Некоторые формулы технологического расчета машин и аппаратов.

Производительность всех машин и аппаратов зависит от трех основных факторов. На производительность могут влиять и дополнительные факторы, вводимые в формулу в качестве коэффициентов. Однако мы рекомендуем при написании (составлении, а не запоминании) исходить их трех факторов:

- конструктивные размеры рабочих органов;

- время цикла (для периодического) и скорость (для непрерывного ритма работы);

- характеристика обрабатываемого продукта (его плотность).

Производительность устройств:

Барабанный механизм (дозатор, насос и т. п.)

П = F · l · k · n · кг/с

где F - площадь желобка барабана, м^2 l - длина барабана м k - число желобков n - частота вращения 1/с  - плотность продукта кг/м^3

Шнековый — (дозатор, питатель и т. п.)

П = ( D² / 4) · S · n ·  

где D - диаметр шнека м S - шаг шнека м n - частота вращения 1/с  - плотность продукта кг/м^3  - коэффициент заполнения - l - длина шнека не играет роли и в формуле отсутствует

Ленточный — (дозатор, конвейер и т. п.)

П = b · n · v ·  кг/с

где b - ширина слоя на ленте м h - высота слоя продукта м v - линейная скорость ленты м/с  - плотность продукта кг/м^3 l - длина конвейера не играет роли и в формуле отсутствует

Длина конвейера не играет роли и в формуле отсутствует.

Валковый — (нагнетатель, дозатор и т. п.)

П =  · D  h  n    k

где D - диаметр валков м h - зазор между валками м l - длина валков м n - чистота вращения валков м/с  - плотность продукта кг/м^3 k - коэффициент подачи —

Месильная машина – (дозатор, варочный котел и т. п. периодического действия).

где V - объем дежи, бункера м^3  - плотность продукта кг/м^3  - коэффициент заполнения — tb + t3 - цикл работы, с например tb - время вспомогательное t3 - время замеса теста

Смеситель — непрерывного действия

Рис. 1

где D - диаметр лопаток м S - шаг лопаток м n - частота вращения 1/с  - плотность продукта кг/м^3 k - коэффициент формы лопаток — k2 - коэффициент угла поворота лопаток —

Расчет потребностей мощности различных машин определяется зачастую с некоторыми допущениями. Мощность рассчитывается через производительность машины или через работу выполняемую рабочими органами.

Так потребная мощность двигателя шнекового дозатора муки:

к кВт

где  – к.п.д. привода;

L – горизонтальная проекция пути перемещения, м;

c – коэффициент сопротивления перемещению муки в корпусе дозатора,

для муки с = 1,2;

к – коэффициент, учитывающий потери на трение в подшипниках,

к = 1,1 1,2;

H – высота подъема продукта.

Потребная мощность ленточного дозатора муки:

кВт

где Р – окружное усилие на приводном барабане, Н;

V– скорость ленты, м/с.

где S_n – напряжение ленты на приводном барабане, Н;

S₁ – предварительное напряжение ленты;

S₁ – от 9,8 до 19,6 Н на 10 мм ширины ленты.

Потребная мощность на замес теста в месильных машинах периодического действия определяется [5]:

где m – масса теста в деже, кг;

R – максимальный радиус вращения месильного органа, м;

 – угловая скорость, рад/с;

 – к.п.д. привода;

z – количество месильных органов.

Эта же мощность может быть определена как сумма работ необходимых для замеса теста:

кВт [2, 4]

где А₁ – работа расходуемая на перемешивание массы;

А₂ – работа расходуемая на вращение лопастей;

А₃ – работа, расходуемая на нагрев теста и соприкасающихся с ним деталей машины;

А₄ – работа расходуемая на изменение структуры теста.

Потребная мощность на деление теста в тестоделителях зависит от конструкции механизма нагревания и деления теста.

Мощность для тестоделителя со шнековым нагнетателем и отсекающим устройством [2, 4] (нож, делительная головка - грань мерного кармана).

кВт

где р – рабочее давление 0,05 - 0,2 Мпа;

 – угол подъема винтовой линии;

R – наружный радиус шнека, м;

r – радиус вала шнека, м;

n – частота вращения шнека, с^-1;

P – удельное сопротивление резанию, для ножа 1,0 - 1,5 · 10² Н/м для делительной головки P - 5,0 · 10² Н/м;

L – длина режущей кромки (ножа, грани мерного кармана);

v – скорость резания, м/с;

 – к.п.д. привода.

Мощность делителя с лопастным или поршневым нагнетанием и делением мерным карманом [2, 4]:

кВт,

где А₁ – работа расходуемая на сжатие теста в рабочей камере до 0,1 Мпа;

А₂ – работа расходуемая на преодоление сопротивления при пере-мещении теста;

А₃ – работа расходуемая на стабилизацию давления;

А₄ – работа расходуемая на отделение (отрезание) куска теста;

А₅ – работа расходуемая на возврат теста из рабочей камеры в приемную воронку;

А₆ – работа расходуемая на перемещение нагнетателя;

 – время цикла.

Мощность тестоделителя с валковым нагнетателем и делением мерным карманом.

кВт,

где N₁ – мощность необходимая на вращение (нагнетание) валков;

N₂ – мощность необходимая на отделение (отрезание) куска теста;

N₃ – мощность необходимая на привод сбрасывающего валика;

N₄ – мощность необходимая на привод отводящего конвейера.

кВт,

где P – рабочее давление, МПа;

R – радиус валка, м;

,  – углы питания и нагнетания, рад;

 – угол трения теста о валок  = 25  30⁰;

 – угловая скорость валка.

Технологический расчет некоторых устройств для производства макаронных изделий.

Расчет пресса. Т.к. пресс представляет собой агрегат состоящий из нескольких устройств, рассмотрим определение их параметров в отдельности.

Производительность пресса П - можно определить через пропускную способность матрицы:

П = П_с (100 - W_с) (100 - W) кг/час,

где П_с – пропускная способность матрицы по сырым изделиям (производительность пресса по сырым изделиям);

W_c – влажность сырых изделий 30—32% ;

W – влажность сухих изделий 13%.

П_с = f  v  

где f – площадь живого сечения матрицы;

v – скорость выпрессовывания, м/с;

 – плотность теста 1300 кг/м³;

для лапши f_л = n · в · а;

для вермишели ;

для макарон

где n – количество отверстий в матрице, шт;

d_н, d_в – наружный и внутренний диаметр отверстия;

а, в – длина и ширина отверстия.

В смесителе определяют его вместимость (объем камеры)

м³

где П_с – производительность по сырому продукту, кг/час;

t – время замеса - 0,16—0,18 часа;

 – плотность макаронного теста без утряски - 710—720 кг/м³;

к – коэффициент заполнения камеры - 0,5.

Производительность шнека определяется по формуле аналогичной вышеприведенной в упрошенном виде/ Необходимо учитывать коэффициенты к_п - заполнения - 1; к_н - прессования 0,5—0,56; к_с - подачи (уменьшения) 0,9—1,0.

Мощность привода шнека

кВт

где  - давление формования 5-10 Мпа;

n - частота вращения, мин^-1;

 - угол подъема винтовой линии по среднему диаметру;

R₁ и R₂ - внутренний и наружный радиусы шнека, м.

Расчет сушильных установок сводится к определению расхода подаваемого воздуха и необходимого количества тепла.

Лабораторные работы, проводимые в лабораториях

кафедры «Пищевые машины».

Лабораторная работа № 1. Анализ и синтез совместной работы элементов склада муки и аэрозольтранспорта (пневмотранспорта) при бестарном хранении и транспортировании муки.

Лабораторная работа № 2. Исследование конструктивных возможностей просеивателя для использования его в тарном складе.

Лабораторная работа № 3 (с игровой ситуацией). Анализ конструкции и исследование возможности применения тестоделителя «Кузбасс» в новых производственных условиях.

Лабораторная работа № 4. Анализ конструкции и оптимизация конструктивных размеров тестоделителя РМК.

Лабораторная работа № 5 (с игровой ситуацией). Исследование конструктивных возможностей расстойно-печного агрегата ХПА-40 с целью его модернизации.

Лабораторная работа № 6. Исследование влияния конструктивных размеров матрицы на производительность макаронного пресса.