаторы, пружинные амортизаторы и т.п.

Пневмосепарирование – основано на различии сопротивлений , оказываемых отдельными частицами воздушному потоку , что обусловлено их различными аэродинамическими свойствами.

На частицу массой m действует сила тяжести G=m*g и сила сопротивления воздушного потока:

R=E*(ρ/2)*

Где :

Е – коэффициент аэродинамического сопротивления

- площадь проекции частицы на плоскость .нормальную к вектору ее относительной скорости ( )

v – относительная скорость частицы в воздушном потоке (м/с)

ρ – плотность воздуха (кг/м³)

Значение коэффициента Е – зависит от формы частицы (обтекаемости) , состояния ее поверхности ( уровня шероховатости) и режима потока воздух а, обтекающего ее.

В вертикальном потоке воздуха сила тяжести G и сила сопротивления R , действующая на частицу , всегда противоположны. Таким образом , отношение R/G определяет направление движения частицы : при R/G<1 - частица двигается вниз, при R/G>1 частица двигается вверх при R/G =1 – частица находится в равновесии.

Критическая скорость при которой частица находится в равновесии :

m*g = E*(ρ/2)*

откуда относительная скорость частицы: ν=

поскольку частица находится в равновесии то эта же скорость и есть скорость воздушного потока.

Наибольшее влияние на эффективность пневмосепарирования оказывают: удельная нагрузка продукта на канал сепарирования, средняя скорость воздушного потока ν , выровненность воздушного потока по нормали к сечению канала, физико – механические свойства примесей сепарируемой смеси и степень засоренности, размеры и конструктивные решения пневмосепарирующих каналов, начальная скорость и условия ввода сепарируемой смеси в пневмосепарирующий канал.

Магнитное сепарирование – применяется для очистки сырья от металломагнитных примесей. Производится на магнитных сепараторах с постоянными магнитами или электромагнитами.

Металломагнитные примеси весьма разнообразны по форме, размерам и происхождению : случайно попавшие мелкие металлические предметы, продукты износа рабочих органов и др.

По способу удаления металломагнитных примесей из движущегося потока продукта различают три типа магнитных сепараторов : с верхним расположением магнитов, с нижним расположением магнитов и барабанные магнитные сепараторы с вращающейся немагнитной обечайкой.

Для нормального отделения металломагнитных примесей в магнитном поле необходимо выполнение следующего условия:

= H gradH>

где :

- сила притяжения металломагнитной частицы к магниту (Н)

– объем частицы (м³) = m * ρ

m – масса частицы (кг )

ρ – плотность частицы (м³/кг)

H – напряженность магнитного поля (А/м)

- сила сопротивления (Н)

gradН – градиент напряженности поля - представляет собой производную ∆Н/∆r в направлении r возрастания наибольшей напряженности H

Эффективность работы магнитного сепаратора оценивается следующими показателями:

1) нагрузкой

2) коэффициентом недосева

3)коэффициентом извлечения

Нагрузка – количество исходной смеси, проходящей сепаратор в еденицу времени

Коэффициент недосева (%) характеризует уровень неоднородности фракций и показывает содержание мелких проходовых фракций , в продуктах , полученных сходом с сита и вычисляется по формуле:

=( - П)*(Q₀ - П)

Где

П₀ - масса проходовой фракции (кг)

П – масса извлеченного продукта (кг)

Q₀ - масса исходной смеси (кг)

Коэффициент извлечения (%) равен отношению массы извлеченного продукта к массе того же продукта , содержащегося в исходной смеси .Он показывает какую часть данной фракции удается выделить из исходной смеси:

=(П/П₀)/100

Где

П₀ - масса проходовой фракции (кг)

П – масса извлеченного продукта (кг)

Классификация оборудования для сепарирования

Основным рабочим органом механических зерноочистительных сепараторов являются сита. По способу изготовления классифицируются на штампованные из металлических листов и тканые металлические и полимерные сетки. Штампованные сита изготавливаются из оцинкованной или отожженой листовой стали, а тканые – из стальной низкоуглеродистой термически обработанной проволоки, а так же из шелковых или капроновых нитей.

Рабочим размером штампованных сит является для круглых отверстий - диаметр , прямоугольных – ширина , треугольных – сторона правильного треугольника.

Основная характеристика сит - коэффициент живого сечения (%) для сит определяется по формуле

= (F₀ / F) 100

Где F₀ - площадь отверстия (м²)

F – площадь сита , приходящаяся на одно отверстие (м²)

Живое сечение тканых проволочных сит значительно больше живого сечения штампованных сит. Тканые сита более прочны и износоустойчивы. Однако в штампованных ситах могут быть выполнены отверстия любой формы. Сита с круглыми отверстиями располагают в треугольников , с вершинами которого совмещены центры отверстий , любо прямоугольников. Сита с прямоугольными отверстиями располагают в машине так , чтобы продольная ось отверстий совпадала с направления движения продукта. Размеры отверстий и чистота их расположения на сите непосредственно влияют на производительность сита.

Воздушные сепараторы

Основная технологическая функция воздушных сепараторов - выделение из зерновой смеси примеси , отличающиеся по аэродинамическим признакам(пыль , частицы оболочек, сорные примеси).

Основным параметром , определяющим возможность разделения зерновой смеси по аэродинамическим свойствам является скорость витания. При средней скорости воздушного потока 7-8 м/с возможно достаточно четкое разделение зерна пшеницы и примесей. Зерновая смесь разделяется в вертикальном канале , где воздушный поток взаимодействует с движущимся слоем зерна. На эффективность работы воздушных сепараторов влияют : удельная нагрузка , состав зерновой смеси т.е. степень различия аэродинамических свойств зерна и примесей) средняя скорость воздушного потока, равномерность распределения скоростей воздушного потока в поперечном сечении канала в рабочей зоне. С увеличением скорости витания примесей эффективность их отделения снижается. Так при изменении скорости воздушного потока с 4,4 до 5 м/с эффективность очистки повышается 25,3 до 44,8%, а дальнейшее увеличение скорости вызывает увеличение количества зерна в отходах.

В основном используются два типа сепараторов:

Сепаратор (РЗ-БАБ) предназначен для очистки зерна от легких примесей. Приемная камера 12 сварной конструкции в виде прямоугольного канала, имеет отверстие в верхней части для поступления зерна. На боковинах сепараьора расположены смотровые окна 1. В заднюю стену встроены жалюзи 8 для поступления воздуха в пневмосепарирующий канал. Внутри корпуса встроена подвижная стенка 5, которая с передней стенкой корпуса образует пневмосепарирующий канал 6. Подвижная стенка состоит из верхней и нижней частей шарнирно соединенных между собой, которые регулируются штурвалами 4 и 9 так, что можно устанавливать различную скорость воздуха в верхней и нижней частях канала за счет изменения размера сечения.

В верхней части канала установлена дроссельная заслонка 2 для регулирования расхода воздуха. Ее положение фиксируют штурвалом 3.Вибролоток 11 – сварной конструкции с резиновой накладкой служит днищем приемной камеры. Обеспечивает подачу зерна через приемную щель в канал. С корпусом лоток соединен резиновыми подвесками и пружинами 7 которые обеспечивают необходимый подпор зерна в приемной камере , независимо от нагрузки, что предотвращает подсос воздуха в канал. Для установления первоначального зазора между вибролотком и приемной камерой служит ось с ограничителем хода 13 – это винтовое устройство на которое опирается вибролоток. Вибролоток приводится в действие инерционным вибратором 10 который представляет собой электродвигатель с дебалансирными грузами, изменяя их положение увеличивают или уменьшают амплитуду колебания вибролотка в пределах 1,5 – 2,5 мм.

Технологический процесс: Зерно поступает в камеру 12, затем на вибролоток11.Подпор зерна препятствует подсасыванию воздуха в приемную камеру. Вибролоток не только выравнивает слой зерна по всей длине пневмасепарирующего канала, но и способствует расслоению зерновой смеси так, что легкие примеси перемещаются в верхний слой, что способствует более эффективному их выделению воздухом. Стенку 5 в нижней части регулируют так , чтобы слой зерна сходящего с вибролотка 11 был практически горизонтальным. Основное количество воздуха , проходя под вибролотком 11 объединяется с воздухом , поступающим через жалюзи 8 и пронизывает слой зерна. Дополнительное поступление воздуха через жалюзи препятствует оседанию пыли в канале. Легкие примеси вместе с воздухом поднимаются вверх по каналу и выводятся в аспирационную систему, а очищенное зерно выводится через выпускной патрубок. Отличительная особенность данного вида сепараторов – наличие вибролотка, обеспечивающего надежное распределение и расслоение зерна по длине пневмосепариоующего канала , что существенно повышает эффективность очистки.

Технические характеристики:

Производительность – 10,5 т/ч

Эффективность 65-75%

Расход воздуха 4800 м³/ч

Частота колебаний -1420

Размеры канала 1005х180х1450 мм

Габаритные размеры 1130х950х1450

Масса 270 кг

Второй тип воздушных сепараторов

Пневматический сепаратор Р3-БСД предназначен для разгрузки зерна , перемещаемого в нагнетающей сети пневмотранспорта, а так же для выделения аспирационных относов – тяжелых (изъеденных и битых зерен) и легких (зерновых оболочек, соломистых частиц, пыли)

Цилиндрический корпус сепаратора представляет собой сварную конструкцию. В верхней части установлены винты для крепления направляющей воронки 9. А в нижней части расположены стойки соединяющие корпус 4 с выпускным патрубком 1 для очищенного зерна и опорами 16. Корпус надет на распределительный конус и установлен на направляющее кольцо. В нем предусмотрены три окна 5, предназначенные для регулирования положения направляющей воронки 9 и наблюдения за равномерностью распределения зерна.

Приемный патрубок 7 закреплен сверху на корпусе поворотным фланцем 8.Внутри патрубка расположен отражатель 6 , направляющий поток зерна в воронку.

Распределительный конус 10 представляет собой сварную конструкцию состоящую из конусной и цилиндрической частей. Предназначен для равномерного распределения зерна по всей окружности канала. На конус 10 изнутри по всей окружности приварен отбойный козырек 11 для направления вниз тяжелых относов(частиц битых зерен) .конус 10 надет надет на внутренний кожух 13, который образует цилиндр внутри которого приварен усеченный конус 12.Вместе кожух 13 и усеченный конус 12 образуют осадочную камеру для осаждения тяжелых относов. Легкие относы потоком воздуха поднимаются над отбойным козырьком в верхнюю часть конуса и высасываются через отсасывающий патрубок 14 .Диаметр отсасывающего патрубка 14 имеет изменяющийся по высоте диаметр , что позволяет с помощью дроссельной заслонки 15 более плавно менять скорость отсасывающего воздуха. Выпускной патрубок 1 выполнен в виде неправильного конуса. В нем с помощью фланцевого соединения встроен электросигнализатор, (масса зерна давит на педаль, которая блокирует микровыключатель ) с который, при создании в выпускном патрубке определенного уровня подпора зерна производит автоматическое отключение подачи зерна в сепаратор.

Технологический процесс: зерно вместе с транспортирующим воздухом из нагнетающего трубопровода поступает через приемный патрубок 7 в сепаратор, ударяется об отражатель 6 и падает в направляющую воронку 9. Из нее оно попадает на конус 10 , где равномерно распределяется по окружности и ссыпается через внешнее кольцевое пространство на направляющее кольцо. Далее зерно поступает в кольцевой канал, где пронизывается встречным восходящим воздушным потоком. Очищенное зерно падает вниз, а более легкие частицы поднимаются вверх внутри конуса 10 .Там более тяжелые относы отбиваются отбойным козырьком и ссыпаются в конус 12 , откуда потом выводятся через шлюзовый затвор, а более легкие поднимаются выше и отсасываются через патрубок 14

Техническая характеристика

Производительность 7 т/ч

Эффективность – 50-60%

Расход воздуха 3250 м³/ч

Диаметр наружного цилиндра 1174 мм

Масса 335 кг

Магнитные сепараторы.

В зерновой смеси содержатся металломагнитные примеси, которые не удается выделить в зерноочистительных сепараторах. Наличие таких примесей может привести к искрообразованию и повреждению рабочих органов машин. Особенно опасно попадание металломагнитных примесей в продукцию, где содержание их строго регламентируется. Рабочий процесс в магнитных сепараторах основан на различии магнитных свойств зерновых продуктов и примесей. Для извлечения магнитных частиц необходимо , чтобы сила притяжения магнита была не менее проекции равнодействующих всех механических сил , испытываемых частицами на направление силы притяжения. Эффективность извлечения металломагнитных примесей зависит от соотношения сил притяжения металломагнитных частиц к магнитному экрану , удерживающих их в магнитном поле, и смывающих сил потока продукта. Эффективность выделения металломагнитных примесей определяют по содержанию примесей в зерна до и после очистки.

Схема магнитного сепаратора :

В передней стенке корпуса расположен люк , через который по направляющим 2 вставляют блок магнитов 3.Он представляет собой сварной кронштейн , в котором горизонтально установлены два цилиндрических магнита. К кронштейну крепится заслонка 4 , перекрывающая отверстие люка, для герметизации снабженная прокладкой. Цилиндрический магнит состоит из десяти постоянных дисковых магнитов 1 с вставками 2 и кожуха 3. Зерно поступает через верхний патрубок , обтекает цилиндрические магниты, на которых остаются металломагнитные частицы и очищенное выводится через выпускной нижний патрубок. Для нормальной работы сепаратора поверхность магнитного блока очищают от металломагнитных примесей раз в семь – десять дней в зависимости от количества примесей.

Сепараторы для разделения жидкообразных неоднородных сред.

Классификация сепараторов для жидкообразных сред

Сепараторы для жидкообразных сред классифицируются по следующим признакам:

1. Технологическое назначение

2. Тип сепарации по конструкции барабана

3. Способ выгрузки осадка

4. Принцип и характер выгрузки осадка

5. Конструкции и устройства для выгрузки осадка

6. Способ подвода исходной гетерогенной системы

7. Область применения

8. Вид привода

По технологическому назначению сепараторы делятся на три класса:

1.Сепараторы – разделители – применяются для разделения смеси жидкостей не растворимых одна в другой и для концентрирования суспензий и эмульсий.

2.Сепараторы – осветлители – предназначаются для выделения твердых частиц из жидкости

3. Комбинированные сепараторы - служат для выполнения двух или более операций по переработке жидкой смеси.

Комбинированные сепараторы называют универсальными , это сепараторы- экстракторы, сепараторы – реакторы.

Сепараторы – осветлители делятся на две группы – сепараторы предназначенные для диспергирования (гомогенизации)дисперсной фазы эмульсий и их очистке от примесей, и сепараторы для удаления из жидкостной системы микроорганизмов, скапливаемых в шламовом пространстве вместе с другими механическими примесями.

Типы сепараторов по конструкции барабана разделяют на две группы: тарельчатые и камерные.

Ротор тарельчатых сепараторов укомплектован пакетом конических вставок (тарелок), которые делят поток обрабатываемой жидкости на параллельные тонкие слои;

Ротор камерных сепараторов имеет реберную вставку или комплект концентрических цилиндрических вставок, разделяющих его объем на кольцевые камеры, по которым обрабатываемая жидкость протекает последовательно. Тарельчатые сепараторы подразделяются на два типа:

1. Первый тип имеет тарелки, обеспечивающие подачу жидкости в межтарелочные пространства через отверстия , имеющиеся в самих тарелках .К этому же типу относятся сепараторы . в которых жидкость на вершину тарелок поступает из прорезей в тарелкодержателях .

2. Второй тип сепараторов характеризуется тем, что жидкость в межтарелочные пространства поступает с периферии и движется к центру барабана. Тарелки в этих сепараторах в большинстве своем отверстий не имеют.

По способу подвода исходной гетерогенной системы и отвода продуктов сепарирования существуют три типа сепараторов:

1. Открытые

2. Полузакрытые

3. Герметические

В открытых сепараторах подача в ротор жидкой смеси и отвод полученных жидких фракций осуществляется открытым потоком. Процесс сепарирования не изолирован от доступа воздуха.

В полузакрытых сепараторах жидкость подается в ротор открытым или закрытым потоком, а отвод одной или обеих жидких фракций происходит под давлением по закрытым трубопроводам. Процесс сепарирования не изолирован от доступа воздуха.

Роторы полузакрытого типа отличаются от роторов открытого типа наличием устройства для вывода продуктов сепарирования под давлением.

В герметических сепараторах подача в ротор исходной жидкости и отвод жидких фракций происходит под давлением по закрытым трубопроводам , герметически соединенных с выпускными патрубками , процесс сепарирования изолирован от доступа воздуха. Роторы герметических сепараторов отличаются от роторов открытых и полузакрытых сепараторов конструкцией подводящих и отводящих устройств.

По виду привода сепараторы подразделяются на три группы:

1. С ручным приводом

2. С комбинированным приводом

3. С электромеханическим приводом.

Сепаратор сливкоотделитель ОСН-С

Сепаратор сливкоотделитель ОСН-С состоит из станины 17 с приводным механизмом приемно отводящего устройства 12, гидроузла , чаши станины с приемником осадка 7 глушителя ,пробки спуска масла 1, указателя уровня масла 2, горизонтального вала 3, тахометра 4, пробки залива масла 5, трубки подвода воды в сепарирующее устройство 6, зажима 8, гайки 9, крышки 11, штуцера отвода воды 16, вертикального вала 18, и пульта управления.

Технологический процесс: Молоко подается по трубопроводу и центральной трубке 15 приемно- отводящего устройства во вращающееся сепарирующее устройство 10.В это время поршень сепарирующего устройства закрыт. В полости под поршнем находится вода. При работе сепаратора происходит ее незначительное вытекание из сепарирующего устройства и патрубка станины при подпитке. Для герметизации системы поршень поджимается к прокладке силой гидростатического давления. Молоко подается в сепарирующее устройство , проходит через отверстия в тарелкодержателе и вертикальные каналы пакета, распределяется в межтарелочных пространствах , разделяясь на сливки , оттесняемые к оси вращения и обезжиренное молоко, оттесняемое к периферии сепарирующего устройства. Сливки и обезжиренное молоко выводятся через камеры напорных дисков 13 и14.

Твердые частицы и тяжелые примеси выделяющиеся из молока поступают в периферийный объем сепарирующего устройства, где происходит их накопление и уплотнение. Во избежание потерь молока применяют только частичную выгрузку осадка при открытии каналов.

Разгрузку сепараторов осуществляют в один или два этапа:

При одноэтапной разгрузке осадок выгружается без перекрытия устройства для подачи исходного продукта. Однако, во избежание потерь продукта в период раскрытия сепарирующего устройства выгружается не весь остаток, а только его часть. При двухэтапной разгрузке сначала перекрывается устройство для подачи исходного продукта и удаляется жидкость из межтарелочного пространства, а затем уже открываются щели для выгрузки , в результате чего осадок выбрасывается из сепарирующего устройства в приемник под действием центробежной силы.

Технические характеристики сепаратора ОСН-С:

Производительность 10 000 л/ч

Давление продукта на входе – 0.25 МПа

Частота вращения барабана – 500 с¯¹

Габаритные размеры :

Длина 1390мм

Ширина 1000мм

Высота 1785 мм

Диаметр барабана 616 мм

Рассчеты:

Производительность сепаратора для получения высокожирных сливок:

Оборудование для сепарации и очистки для газонефтепроводов.

Природный газ месторождений содержит механические примеси - посторонние вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях , входящие в состав газа и снижающие его теплоту сгорания. К твердым включениям относятся оксид алюминия, соединения кремния , железа, магния, серы. К жидким и газообразным относятся – вода, ее пары. Пары солей, образующихся при высоком давлении тяжелые углеводороды.

Качество газа определяется условиями постоянства его состава, отсутствием жидкой фазы и механических примесей, ограничением содержания тяжелых углеводородов и соединений серы.

Для оценки качества природного газа , транспортируемого по магистральным трубопроводам используют следующие показатели:

Содержание влаги в газе: Влага способствует коррозии газопровода и оборудования компрессорных станций . а так же образованию кристаллогидратов.

Точка росы по углеводородам: Наличие в газе конденсирующихся углеводородов приводит при определенных термодинамических условиях к образованию конденсата. При этом снижается пропускная способность магистральных трубопроводов и увеличивается потребная мощность компрессорных агрегатов.

Содержание сероводорода: Наличие в газе сероводорода способствует развитию коррозии внутренней поверхности газопроводов, газоперекачивающих агрегатов, арматуры и загрязнению атмосферы помещений токсичными продуктами

Содержание механических примесей : Механические примеси . содержащиеся в газе , способствуют развитию эрозии , износу газопроводов и увеличивают вероятность аварийных ситуаций на компрессорных станциях , газопроводах и газораспределительных станциях.

Содержание кислорода: В природных газах кислород отсутствует. При строительстве или ремонте газопроводов кислород может быть внесен при недостаточной продувке трубы. Наличие кислорода в природном газе может привести к образованию взрывоопасных смесей или выделению элементарной серы при наличии сероводорода.

Содержание двуокиси углерода: в сухом газе СО2 образует балластную смесь, снижающцю калорийность газа. В природных газах, транспортируемых по газопроводам , содержится относительно небольшое количество СО2 По технико-экономическим данным содержание СО2 в газе не должно превышать 2%.

Содержание меркаптановой и общей органической серы.

Меркаптановую серу в небольших количествах в качестве одоранта вводят в газ для придания ему запаха. Установленными нормами содержание одоранта в газе обусловлено необходимым уровнем запаха и составляет 16 г. на 1000 м³ газа.

Число Воббе – основной показатель качества газа. Он определяет режим горения газа в бытовых приборах , взаимозаменяемость газа переменного состава для обеспечения нормального режима горения. Число Воббе природного газа транспортируемого по основным магистральным газопроводам составляет от 11000 до 12000 кДж/м³

С помощью анализа загрязнений внутренней полости газопроводов установлено , что загрязнения представляют собой сложную многокомпанентную смесь , состоящую из пластовой, конденсационной и поверхностной вод, углеводородного конденсата, эмульсий, механических примесей, минеральных масел, органических кислот, гликолей, солей двухвалентного и трехвалентного железа.

При эксплуатации магистральных газопроводов основные трудности создает запыленность газа. Износ рабочих колес центробежных нагнетателей прямо пропорционален содержания пыли в газе. Наибольшую эрозию металла рабочих колес нагнетателя вызывают фракции пыли размером более 20 мкм. При воздействии смоченной пыли на металл интенсивность эрозии возрастает.

От механических примесей – от воды, конденсата, частиц породы, и пыли природный газ очищают в наземных сепараторах Промышленные пылеулавливающие аппараты в соответствии с принципами очистки газа разделяют на две группы:сухого и мокрого отделения пыли.

К аппаратам сухого отделения пыли относят:

1. Гравитационные сепараторы(степень очистки 70-80 %)

2. Циклонные пылеуловители (степень очистки 85-98%)

3. Фильтры и фильтр-сепараторы(степень очистки 99%)

Принцип действия аппаратов сухого отделения пыли под действием сил тяжести и в результате снижения скорости течения газа. К аппаратам мокрого отделения пыли относят масляные пылеуловители, в которых очистка газа происходят при помощи промывки газа жидкостью. Достоинство вертикальных масляных пылеуловителей – высокая степень очистки газа(97- 98%) Недостатки – большая металлоемкость, большое гидравлическое сопротивление, унос промывочной жидкости , в качестве которой применяют соляровое масло.

Вертикальный масляный пылеуловитель представляет собой вертикальный сосуд , разделенный на четыре секции , выполняющий различные функции при очистке газа. Нижнюю секцию, которая служит сборником шлама заполняют маслом ;

Секция контактных трубок служит для промывки газа;

Цилиндрическая часть – до поперечной полуперегородки - осадительная камера

Жалюзийная секция, состоящая из зигзагообразных решеток выполняет роль сепаратора для отделения с микрочастицами пыли.

Гравитационные сепараторы - могут быть вертикальными или горизонтальными. Они работают по принципу выпадения взвеси под действием силы тяжести при уменьшении скорости потока газа. Вертикальные гравитационные сепараторы имеют лучшие условия очистки чем горизонтальные и рекомендуются для сепарации газов, содержащих твердые частицы и тяжелые смолистые фракции.

При выборе пылеуловителя оценивают допустимую скорость газа в свободном сечении по формуле:

ω = k)

где d – диаметр сепаратора, м (d=400 – 1650 мм)

; – плотность частиц и плотность газа кг/м³

к - коэффициент сопротивления среды

g – ускорение свободного падения

Опыт эксплуатации показывает , что оптимальная скорость газа должна быть ω<=0,1 м/с при давлении 6 МПа.

Пылеосадительные камеры предназначены для предваритель­ной очистки газов с улавливанием грубодисперсных частиц размером от 50 до 500 мкм. Взвешенная в потоке газа пыль осаждается под действием силы тяжести.

Камера представляет собой пустотелый или с горизонталь­ными полками во внутренней полости металлический прямо­угольный короб с бункером внизу для сбора пыли Площадь короба значительно больше сечения подводящих газоходов. Вследствие этого скорость газового потока резко сни­жается, и частицы пыли под действием силы тяжести оседают. Преимущества пылеосадительных камер — малое гидравличес­кое сопротивление, простота конструкции и малая стоимость; недостатки — громоздкость, небольшой коэффициент улавлива­ния (не выше 40—45%). Этот коэффициент можно довести до 80—85%, если в камерах установить горизонтальные полки , увеличивающие длительность пребывания газа в ка­мере. Однако такие камеры громоздки, очистка их затруднена, и поэтому пылеосадительные многополочные камеры не нашли широкого применения.

. а - Пылеосадительная камера; б - Осадительная камера Говарда:

I— запыленный газ, II— очищенный газ; III — пыль

Инерционные пылеуловители. В этих аппаратах резко изме­няется направление газового потока, частицы пыли по инерции сохраняют направление своего движения, ударяются о поверх­ность и осаждаются в бункере. Наиболее простые пылеулови­тели способны задерживать только крупные частицы пыли размером более 25—30 мкм. Поэтому их используют для предварительной очистки газов. Более мелкие частицы можно выделить из газового потока под действием инерционных сил при измене­нии направления движения газового потока с помощью жалюзийных пластин. Жалюзийный пылеуловитель (рис. 8) состоит из двух основных частей: жалюзийной решетки и выносного пылеуловителя (обычно циклона). При прохождении че­рез жалюзийную решетку газовый поток разделяется на два: поток, очищенный от пыли (80—90% всего количества га­за), и поток, в котором сосредоточена основная масса пыли, улавливаемая затем в циклоне.

Центробежные обеспыливающие уст­ройства (циклоны). Циклоны широко применяют для очистки различных газов от пыли. Частицы пыли выделяются в цикло­не под действием центробежной силы в процессе вращения газового потока в корпусе аппарата. Циклон состоит из цилиндрической трубы и суживающегося книзу конуса. Запыленный газ вводится в циклон по спирали (тангенци­альный ввод).

Под действием центробежной силы в процессе вращения газового потока в корпусе аппарата частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона и по ним опускаются в ко­ническую часть. Эффективность очистки зависит от скорости газового потока (при прочих равных условиях): чем выше ско­рость газа, тем выше ее эффективность, тем меньше габариты аппарата.

В промышленности используют циклоны, рассчитанные на скорость газового потока от 5 до 20 м/с (обычно 15 м/с). В процессе работы установки скорость газового потока мо­жет изменяться. Широко применяют ба­тареи циклонов (мультициклоны), в которых газовый поток распределяется по нескольким параллельно работающим цик­лонам и в зависимости от расхода газа действует то или иное их число.

КПД циклонов зависит от концентрации пыли и размеров ее частиц и резко снижается при уменьшении этих показате­лей. Средняя эффективность обеспыливания газов в циклонах составляет 98% при размере частиц пыли 30—40 мкм, 80%— при 10 мкм, 60% —при 4—5 мкм.

Преимущества циклонов — простота конструкции, неболь­шие размеры, отсутствие движущихся частей; недостатки—за­траты энергии на вращение и большой абразивный износ час­тей аппарата под воздействием пыли. Поэтому наиболее уязвимые части цикло­на покрывают синтетическими материалами или высокопрочными сплавами.

Циклонные пылеуловители

Циклонные пылеуловители выпускают трех типов :

ЦН-11 с углом наклона крышки патрубка 11°

ЦН-15 - с углом наклона крышки патрубка 15°

ЦН-24 - с углом наклона крышки патрубка 24°

Минимальное гидравлическое сопротивление и наибольший коэффициент очистки имеет пылеуловитель типа ЦН-15.каждый тип пылеуловителя имеет ряд типоразмеров – для ЦН-11 и ЦН-15 – по 14 типоразмеров диаметром от 200 до 2000 мм а ЦН-24 по 15 типоразмеров от 400 до 3000 мм.

Циклонный пылеуловитель представляет собой аппарат вертикальной цилиндрической формы со встроенными циклонами и состоит из трех цилиндрических секций:

1.Секция распределения поступившего газа

2. Секция очистки газа

3. Секция сбора жидкости и механических примесей.

Неочищенный газ поступает через боковой входной патрубок, к которому приварены пять циклонов , расположенных звездообразно по кругу. За счет центробежной силы происходит отбрасывание и осаждение влаги и механических примесей , которые удаляются из аппарата автоматически через дренажный штуцер.

Эффективность работы циклонных пылеуловителей в условиях повышенного содержания влаги и конденсата ухудшается из-за осаждения липкой массы (пыль и конденсат) в проходных сечениях аппаратов.

В связи с невозможностью достичь высокой степени очистки газа в циклонных пылеуловителях появляется необходимость выполнять вторую ступень очистки , в качестве которой используют фильтр-сепараторы , устанавливаемые последовательно после циклонных пылеуловителей.

Фильтрация - это процесс очистки газов от твердых или жидких частиц с помощью пористых сред. При фильтрации взвешенные в газовом потоке частицы осаждаются на поверхности или в объеме пористых сред за счет броуновской диффузии, эффекта касания , инерционных , гравитационных и электростатических сил. Фильтрующие перегородки подразделяются на типы: 1.Гибкие пористые перегородки – тканевые материалы из природных , синтетических или минеральных волокон ; нетканевые волокнистые материалы (войлоки, клееные и иглопробивные материалы) ячеистые листы (пенополиуретан, мембранные фильтры)

2. Полужесткие пористые перегородки - вязаные сетки , расположенные на опорных устройствах или зажатые между ними.

3. Жесткие пористые перегородки – зернистые материалы (пористая керамика и пластмасса, спеченные или спрессованные порошки металлов пористые стекла, углеграфитовые материалы; волокнистые материалы (сформированные слои из стеклянных и металлических волокон); металлические сетки и перфарированные листы.)

В процессе очистки запыленного газа частицы приближаются к волокнам или к поверхности зерен материала, сталкиваются с ними и осаждаются главным образом в результате действия сил диффузии, инерции и электростатического притяжения. В фильтрах уловленные частицы накапливаются в порах и таким образом , сами становятся для вновь поступающих частиц частью фильтрующей среды. По мере накопления пыли пористость перегородки уменьшается а сопротивление возрастает, поэтому появляется необходимость удаления пыли и регенерации фильтра.

Наибольшее распространение получили следующие виды фильтров:

1.Тканевые фильтры

2. Зернистые фильтры

3. Электрофильтры

Тканевые фильтры. В зависимости от формы фильтрующей поверхности различают рукавные и рамочные фильтры. Наи­более распространены рукавные фильтры состоящие из ряда тканевых рукавов, подвешенных в металлической ка­мере.

Запыленный газ поступает в нижнюю часть аппарата и про­ходит через тканевые рукава. На поверхности ткани и в ее порах осаждается пыль. В качестве фильтрующих тканей ис­пользуют синтетические ткани, которые менее влагоемки по сравнению с натуральными. Они не гниют, стойки при температуре выше 150°С, термопластичны. От осевших частиц их очищают встряхиванием или обратной продувкой, либо встряхиванием и продувкой одновременно.

К тканевым фильтрам предъявляются следующие требования:

1.Высокая пылеемкость при фильтрации и способность удерживать после регенерации такое количество пыли, которое достаточно для обеспечения высокой эффективности очистки газов от тонкодисперсных твердых частиц.

2. Сохранение оптимально высокой воздухонепроницаемости в равновесно запыленном состоянии.

3. Высокая механическая прочность и стойкость к истиранию при многократных изгибах, стабильность размеров и свойств при повышенной температуре и агрессивном воздействии химических примесей

4. Способность к легкому удалению накопленной пыли

5. Низкая себестоимость.

Существующие материалы обладают не всеми указанными свойствами и их выбирают в зависимости от конкретных условий очистки. Синтетические ткани вытесняют материалы из хлопка и шерсти благодаря более высокой прочности , стойкости к повышенным температурам и агрессивным воздействием , более низкой стоимости.

Хорошие результаты достигнуты при внедрении тканевых фильтров из коррозионно- и термостойких материалов, в том числе на металлической основе, которые могут работать при температуре до 900 °С.