ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10170| Title: | Розпилювач установки для виготовлення сухого молока |
| Authors: | Мізнік, Лариса Миколаївна Ленчинков, Антон Сергійович |
| Keywords: | сушильна установка;тепловий розрахунок |
| Issue Date: | 9-Jun-2026 |
| Abstract: | В кваліфікаційній роботі бакалавра на тему «Розпилювач установки для виготовлення сухого молока» описано конструкцію сушильної установки та її розпилювач для виготовлення сухого молока, порядок монтажу та технологічного обслуговування. Проведено технологічний розрахунок розпилювальної сушильної установки, тепловий розрахунок процесу сушіння молока. На деталь типу «вал» розроблено методи обробки деталі. Проведено аналіз обробки поверхонь, маршрут обробки деталі. З охорони праці та безпеки в надзвичайних ситуаціях розроблено сучасні методи та засоби санітарно-гігієнічної обробки розпилювальної сушильної установки, та вимоги безпеки при експлуатації розпилювальної сушильної установки для молока. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10170 |
| Appears in Collections: | 133 Галузеве машинобудування (Обладнання харчових, торгівельних і машинобудівних підприємств) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| КРБ Ленчинков.pdf Restricted Access | В кваліфікаційній роботі бакалавра на тему «Розпилювач установки для виготовлення сухого молока» описано конструкцію сушильної установки та її розпилювач для виготовлення сухого молока, порядок монтажу та технологічного обслуговування. Проведено технологічний розрахунок розпилювальної сушильної установки, тепловий розрахунок процесу сушіння молока. На деталь типу «вал» розроблено методи обробки деталі. Проведено аналіз обробки поверхонь, маршрут обробки деталі. З охорони праці та безпеки в надзвичайних ситуаціях розроблено сучасні методи та засоби санітарно-гігієнічної обробки розпилювальної сушильної установки, та вимоги безпеки при експлуатації розпилювальної сушильної установки для молока Пояснювальна записка виконана на аркушах формату А4 кількість сторінок – 68, таблиць – 7, літературних джерел – 16, формул – 96. | 1.29 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ, АВТОТРАНСПОРТУ ТА
МАШИНОБУДУВАННЯ
КАФЕДРА ПРОЕКТУВАННЯ ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ ТА ВЕРСТАТІВ
НОВОГО ПОКОЛІННЯ
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до кваліфікаційної роботи бакалавра
на тему: «РОЗПИЛЮВАЧ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ
СУХОГО МОЛОКА»
Перший (бакалаврський)
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
ГМ22.133026.000 РПЗ
Виконав: ЗВО 4 курсу, групи ГМ-22
спеціальності 133 – Галузеве машинобудування
(шифр і назва спеціальності)
Обладнання харчових, торгівельних і
машинобудівних підприємств
(освітня програма)
Антон ЛЕНЧИНКОВ
(ім’я та прізвище)
Керівник Лариса МІЗНІК
(ім’я та прізвище)
Рецензент Олександр МАКОДЗЕБА
(ім’я та прізвище)
Черкаси 2026
1
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва факультету)
Кафедра проектування харчових виробництв та верстатів нового покоління
(повна назва кафедри)
Освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр
Спеціальність 133 «Галузеве машинобудування»
Освітня програма «Обладнання харчових, торгівельних і машинобудівних
підприємств»
ЗАТВЕРДЖУЮ:
завідувач кафедри
Василь Осипенко
(підпис) (ім’я та прізвище)
« » 2026 року
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу бакалавра здобувачу вищої освіти
Ленчинков Антон Сергійович
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема кваліфікаційної роботи бакалавра «Розпилювач установки для
виготовлення сухого молока»
Керівник кваліфікаційної роботи бакалавра Мізнік Л.М., к.т.н., доцент
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету
від «13 » квітня 2026 року № 94/03-03
2.Строк подання здобувачем вищої освіти випускної роботи 31.05.26 р.
3. Вихідні дані до випускної роботи. Технічна документація, технологічні та
робочі інструкції, довідкова література.
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно
розробити). Анотація. Вступ. Зміст. 1.Конструкторський розділ.
2.Технологічний розділ. 3.Розділ з охорони праці. Висновок. Перелік
використаних джерел.
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):
Дифузійний апарат А1, Секція корпусу А1, Транспортна система А1. Елементи
транспортного шнеку А1. Креслення деталей вал А2, втулкак А3, кришка А3.
Маршрут обробки деталі А1. БЖД А1.
2
6. Консультанти розділів кваліфікаційної роботи бакалавра
Підпис, дата
Ім’я та прізвище
Розділ завдання видав завдання
керівника або консультанта
прийняв
Розділ 1 Лариса Мізнік, к.т.н., доцент
Розділ 2 Лариса Мізнік, к.т.н., доцент
Розділ 3 Лариса Мізнік, к.т.н., доцент
7. Дата видачі завдання _________________
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ Строк
Назва етапів дипломного
з/ виконання Примітка
проекту (роботи)
п етапів КРБ
1 Розділ 1 10.03.26
2 Лист 1 19.03.26
3 Лист 2 28.03.26
5 Розділ 2 20.04.26
6 Лист 4 07.05.26
7 Лист 5,6 16.05.26
9 Розділ 3 24.05.26
10 Лист 7 27.05.26
11 Оформлення пояснювальної записки 30.05.26
Здобувач ступеня бакалавра __________ Антон ЛЕНЧИНКОВ
(підпис) (ім’я та прізвище)
Керівник кваліфікаційної роботи бакалавра __________ Лариса МІЗНІК
(підпис ) (ім’я та прізвище)
3
Зміст
Анотація 5
Abstract 6
Перелік умовних позначень, символів та скорочень 7
Вступ 8
1 Конструкторський розділ 10
1.1 Порівняльний аналіз існуючих конструкцій для 11
виробництва сухого молока
1.2. Опис конструкції установки виробництва сухого молока 19
1.3 Монтаж обладнання 24
1.4 Технічне обслуговування сушарки 26
1.5 Розрахунок розпилювальної сушильної установки 28
1.6 Тепловий розрахунок процесу сушіння молока 36
2 Технологічний розділ 44
2.1 Формування службового призначення 45
2.2 Вибір та обґрунтування матеріалу деталі 45
2.3 Аналіз технологічності конструкції деталі 46
2.4 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь (МОП) 47
2.5 Маршрут обробки деталі 55
2.6 Розробка етапів технологічного процесу виготовлення деталі 56
3.Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 57
3.1Сучасні методи та засоби санітарно-гігієнічної обробки 58
розпилювальної сушильної установки для молока
3.2 Вимоги безпеки при експлуатації розпилювальної сушильної 59
установки для молока
Висновки 66
Перелік використаних джерел 67
Додатки 69
4
Анотація
В кваліфікаційній роботі бакалавра на тему «Розпилювач установки для
виготовлення сухого молока» описано конструкцію сушильної установки та її
розпилювач для виготовлення сухого молока, порядок монтажу та
технологічного обслуговування. Проведено технологічний розрахунок
розпилювальної сушильної установки, тепловий розрахунок процесу сушіння
молока. На деталь типу «вал» розроблено методи обробки деталі. Проведено
аналіз обробки поверхонь, маршрут обробки деталі.
З охорони праці та безпеки в надзвичайних ситуаціях розроблено сучасні
методи та засоби санітарно-гігієнічної обробки розпилювальної сушильної
установки, та вимоги безпеки при експлуатації розпилювальної сушильної
установки для молока
Пояснювальна записка виконана на аркушах формату А4 кількість
сторінок – 68, таблиць – 7, літературних джерел – 16, формул – 96, креслення
виконано на форматі А1 – 5 аркушів.
5
Abstract
The bachelor's qualification work on the topic "Sprayer of a plant for the
production of powdered milk" describes the design of a drying plant and its sprayer for
the production of powdered milk, the procedure for installation and technological
maintenance. A technological calculation of a spray drying plant, a thermal calculation
of the milk drying process were carried out. Methods for processing a part of the "shaft"
type were developed. An analysis of surface treatment, a route for processing a part
were carried out.
In the field of labor protection and safety in emergency situations, modern
methods and means of sanitary and hygienic processing of a spray drying plant were
developed, and safety requirements for the operation of a spray drying plant for milk
were developed
The explanatory note is made on A4 sheets, the number of pages is 68, tables are
7, literary sources are 16, formulas are 96, the drawing is made on A1 format - 5 sheets.
6
Перелік умовних позначень, символів та скорочень
W- величина випаровування, кг/год;
Со - початкова концентрація сухої речовини;
Ck - концентрація сухої речовини в висушеному молоці, %;
d 1 - вміст вологи в повітрі перед калорифером, кг/кг;
d 2 - вміст вологи повітря при виході з сушильної установки кг/кг;
Lg – дійсні втрати повітря при сушці молока, кг/год;
I о - вміст теплого повітря при вході в калорифер, Дж/кг;
I1 - вміст теплого повітря при виході з калорифера, Дж/кг;
V – швидкість розпилювальної рідини, м/с;
D – діаметр розпилювального диска, м;
Мсч – продуктивність розпилювальної сушарки кг/год.;
Jо – вміст теплого повітря при вході в калорифер, Дж/кг;
J1 – вміст теплого повітря після виходу з калорифера, Дж/кг;
tп – температура підігрітого пару, град.;
to – первинна температура повітря, град.;
t1 – завершальна температура повітря, град.
7
Вступ
Сухе молоко має широке застосування в різних сферах харчової
промисловості, зокрема у виготовленні дитячого харчування. Воно
характеризуються високою харчовою та біологічною цінністю, зручністю в
транспортуванні та можливістю тривалого зберігання, що дозволяє створювати
запаси сухих молочних матеріалів. Завдяки технології виготовлення сухих
молочних продуктів зберігаються всі корисні речовини молока, а сам процес
виробництва є фактично безвідходним.
Сухі молочні продукти містять зовсім мало води близько п’яти процентів,
зате в них зберігаються певна кількість білку, жиру, лактози, комплекс корисних
вітамінів та мінералів. Поживна значущість таких продуктів для дитячого
харчування після відновлення часто перевершує свіжі молочні продукти. Це
досягається завдяки додаванню вітамінів, поживних мінеральних речовин,
білків та інших корисних компонентів.
В умовах сучасної економіки виробництва, що займаються переробкою
молочної сировини, а також торгівельні організації перебувають на етапі
становлення та вдосконалення своїх технологічних можливостей.
Сухі суміші виготовляють шляхом висушування рідких продуктів,
отриманих із знежиреного молока, у розпилювальних сушарках. Таке
обладнання є найбільш популярним, ефективним та економічним методом
виробництва молочного продукту із стабільно високою якістю.
На багатьох підприємствах з виробництва молочної сировини досі
застосовуються сушарки, яким уже сорок років. Зазвичай це сушильні башти
різних моделей і виробників. Новітні технології сушіння передбачають
застосування установок із двох або трьох стадіями сушки продукту.
Запровадження двох стадій, або так званого досушування, відкриває для
виробників нові перспективи. Завдяки їй можна суттєво знизити температуру
сушильного повітря. Як наслідок, у сушильній камері значно зменшується ризик
підгоряння сировини, а також знижується ступінь налипання на стінках камери.
Процес виконується поступово, при якому можливо зберігати всі фізичні,
8
хімічні та біологічні властивості отриманого матеріалу. Сировина яка
обробляється поступово, зберігає відносно високу вологість, через що надходить
на наступний етап сушіння у стані частково недосушена й доводиться до
потрібної кондиції в наступному обладнанні установки. Такий підхід забезпечує
отримання продукту високої якості, одночасно скорочуючи витрати
енергетичних ресурсів до сорока процентів. Крім того, застосовування
регуляторів тепла у процесі сушки дає змогу ще більше оптимізувати рівень
енергетичного заощадження. Зарубіжні компанії пропонують оснащувати
установки агломераторативними моделями, які завдяки такому методу як
спікання парою дозволяють отримати продукт у вигляді гранул із розміром до
трьох міліметрів. Це покращує зовнішній вигляду продукту його розчинність,
сипкості, пишності та інші характеристики даного продукту, при цьому
зберігаючи фізичні і хімічні властивості. Для виробників це створює можливості
розширити асортимент продуктів на базі спечених і гранульованих сипких
матеріалів.
9
1 Конструкторський розділ
10
1.1 Порівняльний аналіз існуючих конструкцій для
виробництва сухого молока
У технологічному процесі виготовлення сухого молока найширше
застосування отримали сушарки розпилюючого типу. До складу сушильної
установки типу ОСВ-1 (рис. 1.1), входять розпилювальні сушарки, що
використовуються для отримання сухого молока з згущеного або молока
знежиреного, а ще білкового концентрату сироватки. В даній сушарці робочим
розпилювальним органом являється форсунка, тоді як у других сушарках
застосовуються розпилювачі у вигляді відцентрових дисків. Незважаючи на
відмінності у продуктивності та конструктивні можливості, усі ці установки
функціонують за однаковим методом. До всіх сушарок такого типу входять
сушильна камера, системи фільтрації та повітряні підігрівачі, механізми подачі
та розпилювання сировини, пристрої для збирання готового продукту, систему
очищення спрацьованого повітря, а також панель контролювання і управління
технологічною системою. Сушильна башта виготовлена у формі циліндричної
двостінного бака, між стінками якого розміщено шар теплової ізоляції з
азбестових плит.
Башта оснащена герметично зачиненими люками і встановлена на бетонний
фундамент. Її дно покрите плиткою, вздовж якої котяться щітки для збирання .
У дверях, на рівні розпилювача, встановлено вікно оглядове. Для зручного
обслуговування конструкції облаштовано спеціальний майданчик та сходи з
поручнями. Система фільтрації та нагріву теплоносія складається з фільтрів,
калориферів і вентиляторів. Спочатку повітря проходить очищення через
фільтри, після чого підігрівається до температури сто сорок градусів за
допомогою парових або електричних калориферів. Нагріте повітря
направляється вентиляторами зверху та знизу вежі безпосередньо до зони
розпилення сировини. Нагріте повітря проходить через повітряні відводи до
тангенціально розташованих каналів у бічній стінці установки. Елементи для
подачі й розпилювання сировини включає пристрій подачі, ванну, електричний
11
агрегат та розпилювальний механізм. Форсунку застосовують як
розпилювальний пристрій, для забезпечення потрібного тиску в системі до
двадцяти МПа, також використовують гомогенізатор, який виконує функцію
плунжерного насоса.
Рисунок 1.1 – Сушильна установка ОСВ-1 :
1 - камера з форсунками; 2 - гранулятор;
2 - сушарка конвективна; 4, 11- елеватор ковшовий;
3 5 - сито; 6 - розподільник; 7, 10 - конвеєр; 8 - бункери; 9 - бункер;
10 — вібраційний конвеєр; 14 - живильник;
17 - резервуари; 18 - насос молочний відцентровий; 19 - гомогенізатор;
8 - калорифери; 11 – вентилятори; 15 - фільтри повітря
Сушарки розпилюючі (рис. 1.2) отримали широке застосування для
висушування рідин, таких як молочна сировина, яйця, желатин та інші.
Сушильна башта цих пристроїв зазвичай виконується у вигляді
великогабаритної порожнинної вежі. Рідка сировина подається у верхню частину
сушарку де і відбувається розпилення. У процесі спускання крапель відбувається
їхній безпосередній контакт із сушильним агентом, який вводиться в нижній
частині установки. Здійснюється диспергування сировини шляхом
розбризкування крізь форсунку або за сприяння стиснутого газу в пневматичний
спосіб.
12
Рисунок 1.2 - Сушарки розпилювальна:
1 - корпус; 2 - розпилювальний пристрій; 3 - введення теплоносія;
4 - відведення теплоносія; 5 - відведення готового продукту
Сушіння методом розпилення має ряд значних переваг при зіставленні з
другими способами сушіння. Цей процес триває дуже швидко всього від
п’ятнадцяти до тридцяти секунд, причому в частинках поверхня значно
насичена в області підняття температури, яка наближена до температури повного
випаровування розчину. При значній дії процесу та відносно низькій температурі
сировини в розпиленому стані отриманий сухий матеріал характеризується
високою якістю. Зокрема, уникнуто таких небажаних явищ, як денатурація білку,
окислювання або втрати групу вітамінів. За доброякісними характеристиками
матеріалу, сухий матеріал у розпилювальній сушарці із використанням зарячого
повітря чи інертного газу зокрема азоту або вуглекислого газу, потрібно зрівняти
лише з тим, що був підданий сушінню в умовах глибокого вакууму. Під час
сушіння методом розпилення можна ефективно регулювати якісні
характеристики готового продукту, змінюючи їх відповідно до умов процесу. У
результаті такого сушіння отримують продукт, який зазвичай не потребує
додаткового подрібнення й характеризується підвищеною розчинністю. Крім
того, цей метод дає змогу суттєво скоротити й автоматизувати технологічний
процес виробництва сухого молока. У такому випадку стає можливим
13
виключення окремих етапів, таких як фільтрування, центрифугування чи
розмелювання. Сушарки мають можливість забезпечити значну продуктивність
при обробці сировини, не має потреби в чисельному обслуговуючому персоналі
зведена до мінімуму. У процесі сушіння сировина не контактує з поверхнями
сушарки до повного висихання, що значно полегшує вирішення питань,
пов’язаних із корозією, а також вибір матеріалів для виготовлення сушильного
бункера. На відміну від других методів сушіння, де волога сировина взаємодіє з
металевою площиною, розпилювальні сушарки дозволяють уникнути цієї
проблеми. Крім того, сушіння в таких установках може проходити в широкому
діапазоні температур — від шестидесяти до сто двадцяти градусів. Під час
висушування молока методом розпилення можна легко отримати сухий продукт,
який буде включати різні сухі добавки у заданих пропорціях. Це досягається
завдяки можливості додавання певної кількості інших сировини до основної під
час процесу сушіння.
Перед процесом сушіння до установки висуваються такі вимоги:
– ефективне використовування всього об'єму установки сушильної;
– мінімізація налипання частинок сухого молока на стінках камери;
– уникнення повторного контакту сухого молока з гарячим повітрям;
– оперативне вивантаження сухого молока з камери в найкоротші терміни.
Можливий рух повітря в нинішніх конструкціях сушарок зображені на
рисунку 1.3.
Установки які оснащені розпилювальними пристроями і мають вигляд
відцентрових дисків, сировину подають за допомогою одно гвинтового
насосного агрегату. При цьому основним недоліком таких дискових
розпилювачів є їх конструктивна складність. Прикладом може бути, сушильна
установка марки А1-АРС яка має в своєму складі такі елементи як
електродвигун, редуктор зубчастий, шпиндель із розпилювальним диском,
захисний кожух, а також системи змащення та охолодження, і лінію подачі
продукту на висушування. Перевагою даних розпилювачів є простота
налаштування дисперсності розпилення сировини, що досягається шляхом
14
заміни зубчастих коліс у приводі шпинделя. У зазначеній установці є
можливість виконувати обертання з частотою 201, 227, 259 або 300 обертів за
секунду.
Рисунок 1.3 – Напрямки руху повітря у сушильній установці:
а) розпилювач з рухом повітря по спіралі;
б) розпилювач з зворотнім рухом;
в) форсунковий розпилювач з зворотнім рухом;
г) форсунковий розпилювач з прямотечійним рухом;
д, є) розпилювач з реверсивним рухом повітря;
У установці сушильній А1-ОР2-Ч яка показана на рисунку 1.4 дискове
обертання є незмінною і становить двісті с⁻¹. Кругова швидкість диску
розпилення цієї установки становить сто сімдесят метрів за секунду. Для
15
сушильної установки А1-АРС найбільша швидкість розпилення, за умов
діаметра диску сто двадцять міліметрів, становить сто тринадцять метрів за
секунду.
Рисунок 1.4 – Сушарка марки А1-ОР2-Ч
1 - калорифер; 2 - шнек; 3 - днище камери; 4 - фільтр;
5,16 - вентилятор; 6 - підігрівач повітря; 7 - насосна; 8 - тепловий апарат;
9 – апарат для перекачування суміші; 10 - бак;
11 - тальк електричний; 12 – повітряний роздільник; 13 - розпилювач сировини;
14 - сушильний бункер; 15 - циклони; 17 - машина для зашивання мішків;
18 - ультразвуковий пристрій; 19 - дозатор;
20 - бункер; 20а - сито; 21 - циклон; 22 - вентилятор; 23 - транспортна лінія;
28 - молоко; 29 - сухе молоко
Пристосування для виведення сухої сировини у складається з щіток, шахти
та шнекового конвеєра. В поодиноких моделях даного тику установок
очищувальні щітки замінені на скребкові механізми. Для ретельного очищення
від осаду на поверхні стінок і днищі використовується пневматична мітла та
спеціальний короб. Процес очищення спрацьованого повітря включає фільтр,
головний вентилятор і систему повітряних проводів.
Фільтр типу камерного у формі шахти з прямокутним перерізом
складається з секцій в кількості трьох, кожна з яких обладнана фільтрувальними
рукавами, зробленими з мішковини. Повітря, що приходить із вежі,
спрямовується в рукави знизу, проникає крізь тканину і, завдяки витяжному
вентилятору, випускається в навколишнє середовище. Осілі на тканині частинки
16
сухого молока видаляються спеціальним вібраційним пристроєм й струшуються
на шнековий транспортер.
Повітря проходить очищення від пилу сухого молока за допомогою
циклонних установок. Спрацьоване повітря з таких установок видаляється через
нижню частину сушильної башти.
Суху речовину, яка виводиться із сушильної башти та циклонів, далі
транспортують через шлюзовий отвір у пневматично транспортну труду, де вона
охолоджується відповідної температури повітря. Для забезпечення подачі такого
повітря використовують фільтр, вентилятор та калорифер із системою, яка
охолоджується циркуляцією холодної води або розчином. Після проходження
крізь пневматичну транспортну лінію разом з повітрям, сухе молоко надходить
до розвантажувача, який обладнаний затвором. Остигле сухе молоко
відміряється спеціальним пристроєм і упаковується в тару. Процес керування
сушаркою дозволяє контролювати та регулювати основні технологічні
параметри системи вручну і автоматично.
В установці комбінованого типу виробництва Данія яке показано на
рисунку 1.7 згущене молоко подається насосом в розпилювач у вигляді диску 5,
разом із яким одночасно подається повітря підігріте до відповідної температури.
На виході з сушарки формується сухе молоко вологість становить до восьми
процентів, який далі спрямовується в камеру 9 для досушування, розділену на
три зони. У зоні один і номер два порошок досушується, а в останній
охолоджується за допомогою повітряного потоку. Слід зазначити, що
температура на виході з цієї сушарки на п'ятнадцять градусів нижча, ніж у
стандартних сушильних пристроях.
Для висушування сухої молочної суміші можна застосовувати стрічковий
конвеєр із стрічкою у вигляді мілкого сита (рис. 1.8).
Шар осаду, що утворюється на стрічці конвеєра, перешкоджає виведення
мілких частинок молока потоками повітря, яке надходить з боку сировини.
Сушарки таких типів як форсункові і дискові реалізують двома стадіями
процесів сушки.
17
Рис. 1.7. Сушарка комбінованого типу
1 - насос; 2 - фільтр; 3 - калорифер; 4 - повітряний розподілювач;
5 - розпилювач у вигляді диску; 6 - сушильна башта; 7 - патрубок;
8 - вібраційний лоток; 9 - камера для досушування; 10 - калорифер;
11 - повітряний охолоджувач; 12 - циклон основний; 13 - циклон допоміжний;
14 - розвантажувач циклон; 15 - транспортна лінія
Рис. 1.8. Сушарка з транспортерною стрічкою для досушування:
1 - вентилятор; 2 - сушильний бункер; 3 - калорифер; 4 - ємність; 5 - форсунка;
6 - вібраційне сито; 7 - камера; 8 - повітропровід для відведення холодного
повітря; 9 - повітропровід; 10 - просвіт для відведення повітря; 11 — камера;
12 —стрічковий транспортер
Процес який відбувається у розпилювальних сушарках характеризується
певними особливостями. Як сировина використовується згущене незбиране або
не жирне молоко, з концентрацію домішок приблизно п’ятдесят процентів. У
18
зоні розпилення температура продукту зазвичай утримується в межах від
шістдесяти до сімдесяти процентів, а вологи в кінцевому продукті становить
близько сім процентів.
1.2 Опис конструкції установки виробництва
сухого молока
Розпилювальна установка типу A1-ОРЧ застосовується для висушування
молока, та для сурогатів цільного молока з складом жиру тридцять процентів.
Використовується на виробництвах молочної, олійної та сироварної галузей
промисловості.
Рисунок 1.9 – Схема виробництва сухого молока
Сушильний комплекс складається з розпилювальної сушарки, вона є
ключовим елементом технологічної схеми і показано на рисунку 1.9, до неї також
входять: циклон 8 що очищує відпрацьоване повітря від частинок сухого молока,
оснащені подвійними засовами 9; система пневматичного транспорту сухого
молока, до якої входить повітряний транспортер 11, охолоджувач 12, шибери 19
та вентилятор 14. До комплексу для розвантажування, входить циклон-
відокремлювач 13, бункер-накопичувальний 17, зворушувач в складі якого є
мішалка та привід 18, шлюзовий замикач 15, шлюзовий живильник із трубами
для подачі повітря та для транспортування одночасно повітря і сухого молока
19
16. Насос шестеренний включає варіатор керування продуктивністю та
трубопроводом для подачі молока, що висушується.
Дві ємності для продуктів, оснащені мішалками, апаратами для підігріву
сировини та спеціальним блоком управління. Щит містить пускову, контрольну,
вимірювальну та регулювальну апаратуру.
Окрім головних компонентів, сушильна установка оснащується бункером
для тимчасового зберігання сухого молока, системою труб, обслуговуючими
пристроями та пультом керування. Також до комплектації входять
автоматизовані лінії для фасування сухого молока в паперові пакети з
подальшою автоматизованою упаковкою. Висушування в установці відбувається
завдяки активному тепловому та вологому обміну між дрібнодисперсним
вологою сировиною і сухим нагрітим повітрям. Вологий продукт із бака, який
підігрівається нагрітою водою до високої температури, транспортується
шестеренчастим насосом через труби і конусоподібний патрубок до
порожнистого валу, що обертається. На цьому валу розташований
розпилювальний диск 6, який забезпечує рівномірний розподіл продукту для
ефективного сушіння. Продуктивність насосу для перекачки сировини
варіюється в межах від сорока до дев’яносто літрів за хвилину завдяки
дистанційному регулюванню швидкості обертовому руху робочого колеса.
Обертовий рух диска швидкість якого становить 6525 обертів в одну хвилину
здійснюється через плоско ремінну передачу яка передає рух від електродвигуна.
Під впливом відцентрових сили суха сировина направляється по канавкам диска
до його кінця і через отвори розпилюється у вершині частині сушильного
бункера. Об’єм сушильного бункера становить сто сорок п’ять метрів кубічних,
з яких сама камера становить сто кубічних метрів.
Повітря, яке застосовується для висушування молока, спочатку проходить
очищення у фільтраційній камері 1. Вона обладнана 32 легко замінними
частинами з фільтрами, виготовленими із синтетичного матеріалу. Після
очищення повітря подається вентилятором 2, продуктивність якого становить
сорок три тис. м³/год при натиску сто тридцять п’ять міліметрів водяного стовпа,
20
в вісім секцій калорифери. З них п’ять секцій є паровими, дві парові
конденсатори та одна являється конденсатною з загальною площею нагріву
близько дев’ятсот двадцять м². У калориферах повітря підігрівається до сто
вісімдесят градусів.
Обсяг повітря, що подається для сушіння, регулюється за допомогою
шибера 20 з дистанційним управлінням та ручного шибера 19. Після цього гаряче
повітря розподіляється перегородкою в повітроводі на два потоки: один
спрямовується до центру, а інший — до периферії сушильної камери. Розділені
потоки повітря потрапляють у спіралеподібний розподільник 4, розташований на
стелі сушильної камери. У кожному з каналів, через які проходить повітря,
встановлено жалюзі з плавною формою. Їхнє використання дозволяє
налаштовувати швидкість і напрямок руху повітря. Повітря надходить із
периферії до центру сушильного бункера через лопатки 7, які регулюють його
закрутку. На периферійній частині розміщено 32 лопатки, тоді як у центрі – 8.
Спіралеподібний вихровий плин повітря формується відповідно до встановлення
цих направляючих лопаток.
Розпилювальна установка (рисунок 1.10) є вертикальною циліндричною
ємкістю з кришкою та конічним днищем, усередині якої розміщено
розпилювальний механізм. Цей механізм разом із диском розміщеним у
верхньому фрагменті камери, тоді як форсунки розташовані по її периферії. Для
охолодження та додаткового підсушування сировини днище установки деколи
оснащують люком для входу холодного повітря в бункер. Конструктивне
виконання самого бункера, а також систем подачі й відведення газу чи
вивантаження сировини може змінюватись залежно від конкретних вимог.
Сушарки з розпилювачами зазвичай функціонують за правилом прямо
течійно або проти течійно. У процесі розпилення рідини всередині сушильного
бункера створюється значна площа контактної взаємодії газу з матеріалом, що
висушується. Це сприяє забезпеченню рівномірних умов обтікання і скороченню
тривалості процесу, що, у свою чергу, дозволяє підвищити температуру газу до
максимально припустимих значень. Розрахунок сушки ведеться на основі
21
максимально дозволеної температури матеріалу. Визначення цієї температури
базується на показниках термостійкості матеріалу і залежить від напрямку руху
газу та матеріалу.
2
3
1
4
7
5
9 4
3100
10
8 6
Рисунок 1.10 – Сушильна установка молока
При роботі сушарки у режимі прямотоку дозволена температура газу вкрай
перевищує показники для режиму проти течіно. В такому разі перегріву
сировини не виникає, оскільки гази значної температури переміщуються
паралельно вологій сировині. Принцип прямо течійно зазвичай застосовують для
сушіння окремих видів сировини. Натомість схему проти току використовують
у випадках, коли необхідно досягти всебічного висушування сировини або
одержати продукт з вищою об'ємною щільністю. Продукція, отримана методом
розпилювального сушіння, за якістю не поступається продукції, виготовленій
шляхом сублімаційного сушіння. Тип розпилювальної сушарки в будь-якому
конкретному випадку обирається залежно від фізичної структури розчину, вимог
до рівня дисперсності матеріалу, а також з урахуванням економічної доцільності
та надійності роботи обладнання.
22
22220000
330000
1122885500
Відцентрова розпилювальна сушарка (рис. 1.10) – це установка
безперервної дії. Вона складається з основної сушильної камери, відділення для
досушування та високошвидкісного розпилювального вузла. Сушильна камера
представлена вертикальним циліндричним резервуаром з плоскою верхньою
частиною і конічним дном. У нижній частині цього резервуара знаходяться
випускний патрубок, який сполучений з камерою досушування, а також механізм
для вивантаження готового матеріалу.
Корпус бункера складається з окремих секцій, які встановлені одна на одну
та з'єднуються за допомогою болтових з'єднань. Кожна секція виготовлена із
щитів, корпуси яких виконані зі зварених швелерів і двотаврових балок. В
центральній частині бункера розміщена труба, через яку газ потрапляє
невимушено в зону факела для розпилення. Направленість подачі газу
регулюється вручну шляхом повернення відповідного крану. Розхід повітря
залежить від первинних параметрів сушильного агенту та відповідної
продуктивності агрегату. Газохід що слугує для подачі гарячого газу оснащений
кожухом, його стінки охолоджують холодним повітрям. В низу конуса бункера
розташований газохід для відведення спрацьованого повітря.
В центрі бункера сушильної установки розташований розпилюючий
механізм. Він складається з таких елементів: корпус, тарілка для розділення
рідини, розпилювальний диск, одно ступінчатий підвищувальний редуктор і
фланцевий електричний двигун. Усередині корпусу закріплені привідний вал із
підшипниками, труби для подачі сировини, зжатого повітря, води для
охолодження підшипників, а також лінія відведення масла з установки. Мастило
направляється до вузла редуктора і підшипників валу розпилювального диска із
загальної системи змащення. Спрацьоване мастило відкачує насос, а після
проходження через фільтрацію та процес охолодження в фільтрі масляному
заново направляється в розпилювальну систему.
Перед процесом сушіння в розпилювальній установці висуваються такі
вимоги:
- ефективне використання обсягу сушильного бункера;
23
- мінімізація прилипання сухого молока на стінках бункера;
- запобігання повторному контакту висушеного молока з гарячим
повітрям установки;
- максимально швидке вилучення сухої матеріалу із сушильного бункера.
1.3 Монтаж обладнання
До складу сушильної установки входять:
- щит контролю та управління;
- система подачі стиснутого повітря;
- бункер;
- розпилювальна сушарка;
- система подачі продуктів;
- калориферна вентиляційна установка;
- система для видалення відпрацьованого повітря;
- система охолодження та транспортування продукту;
- система експлуатаційних майданчиків;
- система миття обладнання;
- два пристрої для розпилення молока;
- напівавтоматичний ваговий дозатор;
- установка для сварки поліетиленових плівок;
- обладнання для зашивки;
- система імпульсно-динамічного очищення;
- таль електричний;
Монтаж сушильної установки здійснюється у формі окремих блоків і вузлів,
таких як сушильні решітки, диски для встановлення верхньої решітки, привід та
автоматизовані прилади .
Для виконання монтажу та встановлення нового обладнання установки, а
також його складання пропонується наступний порядок дій:
- проведення розмітки та встановлення опор для монтажу;
- монтаж і фіксація секцій решіток.
24
- виконання розмітки та встановлення опор для монтажу;
- монтаж і закріплення секцій решіток;
- встановлення приводу та регулювання решіток;
- розмітка і монтаж опор для відцентрового диска;
- встановлення приводу та закріплення відцентрового диска.
- монтаж і фіксація установки. - Інсталяція автоматизованих пристроїв.
- огляд та налаштування обладнання. - Змащення вузлів і механізмів
техніки.
Для зварювання ключових вузлів обладнання використовуємо ручне
електродугове зварювання. Режим зварювання налаштовується відповідно до
товщини металу та типу зварного шва. Штангенциркулі використовуються для
відцентрування та розмітки отворів під кріплення, при цьому похибка
вимірювання становить 0,5 мм. Перед початком центрування валів
електроприводу проводиться перевірка їх опорних частин, а також контроль
співвісності. Під час складання валів ходових коліс і зірочок ланцюгових передач
перевіряється якість поверхонь складових деталей. Зірочки оцінюють на
наявність радіального та осьового биття за допомогою індикаторів. Правильне
розташування ланцюгів є ключовим для забезпечення стабільної та плавної
роботи ланцюгових передач. При монтажі напрямних рейок застосовують рівні
та схили для досягнення їхньої правильності у паралельному та
перпендикулярному положенні. Остаточне налаштування напрямних рейок
виконується за допомогою нівеліра. Геометричне нівелювання передбачає
безпосереднє вимірювання різниці висот між точками за допомогою вертикально
встановлених нівелірних рейок у необхідних місцях. При встановленні таких
рейок можливі незначні відхилення: до п’яти міліметрів по висоті та до трьох
міліметрів в плані по осях. Після завершення монтажу обладнання важливо
перевірити всі його основні вузли, а також елементи системи автоматизації.
Також здійснюється перевірка обладнання для впевненості в тому, що всі
монтажні роботи та складання виконані відповідно до встановлених інструкцій.
Під час огляду необхідно переконатися в правильності підключення всіх
25
деталей, відсутності тріщин на зварних швах, а також дефектів на оброблених
поверхнях, таких як забоїни, задирки чи гострі кромки. Окрім цього, слід
перевірити, щоб різьбові з’єднання на всіх вузлах були без пошкоджень. Після
усунення дрібних дефектів та ревізії обладнання машину збирають і
налаштовують зазори. Перевіряється взаємодія вузлів і деталей відповідно до
встановлених допусків. Далі змонтоване обладнання тестують у режимі
холостого ходу. Під час обкатки стежать за роботою електродвигунів,
редукторів, підшипників та інших компонентів. Тривалість обкатки на
холостому ходу зазвичай становить близько двох годин, після чого обов’язково
змінюється мастило в редукторах та повторно оглядаються всі поверхні. Під час
експлуатації обладнання контролюють жорсткість корпусів, відсутність
деформацій, а також перегрів підшипників, що може викликати заклинювання
основних валів і негативно вплинути на їх роботу. Загальний термін
випробування обладнання триває один тиждень.
1.4 Технічне обслуговування сушарки
Лінія сушки складається з сушильної камери, циклонів, конвективних
вібраційних, вібраційних контейнерів, ковшового елеватора та повітряних
відводів. Санітарна обробка цього обладнання проводиться у два етапи: сухе
очищення та волога обробка за допомогою лужних розчинів, після чого
виконується дезінфекція або стерилізація гарячим повітрям.
Сухе очищення шлюзових затворів потоку, вихрової засувки, відповідного
каналу та силового обладнання здійснюється за потреби. Сухе очищення
сушильного устаткування виконується щоденно після завершення роботи у такій
послідовності:
Зніміть розпилювальний диск та за допомогою сушильних щіток вручну
очистіть стінки обладнання від залишків сухого порошку. Увімкніть
всмоктувальний вентилятор, щоб повністю видалити залишки порошку.
Очистіть фільтри шляхом їх струшування для видалення часток сухого молока.
Якщо рукави фільтрів сильно забруднені і процедура струшування не дає
26
бажаного результату, необхідно їх промити. Зазначається, що фільтри слід
замінювати не рідше одного разу кожні двадцять п’ять днів або відповідно до
рекомендацій, зазначених в інструкції з експлуатації.
Очистіть щітки від залишків сухого молока, бункер, жалюзі, шнек і нижню
частину турбіни. Вологе очищення сушильного обладнання виконується
щонеділі з використанням мийних розчинів після кожних двісті п’ятдесят годин
роботи. Перед початком мийки необхідно виконати підготовчі роботи:
- зняти ротори у шлюзовому механізмі та очистити їх вручну (ротори
системи «киплячого» шару не демонтуються);
- встановити очищувальну турбіну в сушильну камеру;
- змонтувати воронки;
- увімкнути двигуни шлюзових затворів;
- провести загальний перевірочний огляд устаткування та перевірити його
герметичність;
- відключити охолоджувальний транспортний канал від ділянки
кондиціонування;
- підключити обладнання до мийної установки .
- подати воду через дросель у робочу камеру з температурою сімнадцять
градусів протягом семи хвилин;
- ополоснути водою, температура якої тридцять градусів протягом десяти
хвилин;
- промити лужним розчином, здійснюючи його рециркуляцію при
температурі шістдесят градусів упродовж тридцяти хвилин.
- знову обполосніть водою температура якої тридцять градусів протягом
п’ятнадцяти хвилин;
- продезінфікуйте внутрішню поверхню, обробляючи її гарячою водою
близько дев’яносто п’яти градусів протягом п’ятнадцяти хвилин або
використовувати дезінфікуючий розчин на протязі десяти хвилин.
- висушити поверхню за допомогою гарячого повітря протягом двох
годин.
27
Очищення за зазначеними вище пунктами можна здійснювати регулярно,
враховуючи всі перераховані аспекти. При цьому багатократне використання
миючих засобів є мінімальним. Миття кислотним розчином рекомендується
проводити один раз на місяць. Перед початком очищення необхідно під'єднати
зворотну трубу, яка розташована безпосередньо перед розпилювачами. Емульсія
проходить через живильний насос байпасної системи, подвійний фільтр і лінію
подачі до резервуару для очищення; у цей час живильний насос має бути
увімкнений.
Пневмотранспорт підлягає сухому очищенню та вологій обробці після
кожного процесу сушки:
- очистити поверхню пневмотранспорту водою за допомогою
гідравлічного пістолета, максимально видаляючи залишки сухого продукту;
– промити поверхню пневмотранспорту лужним миючим розчином
протягом тридцять хвилин;
– ополоснути поверхню пневмотранспорту водою до отримання
позитивної реакції нітрилу ополіскувача.
1.5 Розрахунок розпилювальної сушильної установки
В молочній промисловості розпилювальні сушарки найчастіше
використовуються для сушки молока та молочної сировини. Привід обертового
руху розпилювального диску забезпечується електричним двигуном. Для
очищення відпрацьованого повітря застосовуються різного виду циклони а
також рукавні фільтри. Розрахунок продуктивності сушарки щодо молока, яке
подається для висушування:
W
мсч , (1.1)
C
1− o
Ck
де W- величина випаровування, кг/год;
Со - початкова концентрація сухої речовини;
Ck - концентрація сухої речовини в висушеному молоці, %;
28
500
M cч = = 1000кг / ч
48
1−
96
Величина сухої сировини після висушування:
М с = М сч −W (1.2)
M c = 1000 − 500 = 500кг /ч
Затрати повітря для сушарки.
Затрати повітря розраховуються для сушарки розпилювальної по такому
рівнянні (5, стр.68):
1000 W
L = ; (1.3)
d2 − d1
d 1 - вміст вологи в повітрі перед калорифером, кг/кг;
d 2 - вміст вологи повітря при виході з сушильної установки кг/кг.
Знайдемо параметри повітря за формулою:
1000 500 1000 500
L = = =10417кг / год
54 − 6 48
Затрати тепла під час роботи сушарки становлять від десяти до
п’ятнадцяти процентів.
Визначаємо фактичну витрату повітря при висушувані молока:
Lg = 1,15Lo (1.4)
Lg = 1,15 10417 = 11980 кг / год
Необхідна величина тепла на підігрів повітря розраховуємо з формули (5
стр.99);
Q = Lg (I1 I o ) 103
(1.5)
де Lg – дійсні втрати повітря при сушці молока, кг/год;
I о - вміст теплого повітря при вході в калорифер, Дж/кг;
I1 - вміст теплого повітря при виході з калорифера, Дж/кг.
Пара що потрапляє в калорифер Р = 8х105 Па, величина температури пару
становить 169 градусів тоді тепловміст пари:
LП = 4187661,2 = 2,6 10 6 Дж / кг ,
29
Q = 11980 (180 − 4,5) 103 = 1617300 103кг /ч
Температура конденсату становить на три градуси менше ніж температура
пари. Температура конденсату сто шістдесят сім градусів.
З формули (4,стр.29) визначаємо:
Q 103
D = ,
(iП − cК tК ) (1.6)
де iП - вміст пару, Дж/кг;
СК - вміст конденсату, Дж /кгхк;
t K - температура конденсату, 167 град.;
- коефіцієнт корисної дії, 0,95
1617300 103 103
D = = 8649кг / год
(2,6 106 −1,4187 167) 0?95
Визначаємо затрата пару на один кілограм випареної вологи.
D
d0 = ,
W (1.7)
де D - затрати пару, кг/год;
W – величина випареної вологи, кг/год.
8946
d0 = =17кг / год
500
Визначаємо розмір сушильної башні.
Об’єм сушильної башні.
W
V = ,
A (1.8)
де W - продуктивність розпилювальної сушарки ври випаровуванні вологи,
кг/год.
А – об’єм розпилювальної сушарки по випаровуванні вологі.
500
V = =100м3
5
Об'єм сушильної башти:
D 2
V = H
4 (1.9)
30
де D – діаметр башти, м;
Н – висота башти, м;
H = (1+1,1) D
H = (1+ 4,2) 4,7 = 10,37м
3,14 6,7
V = 10,34 =179м3
4
Визначаємо діаметр башти:
4V 4 100
D = 2 = = 4,7
1,8 3,14 1,8 (1.10)
Розрахунок для розпилювального диска вимагає визначення частоти його
обертання, щоб забезпечити вихідну швидкість рідини сто сімдесят м/с.
V
h = ,
D (1.11)
де V – швидкість розпилювальної рідини, м/с
D – діаметр розпилювального диска, D=300мм
170
h = =180c
3,14 0,3 ,
Розпилювальний диск рухається при допомозі електричного двигуна.
Потужність, що витрачається на обертання диска, розраховується за такою
формулою:
2,25 V 2 M
N = сч ,
1000 3600 20 (1.12)
де V – швидкість обертання диска, м;
Мсч – продуктивність розпилювальної сушарки кг/год.;
D – діаметр диску, м.
2,25 1702 1000
N = 30кВт
1000 3600 2 0,3
Розрахунок допоміжного обладнання розпилювальної сушарок. Повітря
підігрівається в калорифері за допомогою гострої пари, що подається з котельні.
Вибір калориферів здійснюється на основі теплового навантаження. Розрахуємо
площу калорифера:
31
Lg (J1 − J 0 ) Q
F = =
t0 + t1 t0 + t
3600 K ((tП − )) 3600 K ((t 1
П − ))
2 2 , (1.13)
де Lg – дійсні затрати повітря на висушування молока;
Jо – вміст теплого повітря при вході в калорифер, Дж/кг;
J1 – вміст теплого повітря після виходу з калорифера, Дж/кг;
tп – температура підігрітого пару, град.;
to – первинна температура повітря, град.;
t1 – завершальна температура повітря, град.;
1617300 103
F = = 5м 2 .
20 +160
3600 1800 ((169 − ))
2
Визначаємо рух швидкості в перерізі калорифера.
Lg
V = ,
3600 f (1.14)
де Lg – затрати повітря в процесі сушки, кг/год;
3
– густина повітря, кг/м ;
f – переріз калорифера під час руху повітря;
11980 1
V = = 8
3600 0,4
Поверхня підігріву калорифера розраховується:
F = F1 + F2 , (1.15)
де F1 - площа калорифера з одної сторони, м2;
F2 - площа калорифера з другої сторони, м2
F = 2 + 2 = 4м2
З кожного боку установки калориферів повинно бути однакова кількість,
та сполучених в певній послідовності.
Розраховуємо скільки потрібно калориферів:
f1 f
Z 2
1 = ; Z 2 = ;
f f (1.16)
де Z1, Z2 - кількість калориферів з кожної сторони башти;
2
f - поверхня єдиного калорифера, м .
32
Загальна кількість розміщених калориферів на башті:
Z = Z1 + Z 2 = 2 + 2 = 4
Площа рукавних фільтрів визначається за формулою:
V
F = в ,
l уд (1.17)
3
де Vв - затрати повітря на висушування молока, м /год;
lуд - навантаження на фільтр;
Vв =V lуд , (1.18)
V 3
в = 1,27 11980 = 15215 м /год
15215
F = = 76м2
200
Загальна площа фільтрів поділяється на дві фільтрувальні камери, в які
повітря подається паралельно для очищення, що визначається за формулою
(1.15).
F = F1 + F2 ,
де F1 - площа нагріву однієї камери;
F2 - площа нагріву другої камери;
F = 38 + 38 = 76м 2
У кожній фільтрувальній камері розміщується батарея рукавних фільтрів,
які регулярно очищуються шляхом струшування. Батарея складається з чотирьох
камер, загальна кількість рукавних фільтрів у батареї становить 1.16.
f1 f
Z = ; Z 2
1 2 = ;
f f
де f 2
- площа одного фільтра, м
f = d l
де d – діаметр фільтра, м;
l – довжина фільтра, м;
f = 3,14 0,3 2,5 = 2m2
38 38
Z1 = =16; Z 2 = =16;
2 2
33
Для очищення повітря від молочного пилу виконується розрахунок
циклону який базується на наступному принципі роботи. Запорошене повітря
надходить через боковий патрубок і здійснює в циклоні чотири оберти по спіралі.
Завдяки дії відцентрових сили елементи молочного пилу осідають на внутрішніх
стінках циклону й поступово спускаються до його конічної частини, де через
вихідний патрубок видаляються назовні. При цьому очищене від пилу повітря
спрямовується через центральну трубу. Для цієї сушарки конкретно визначають
об'єм повітря, який необхідно очистити, враховуючи всі параметри роботи
системи.
U = V Lg ,
3
де V – питомий об’єм, м /кг
V = 1,27 11980 = 15215
Для фільтрації повітря в сушарці приймемо чотири циклони що паралельно
працюють.
Об'єм повітря, яке надходить до одного циклону;
15215
Vц = = 3804
4 3
м /ч
Розмір вхідного патрубка становить:
b = 2a = 2 0,01 = 0,02м
Об’єм повітря, яке проходить крізь патрубок:
Vц = 3600 2а 2 V1;
де а – ширина патрубку, м.
Vц 1,05
a = = = 0,01м
3600 2 V 3600 2 1,27
Vц = 3600 2 0,012 15 = 11 3
м /с
Визначаємо діаметр труби центральної.
2
d
V 1
g = 3600 V2
4 , (1.19)
V
d1 = ,
2826 V (1.20)
34
де d1 - діаметр труби центральної, м;
V2 - швидкість руху повітря в трубі центральній, м/с.
4,2
d1 = − 0,03m
2826 1,27
3,14 0,032
Vц = 3600 5 =13м3 / c .
4
Визначаємо діаметр циклона:
d 2 = d1 + 2a , (1.21)
d 2 = 0,03 + 2 0,01 = 0,05м (1.22)
Діаметр частинки в циклоні розраховуємо за формулою:
9 (l −1) d1 mdч = ,
V1 ч n 2 (1.23)
де d1 - діаметр труби центральної, м;
ρ - густина повітря Н с/м;
V1 - швидкість руху повітря, м/с.
3
ρ4 - щільність сухих частинок молока, кг/м
h – кількість витків спіралі в циклоні.
0,05
= =1,7
0,03
9 (!?7 −1) 0?03 2110−5 9 7 10−1 3 10−2 2110−5
d r = = = 11,5 10−13 = 3,4 10−6 мкм
3,14 15 980 4 2 369254
Частинки молока, що мають діаметр менше розрахункового,
потраплятимуть в атмосферу. Частинки розміром менше двадцяти мкм
становлять приблизно два проценти маси сухого порошку..
де Нс = 0,02 - продуктивність сушарки по сухому молоку, кг/год.
n = 0,02 5000 =10кг / год
1.6 Тепловий розрахунок процесу сушіння молока
Для визначення теплового розрахунку спочатку виконуємо розрахунок
таких параметрів, як об'ємного навантаження башту за вологістю, витрати
35
сировини та остаточної вологості продукту. Подальший етап — визначення
кількості вологи, що видаляється при висушувані в башті (5, стор. 99).
(1.24)
W – кількість вологи в сушильній башті, кг/с;
GСМ – витрати сухої сировини;
U1, U2 –вологість сировини на вході і на виході з сушильної башти,
;
Розміри сушильної установки.
Обєм башти:
(1.25)
, (1.26)
, (1.27)
Напруга В робочому об’ємі башти напруга становить 6,8 гк/м³·год,
величина вологи, яка виділятиметься в барабані, складає 0,1284 кг/с. Розрахунки
виконується на основі даних із літературних джерел. Виконуємо розрахунок
діаметра сушильної башти:
36
Розраховуємо довжину яка обумовлюється мінімально необхідним
обсягом установки.
Приймаємо значення: Dб=2500 мм, Lб=14000 мм.
Встановлену величину діаметра башти необхідно скоригувати з
урахуванням гранично допустимої величини швидкості руху сушильного агенту
в башті.
Для обчислення цієї швидкості спершу слід провести розрахунок витрати
сушильного агенту як масового, так і об’ємного. На наступному етапі потрібно
визначити параметри повітря, що подається на вхід до сушильної камери.
Під час сушіння атмосферним повітрям його параметри визначаються
безпосередньо за допомогою діаграми Рамзіна, враховуючи географічний регіон,
де планується розміщення сушарки.
Тоді маємо:
(1.28)
де qдоп - питоме підведення тепла в сушарці, кДж/кг п.вл.;
q0, qT, qM, –втрати тепла в зовнішнє середовище, з транспорта і матеріалу;
I – питома витрата сухого повітря, кг а.с.п./кг п.вл.;
I1, I2 – ентальпія повітря, кДж/кг а.с.п.
Визначення фактичних параметрів повітря на виході з сушильного
барабана здійснюється за допомогою використання основного рівняння статики
сушіння, наведеного в джерелі [2]:
37
(1.29)
I та X є вимірами повітря у будь-якому перетині сушильної башти.
Значення Δ є сума двох складових: питомих втрат тепла в зовнішнє середовище
та втрат тепла через сировину. Теплові втрати в зовнішнє середовище
дорівнюють:
, (1.30)
де αо - коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні барабана до
навколишнього середовища і може бути розрахований за формулою (із [2]):
, (1.31)
де θ, t0 – температура, зовнішнього ізоляційного шару башти сушарки і
зовнішнього середовища;
Dі – діаметр башти з врахуванням товщини ізоляції, м.
Питомі втрати тепла визначаються за формулою:
, (1.32)
де Н1 и Н2 – ентальпія вологої сировини на виході і вході в сушарку, кДж/кг
с.м.
Ентальпія вологої сировини:
, (1.33)
де Ссм і Св– теплоємність, відповідно сухого матеріалу і вологи;
t м - температура матеріалу на виході з сушарки.
Розглядаємо температуру зовнішнього шару ізоляції, яка становить сорок
градусів, та температуру зовнішнього середовища двадцять градусів.
Приймаємо, що діаметр з ізоляцією дорівнює діаметру без ізоляції, і становить
дві тисячі п’ятсот міліметрів. Переходимо до розрахунку коефіцієнта
тепловіддачі від зовнішньої поверхні сушарки до середовища.
38
.
Питомі втрати тепла в зовнішнє середовище:
Визначаємо ентальпію сировини на вході та виході з сушарки, враховуючи
наступні умови. Температура сировини на вході в башту дорівнює п’ять градусів,
температура повітря на виході — п’ятдесят п’ять градусів. Теплоємність сухої
сировини, відповідно до літературних джерел становить 2,02 кДж/кг·К. З метою
запобігання розкладанню, а також уникнення розм’якшення та злипання
сировини, було обрано прямоточну подачу сушильного агенту та сировини. Крім
цього, сировина містить вільну вологу, тому його температура не може піднятися
вище ста градусів. На основі зазначених даних проведемо розрахунок ентальпії
сировини як на вході, так і на виході барабана, приймаючи наведену температуру
та характеристики теплоємності.
,
Втрати тепла з сировиною:
Визначаємо питому втрату тепла:
39
Визначаємо витрати повітря в сушарці що може бути представленим у
таких формах: через масову витрату абсолютно сухого повітря; через масову
витрату вологого повітря, або об'ємну витрату вологого повітря. Тоді:
, (1.34)
, (1.35)
, (1.36)
де V0 –об'єм повітря, розраховується за формулою:
, (1.37)
де Rв –постійна величина для повітря, становить 287 Дж/кг•К;
Tв – температура повітря, К;
B – барометричний тиск, Па.
Розраховуємо витрати повітря:
Витрата сухого повітря визначаємо:
Питомий об'єм спрацьованого повітря:
Об'ємні втрати вологого повітря:
40
Розрахунок швидкості руху повітря на виході з барабанної сушарки
здійснюється через визначення швидкості сушильного агенту у вихідному
перерізі барабана Wв. Вона залежить від діаметра барабана Dб і визначається за
рівнянням витрати:
, (1.38)
де β – коефіцієнт заповнення сушарки.
Коефіцієнт заповнення міняється залежно від типу сушарки. Також на
нього впливають зміна діаметра підпірного кільця на виході з сушарки, що
висушується, а також властивості сировини. Значення коефіцієнта може
варіюватися.
Розраховуємо внутрішній діаметр сушарки, враховуючи, що товщина
стінок чотирнадцять міліметрів:
Розраховуємо швидкість руху повітря, враховуючи коефіцієнт заповнення
сушарки висушуваним матеріалом і дорівнює 0,2:
Температура середня сушильного агенту в сушарці можна розрахувати як
середнє значення між температурою повітря на вході та виході з башти.
1280С + 550С
t 0
ср = = 91,5 ;
2
Для заданої температури в башті сушарки, відповідно до номограми [2],
визначено коефіцієнт динамічної в'язкості повітря. Середній вміст вологи в
повітрі всередині сушарки становить:
(0,0091+ 0,0235) кгВл
Х ср = = 0,0163 ;
2 кгавс
Середній тиск водяної пари в башті сушарки можна обчислити за
допомогою наступного рівняння:
41
х Р
р = 0 ; (1.39)
М 1 х
в +
М авс М в
де Mасв=29 кг/кмоль – маса повітря;
Mв=18 кг/кмоль – маса води.
Розрахуємо щільність повітря за середньої температури в сушарці:
М (Р
= осв 0 − р) +М в р Т
0 , (1.40)
м Ро Т 0 + t
Визначаєио коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря:
−3
ср 0,022 10 Па с
ср = = . (1.41)
кг
ср 0,961
м3
Критерій Архімеда становить:
g d 2 m −
А = ; (1.42)
r
2
Віжповідно до розрахунку за формулою (1.42) критерій Архімеда
дорівнює Аr=17621.
Швидкість руху винесення основних частинок сировини, який піддається
сушінню, розрахуємо за формулою Тодеса:
Ar м
вит = = 5.24 . (1.43)
d 18+ 0.59 Ar с
Швидкість руху винесення основних частинок сировини перевищує
відповідно рух сушильного агенту в сушарці, проте віднесення основних
частинок сировини не допускається. Необхідно перевірити знайдене значення
діаметра барабана, виходячи з допустимої швидкості руху сушильного агенту в
ньому. У даній сушарці сировина і сушильний агент рухаються одночасно
паралельно в прямоточному порядку. Це дозволяє забезпечити значну
інтенсивність процесу висушування сировини при мінімальних затратах
теплової енергії. Отже, такі умови дозволяють зберегти початкові властивості
сировини, проте найменші частинки не перегріваються під час процесу
висушування.
Щільність сировини:
42
, (1.44)
де ρм – уявна щільність сировини,
εо – приймемо 0,4.
Тоді:
Середній розмір частинок сировини становить 0,8 мм, уявна щільність
сировини 1061 кг/м³, визначений діаметр башти сушарки забезпечує швидкість
руху сушильного агенту в межах допустимого значення.
43
2 Технологічний розділ
44
2.1 Формування службового призначення
Вал призначений для фіксації деталей, встановлених на ньому, і
забезпечення їх геометричної осі обертання. Він не передає корисного крутного
моменту, а лише піддається деформаціям на згин.
2.1 Вибір та обґрунтування матеріалу деталі
Сталь 12Х18Н9Т використовується для зварних конструкцій, які
експлуатуються в контакті з азотною кислотою та іншими окислювальними
середовищами. Її також застосовують у деяких органічних кислотах в яких
концентрація середня, органічних розчинниках і в умовах атмосферного впливу.
З неї виготовляють обладнання для ємностей, теплообмінників і різного
технологічного призначення. Сталь виробляється шляхом плавки в дугових
електропечах.
Сталь 12Х18Н9Т за ДСТУ 9023:2020 характеризується стійкістю до
міжкристалічної корозії при тестуванні за методами AM і АМУ. Випробування
проводять із витримкою у контрольному розчині протягом двадцяти чотирьох та
восьми годин відповідно. Перед цим матеріал проходить провокуюче нагрівання
при температурі 650 °С протягом однієї години. Під час безперервної
експлуатації сталі демонструють високу стійкість до окислення в повітрі та в
атмосфері продуктів згоряння палива при температурах до 900 °С, а також за
умов теплових коливань до 800 °С. Сталі марок 12Х18Н10Т і 12Х18Н9Т
характеризуються значною жаростійкістю в діапазоні 600–800 °С.
Сталь марки 12Х18Н9Т відзначається високою технологічністю під час
гарячої пластичної деформації. Однак при проведенні гарячої обробки важливо
враховувати хімічний склад конкретної плавки, зокрема вміст δ-фериту.
Особливу увагу слід приділяти деформації литого металу, застосовуючи належні
запобіжні заходи. Для запобігання утворенню незворотних дефектів, таких як
тріщини чи пошкодження, рекомендується нагрівати злитки сталі марки
12Х18Н9Т з урахуванням вмісту δ-фериту. Якщо вміст δ-фериту становить 20%
і більше, температура нагріву не повинна перевищувати 1240–1250 °С. При
45
вмісті дев’ятнадцять процентів температура нагріву може бути дещо вищою —
до 1255 °С, а для сталі з вмістом δ-фериту менш ніж шістнадцять процентів
допустиме нагрівання до 1270 °С. Температурний діапазон обробки тиском для
деформованого металу обмежується інтервалом від 1180 до 850 °С. Швидкість
нагріву та охолодження не обмежується. У холодному стані обидві сталі
характеризуються високим рівнем пластичної деформації. Для зменшення
внутрішніх напружень і підвищення надійності зварних з'єднань, окрім процесу
гарту, зварні конструкції проходять стабілізуючий відпал при температурі від
вісімсот п’ятдесят до дев’ятсот градусів.
2.3 Аналіз технологічності конструкції деталі
Визначимо кількість поверхонь, які відповідають певному квалітету та
заносимо в таблицю 2.1
Таблиця 2.1
Визначення кількості поверхонь даного квалітету
Квалітет 7 14
Кількість розмірів 1 12
До основних параметрів технологічності належать:
• коефіцієнт точності, який визначається за формулою:
1 1
КТ = 1 − = 1 − = 0,92 (2.1)
Асер 13,46
де Асер – середній квалітет точності поверхонь деталей і визначається за
формулою:
∑��
��=1(����∙��) 7∙1+14∙12
Асер = = = 13.46 (2.2)
�� 13
46
Таблиця 2.2
Визначення кількості поверхонь даної шорсткості
Шорсткість Ra3,2 Ra6,3
Кількість розмірів 4 2
Коефіцієнт шорсткості, визначається за формулою:
1 1
КШ = = = 0,24 (2.3)
Бсер 4,23
де Бсер – середнє значення шорсткості поверхонь даної деталі, який
визначається за формулою:
∑��
��=1(Б��∙��) 3,2∙4+6,3∙2
Бсер = = = 4,23 мкм (2.4)
�� 6
• коефіцієнт використання матеріалу:
�� 10,53
К = дет
вм = = 0,45 (2.5)
��заг 23,16
де Gдет = 10,53 – маса деталі, кг;
Gзаг = 23,16– маса заготовки, кг;
Виходячи з значень КТ = 0,92; КШ = 0,24 мкм; Квм = 0,45 – деталь
технологічна
2.4 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь (МОП)
Розробляю маршрутну схему поетапної механічної обробки поверхонь
деталі. Результати представляю у вигляді таблиці 2.3.
Рисунок 2.1. – Ескіз деталі з номерами поверхонь
47
Таблиця 2.3
Маршрутна схема поетапної механічної обробки деталі
Квалітет Номер поверхні Етапи
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
17
16 Заготівельний
15
14
13 Чорновий
12
11
10 Напівчистовий
9
8 Чистовий
7
6
Визначення числа ступенів обробки на основі розрахунків загального
уточнення:
Т Т
�� = заг = заг Т1 Т
х х … х і−1 = ��1 ∙ ��2 ∙ … ∙ �� ∙ … ∙ �� = ∏��
і �� ��=1 ���� (2.6)
Тдет Т1 Т2 Ті
де n – число ступенів обробки;
Тзаг, Тдет, Ті – допуск параметра, що розглядається відповідно до заготовки,
деталі, і – ого ступеня обробки;
Для першого ступеня чистової обробки досяжними є величина уточнення ε>6;
для проміжних ступенів напівчистової обробки ε=3…6; для ступенів чорнової
обробки ε<3.
Поверхня 1, 13 торцева поверхня розмір 1050h12(-0,630), допуск на розмір
заготовки Тз=1,550 мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,630 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1,55
�� = з
�� = = 2,46 (2.7)
Тд 0,63
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2.46
�� = = ≈ 1 (2.8)
0.46 0,46
48
Варіанти МОП:
Фрезерувати торець напівчисто (ІТ12) Т1=0,63 мм;
Т 1,55
��1 = з = = 2,46 (2.9)
Т1 0,63
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,46 ≥ ��р = 2,46 (2.10)
Поверхня 12 циліндрична зовнішня поверхня розмір М30h12(-0,210), допуск на
розмір заготовки Тз=0,520 мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,210 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,52
�� = з
�� = = 2,48 (2.11)
Тд 0,21
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2,48
�� = = ≈ 1 (2.12)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,21 мм;
Т 0,52
�� = з
1 = = 2,48 (2.13)
Т1 0,21
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,48 ≥ ��р = 2,48 (2.14)
Поверхня 11, 3 розмір 2h12(-0,100), допуск на розмір заготовки Тз=0,250 мм,
допуск на розмір готової деталі Тд=0,100 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,25
���� = з = = 2,5 (2.15)
Тд 0,10
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2.5
�� = = ≈ 1 (2.16)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,10 мм;
Тз 0,25
��1 = = = 2,5 (2.17)
Т1 0,10
49
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,5 ≥ ��р = 2,5 (2.18)
Поверхня 10 розмір 175 h12 (-0,400), допуск на розмір заготовки Тз=1,000 мм,
допуск на розмір готової деталі Тд=0,400 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 1,00
�� = з
�� = = 2,5 (2.19)
Тд 0,40
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2,5
�� = = ≈ 1 (2.20)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити конічну поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,40 мм;
Т 1,00
�� = з
1 = = 2,5 (2.21)
Т1 0,40
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,5 ≥ ��р = 2,5 (2.22)
Поверхня 9 розмір Ø40k7(-0,250), допуск на розмір заготовки Тз=0,620 мм, допуск
на розмір готової деталі Тд=0,025 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,62
�� = з
�� = = 24,8 (2.23)
Тд 0,025
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����24,8
�� = = ≈ 3 (2.24)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню попередньо (ІТ12) Т1=0,250 мм;
Т 0,62
�� = з
1 = = 2,48 (2.25)
Т1 0,25
Точити поверхню чисто (ІТ9) Т2=0,062 мм;
Т 0,25
��2 = 1 = = 4,5 (2.26)
Т2 0,062
Точити поверхню тонко (ІТ7) Т3=0,025 мм;
50
Т 0,062
�� = 2
3 = = 2,48 (2.27)
Т3 0,025
Уточнення всього процесу
�� = ��1 ∙ ��2 ∙ ��3 = 2,48 ∙ 2,48 ∙ 4,5 = 27,67 ≥ ��р = 24,8 (2.28)
Поверхня 8 розмір Ø60h12(-0,300), допуск на розмір заготовки Тз=0,740 мм, допуск
на розмір готової деталі Тд=0,300 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,74
���� = з = = 2,46 (2.29)
Тд 0,30
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2.46
�� = = ≈ 1 (2.30)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити конічну поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,300 мм;
Т 0,74
�� з
1 = = = 2,46 (2.31)
Т1 0,30
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,46 ≥ ��р = 2,46 (2.32)
Поверхня 5 циліндрична поверхня розмір Ø40h12(-0,250), допуск на розмір
заготовки Тз=0,620 мм, допуск на розмір готової деталі Тд=0,250 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,62
�� з
�� = = = 2,48 (2.33)
Тд 0,25
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2,48
�� = = ≈ 1 (2.34)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,25 мм;
Т 0,62
�� = з
1 = = 2,48 (2.35)
Т1 0,25
Уточнення всього процесу:
51
��1 = 2,48 ≥ ��р = 2,48 (2.36)
Поверхня 4 розмір Ø30h12(-0,210), допуск на розмір заготовки Тз=0,520 мм, допуск
на розмір готової деталі Тд=0,210 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,52
���� = з = = 2,47 (2.37)
Тд 0,21
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2,47
�� = = ≈ 1 (2.38)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,210 мм;
Т 0,52
��1 = з = = 2,47 (2.39)
Т1 0,21
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,47 ≥ ��р = 2,47 (2.40)
Поверхня 6 розмір Ø50h12(-0,250), допуск на розмір заготовки Тз=0,620 мм, допуск
на розмір готової деталі Тд=0,250 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,62
�� = з
�� = = 2,48 (2.41)
Тд 0,25
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2,48
�� = = ≈ 1 (2.42)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,250 мм;
Т 0,62
��1 = з = = 2,48 (2.43)
Т1 0,25
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,48 ≥ ��р = 2,48 (2.44)
52
Поверхня 7 розмір 50h12(-0.250), допуск на розмір заготовки Тз=0,620 мм, допуск
на розмір готової деталі Тд=0,250 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Т 0,62
�� з
�� = = = 2,48 (2.45)
Тд 0,25
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2,48
�� = = ≈ 1 (2.46)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,250 мм;
Т 0,62
��1 = з = = 2,48 (2.47)
Т1 0,25
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,48 ≥ ��р = 2,48 (2.48)
Поверхня 2 розмір М20(-0.210), допуск на розмір заготовки Тз=0,520 мм, допуск на
розмір готової деталі Тд=0,210 мм.
Визначаємо розрахункове уточнення за формулою:
Тз 0,52
���� = = = 2,47 (2.49)
Тд 0,21
Число ступенів обробки розраховуємо за формулою:
�������� ����2,47
�� = = ≈ 1 (2.50)
0.46 0,46
Варіанти МОП:
Точити поверхню напівчисто (ІТ12) Т1=0,210 мм;
Т 0,52
��1 = з = = 2,47 (2.51)
Т1 0,21
Уточнення всього процесу:
��1 = 2,47 ≥ ��р = 2,47 (2.52)
Всі вище перераховані дані заносимо до таблиці 2.4
53
Таблиця 2.4
Варіанти методів обробки поверхонь
№ Розмір Допуск Допуск Варіант методів обробки поверхонь
поверхні заготов деталі
квалітет ки Тз, Тд, мм 1 ε 2 ε
точності мм
1,13 1050h12 1,550 0,630 Фрезерувати торець 2,46 Точити торець 2,46
напівчисто напівчисто
2 М20 0,520 0,210 Точити напівчисто 2,47 Точити одноразово 2,47
3,11 2h12 0,250 0,100 Точити напівчисто 2,5 Точити одноразово 2,5
4 Ø30h12 0,520 0,210 Точити напівчисто 2,47 Точити одноразово 2,47
5 Ø40h12 0,620 0,250 Точити напівчисто 2,48 Точити одноразово 2,48
6 Ø50h12 0,620 0,250 Точити напівчисто 2,48 Точити одноразово 2,48
7 50h12 0,620 0,250 Точити напівчисто 2,48 Точити одноразово 2,48
8 Ø60h12 0,640 0,300 Точити напівчисто 2,46 Точити одноразово 2,46
9 Ø40k7 0,620 0,025 Точити попередньо 2,48 Точити напівчисто 2,48
Точити начисто 4,5 Точити начисто 4,5
Точити тонко 2,48 Шліфувати одноразово 2,48
10 175h12 1,000 0,400 Точити конічну 2,5 Точити одноразово 2,5
поверхню
напівчисто
12 М30 0,520 0,210 Точити напівчисто 2,48 Точити одноразово 2,48
54
2.5 Маршрут обробки деталі
Вибираємо маршрут обробки деталі згідно до стандарту.
Таблиця 2.5
Маршрут обробки деталі
№ Назва операції, Тип Переходи
опер. ескіз обробки деталі обладнання
005 Заготівельна Отримання заготовки
010 Транспортна Транспортування
015 Фрезерно – центрувальна Підрізати торець 1, 13.
020 Токарна Точити поверхню 12, 10, 9, 8,
точити конічну поверхню 10,
8, проточити канавку 11,
нарізати різьбу 12.
025 Слюсарна Верстак Зняти заусениці, притупити
слюсарний гострі кромки
030 Контрольна Стіл Перевірка розмірів,
контролера шорсткості деталі
035 Токарна Точити поверхню 2, 5, 6,
проточити конічну поверхню
4, проточити канавку 3 з
підрізкою торця 7, нарізати
різьбу 2.
040 Слюсарна Верстак Зняти заусениці, притупити
слюсарний гострі кромки
045 Промивка Ванна Очищення деталі від бруду
050 Контрольна Стіл Перевірка точності
контролера виготовлення деталі
055 Транспортна Транспортування
СГД
55
2.6 Розробка етапів технологічного процесу виготовлення деталі
Таблиця 2.6
Значення режимів різання поверхонь які оброблюються
Назва і № операції № Розмір t, S0, V, n, N, кВт
переходу поверхні мм мм/об м/хв хв.-1
015 1 1050h12 1,2 0,9 78,5 280 2,0
Фрезерно –
центрувальна
020 1 М30 0,4 0,5 25,1 160 0,5
Токарна 2 175h12 1,0 0,7 95 300 2,5
3 Ø40k7 0,5 0,80 80 400 1,2
4 Ø60h12 0,3 0,4 47,1 500 1,05
5 2h12 1,0 0,5 25,1 160 0,5
035 1 М20 1,5 0,6 115 380 2.5
Токарна 2 Ø40h12 1,8 0,8 85 300 1.8
3 Ø50h12 1,2 0,44 39,6 315 0,9
4 Ø30h12 0,4 0,5 92 380 2,5
5 2h12 0,5 0,2 55 520 1,2
6 50h12 1,3 0,6 115 380 2,5
Таблиця 2.7
Нормування операцій
Назва і № № То, Тд, Ттех, Торг, Тп, хв Тшт, Тпз, Тшт
операції переходу хв хв хв хв хв хв к,хв
015 1 1,04 - - - - - - -
Фрезерно –
центрувальна
ΣТ, хв 1,04 0,272 0,078 0,104 0,032 1,532 8,1 9,632
020 1 3,59 - - - - - - -
Токарна 2 1,11 - - - - - - -
3 2,55
4 1,09
5 1,30
ΣТ, хв 9,64 0,4 0,602 0,803 0,251 11,7 6,6 18,3
035 1 1,31 - - - - - - -
Токарна 2 2,55 - - - - - - -
3 1,54 - - - - - - -
4 1,26 - - - - - - -
5 3,46 - - - - - - -
6 2,06 - - - - - - -
ΣТ, хв 12,17 1,02 0,791 1,055 0,329 15,37 1,85 17,21
ΣТшт..к, хв 45,14
56
Розділ 3
Охорона праці та безпека
в надзвичайних ситуаціях
57
3.1 Сучасні методи та засоби санітарно-гігієнічної
обробки розпилювальної сушильної установки для молока
До складу лінії сушки входять сушильна установка, циклони, вібраційні
контейнери, елеватор у вигляді ковша та повітроводи. Санітарне обслуговування
такого обладнання передбачає такі етапи: сухе очищення камери та вологу
обробку за допомогою лужних розчинів із наступною дезінфекцією або
стерилізацією нагрітим до відповідної температури повітрям.
Сухе чищення затворів шлюз, вихрових засувок та спеціальних каналів
проводиться за необхідності. Процедуру очищення сушильної башти
здійснюють кожний день після завершення процесу сушки, дотримуючись
певної черговості.
Зніміть Розпилювальний диск зняти і за допомогою сушильних щіток
вручну очистити стінки бункера від залишків сухого молока. Для повного
видалення його необхідно увімкнути вентилятор що втягує залишки з бункера.
Очистити фільтри від залишків порошку молока шляхом струшування. В
разі коли рукави фільтрів надто брудні, і просте струшування не допомагає, їх
необхідно промити. Заміна фільтрів повинна виконуватися не рідше як один раз
на двадцять п’ять днів в відповідності до рекомендацій, зазначених у інструкції
з експлуатації установки.
Звільнити щітки від частинок порошку молока, а також очистити бункер,
шнек, днище бункера і відвідну трубу.
У сушильному бункері здійснюється щонеділі вологе очищення за
допомозі спеціальних розчинів після двісті п’ятдесят годин годин експлуатації.
Перед початком миття необхідно виконати попередні роботи: розібрати ротори
в шлюзі та дистилювати їх вручну; поставити турбіну в сушильний бункер,
скласти воронки, увімкнути двигун затвору шлюзового, провести загальний
огляд обладнання та перевірити його на герметичність; від'єднати
охолоджувальну транспортну протоку від секції кондиціонування; приєднати
обладнання до мийної станції; направити воду крізь дросель у бункер при
температурі сто сімдесят градусів протягом семи хвилин, потім прополоснути
58
теплою водою з температурою тридцять градусів на протязі п’ятнадцяти хвилин;
помити установку лужним розчином, циркулюючи його при температурі
шістдесят п’ять градусів на протязі сорок хвилин. Провести загальний огляд
сушильної установки та проконтролювати на герметичність. Обезводнити
оброблену поверхню гарячим повітрям температурою від дев’яносто до сто
градусів напротязі двох годин.
Очистити за вказаними пунктами рекомендується проводити регулярно, з
урахуванням всіх згаданих аспектів. Часте застосування миючих засобів
зазвичай не є необхідним. Миття лужним розчином слід здійснювати один раз на
місяць.
На початком процедури необхідно під'єднати зворотну трубу до системи,
що розміщена перед розпилювачем. У процесі очищення емульсія здійснює рух
через насос системи, подвоєний фільтр і подається через лінію до резервуара
очищення. Важливо, щоб живильний насос залишався увімкненим протягом
всього процесу.
Пневматичний транспорт проходить процедуру сухого очищення та
вологого оброблення після кожного процесу сушки:
- поверхня пневмотранспорту очищається водою за допомогою
гідравлічного пістолету, щоб максимально видалити залишки сухого молока;
- поверхня промивається спеціальним розчином протягом тридцяти хвилин
для ефективного очищення;
- завершується процес ополіскуванням поверхні водою до досягнення
нейтральної реакції ополіскувача.
3.2 Вимоги безпеки при експлуатації розпилювальної
сушильної установки для молока
1.Чинні правила застосовуються до всіх сушильних установок, як
неперервної, так і періодичної дії, що функціонують при атмосферному тиску
або у вакуумі.
59
2.Бункер сушарки повинен бути повністю герметичним. Двері камер
мають оснащуватися важелями, клиновими, гвинтовими чи іншими
механізмами, які забезпечують їх щільне закриття.
3.У випадках, коли через умови експлуатації в сушарках не передбачено
встановлення дверей або конструкція сушильної установки не створює зону з
первинним тиском, потрібно передбачити монтаж теплових завіс на вході та
виході сушарки.
4.Сушарки слід оснащувати теплоізоляцією, яка зменшує теплові втрати до
мінімуму. Якщо сушарки розміщуються просто неба, ізоляція повинна також
бути стійкою до вологи.
5.В установках для сушки молока, де здійснюється пропарювання
сировини, всі захисні конструкції мають бути покриті шаром гідроізоляційного
матеріалу.
6.Сушарки повинні бути обладнані вибухозахисними клапанами.
Відведення труб від цих клапанів має здійснюватися наверх, поза межі
установки.
7.Сушильні установки для токсичних та агресивних матеріалів слід
розміщати на окремих площадках. Завантаження й розвантаження таких
пристроїв, зазвичай, повинні бути автоматизованими.
8.Усі сушарки, за винятком конденсаційних, повинні бути обладнані
вентиляційною витяжкою.
9.Під час монтажу в обладнанні на одному валу кількох осьових
вентиляторів для забезпечення розміреної циркуляції атмосферного повітря
необхідно встановлювати з одного боку валу вентилятори обертання з права, а з
другого боку – обертання лівого напрямку. Альтернативним варіантом є
використання реверсивного приводу.
10.Сушарки з примусовим циркулюванням повітря слід використовувати
ребристі або трубні з гладкою поверхнею підігрівачі, а також пластині
калорифери. Для ефективного відведення конденсату пластині калорифери
рекомендується монтувати у вертикальному положенні.
60
11.Рівномірне розділення повітря в сушильному бункері необхідно
закріпити направляючі щити, решітки та інші необхідні пристрої. Сушка
сировини з частковими комплекціями по висоті не дозволяється.
12.Під час сушіння сировини необхідно забезпечувати очищення повітря,
яке виходить із сушарки. Для цього використовують пилові вловлювачі, сухі або
мокрі циклони, тканинні фільтри або електричні фільтри. У таких сушарках слід
обов’язково впроваджувати рециркуляцію повітря. Це розраховується
враховуючи режим процесу сушіння, протипожежні норми щодо концентрації
вибухових небезпечних парів та пилу, що утворюються під час процесу, і
повинна бути зазначена в робочій інструкції.
13.У сушильному бункері повинна бути технологічна карта розпорядку
роботи та годинник, який вказуватиме час вивантаження висушеної сировини.
14.Визначення характеристик функціонування основного та допоміжного
сушильного обладнання встановлюються за результатами випробувань при
експлуатації, які необхідно проводити:
а) після проведення капітального ремонту сушильної установки;
б) при внесенні змін або здійснення раціоналізаторських заходів, при яких
необхідна перевірка;
в) для вирішення проблем нерівномірності сушки молока, що призводить до
появи браку готового продукту.
15. Під час проведення випробувань сушарки необхідно визначити кількість і
характеристики нагрівального теплоносія, температуру та вологу сухого повітря
у різних частинах бункера, коефіцієнт теплової передачі гріючих поверхонь, а
також продуктивність і частоту обертів вентиляційних елементів та
електричного двигуна.
16.У лабораторії, розташованій на заводі або в цеху, повинна бути
електрична сушильна шафа, ваги для встановлення вологи висушуваної
сировини.
l7.Поверхню калориферів що нагріваються у сушарках необхідно
регулярно очищати.
61
Вимоги до головних елементів конструкції
1.Використання матеріалів і покриттів у виробничому обладнанні, яке
перебуватиме в контакті з харчовими продуктами, повинно бути погоджене з
Міністерством охорони здоров’я України за умови відсутності чинного дозволу
на такі матеріали.
2.Обладнання, яке виділяє тепло, необхідно щоб було оснащене
теплоізоляцією так, щоб температура не підіймалася вище сорока п’яти градусів.
Використання горючих матеріалів для теплової ізоляції заборонено. Обладнання
з вимушеним охолодженням має бути забезпечене блокувальним устаткуванням,
який запобігає його запуску за умови відсутності холодного агенту.
3. Установка або її частина, виділяє вологу, гази і пил, необхідно щоб були
ізольовані та герметичні. Герметичність у посадах приєднання до установки чи
машин, а також під час введення і виведення рухомих елементів, таких як
обертові вали, має забезпечитися за допомогою ущільнювачів. Якщо забезпечити
належну герметизацію неможливо, обладнання повинно бути оснащене
встановленими системами локального відсмоктування або пристроями для
уловлювання і видалення шкідливих речовин із подальшим очищенням повітря
перед викидом його в атмосферу. Такі процеси мають бути автоматизованими й
виконуватися без участі працівників.
4.Вентиляційні витяжні системи, встановлені в устаткування, мають бути
з'єднані з пусковими механізмами цього устаткування.
5.З'єднання сальників насосів і мішалок, а також крани й вентилі
обладнання, призначені для роботи з жировими розчинними речовинами, які
мають високу проникну здібність, обов’язково виготовляються з матеріалів, що
відповідають специфічним вимогам. При цьому слід уникати застосовування
мастил і набивок у ділянках зі взаємним тертям деталей.
6. Обладнання, у роботі якого можуть виникати небезпечні явища через
перевантаження та порушення систематичності дій механізмів, падіння напруги
в електричній мережі або зниження тиску в пневматичних чи гідравлічних
62
системах нижче допустимих меж, має бути оснащене відповідними запобіжними
установками та системами блокування.
7.Під час монтажу вимірних приладів, захисних апаратів та засобів
регулювання на обладнанні з тепловими розпорядками роботи необхідно
завбачити заходи, які запобігають їх перегріванню понад дозволенну
температуру.
8.Порядок змащування вузлів і механізмів, які знаходяться у
важкодоступних або загрозливих зонах обладнання, має бути автоматичним або
керуватися дистанційно.
9.Структура установок і апаратів має бути спроектована таким чином, щоб
унеможливити потрапляння рідини у робочу зону під час наповнення, додавання
компонентів, руху робочих елементів чи обробки сировини.
10. Застосовувати для цієї мети гачки, дріт тощо не дозволяється. Набірні
елементи обладнання, які і процесі обслуговування можуть зміщуватись під
впливом гравітаційних сил у зону роботи, мають бути оснащені стопорними
механізмами, що запобігають їх самовільному руху. Конструкція укриття для
установки, повинна мати можливість їх неконтрольованого падіння.
11. Процеси завантаження, рух, вивантаження та транспортування
обладнання мають бути механізовані.
12. Конструкція обладнання має сприяти легкому вивантаженню, повному
вилученню сировини та забезпечувати можливість якісної санітарної обробки.
Вона повинна передбачати миття безрозбірне та виключати ризик утворення
застійних участків. Чищення установки, як правило, слід здійснювати без
присутності працівників всередині обладнання. Усі дії, пов’язані з обробкою,
мають бути механізованими та забезпечувати безпеку для працівник які
обслуговують дане обладнання. Виробниче обладнання має бути розроблене з
урахуванням державних стандартів щодо допустимого рівня шуму й вібрацій.
Додатково, конструкція повинна забезпечувати легкість виконання
операцій із вивантаження продукту, та абсолютного вилучення та санітарної
63
обробки. Важливо передбачити можливість безрозбірного миття та відрахувати
створення зон застійної матеріалу, що може впливати на якість виробництва.
Процеси очищення і миття установки зазвичай мають бути впорядковані так,
щоб працівники не знаходився всередині установки. Усі етапи обробки, такі як
вилучення частинок сухого молока, миття, випарювання та дегазація повинні
виконуватися механізовано та забезпечувати безпеку для працівників.
13. Обладнання мусить мати не менше трьох датчиків рівня. Сигналізація
найвищого граничного рівня мусить відбуватись від двох датчиків рівня,
найнижчого здійснюється від одного. Металеві цистерни мають бути забезпечені
стропувальними пристосуваннями, та регулюючими гвинтами і опорними
основами.
Розрахунок циклона
Запилене повітря надходить через бічний патрубок із перетином a x b і виконує
в циклоні чотири спіральні оберти. Під дією відцентрової сили частинки сухого
молока спрямовуються до стінки, після чого сповзають вздовж неї до конічної
частини установки, звідки потрапляють до вихідного патрубка. Тим часом
очищене від пилу повітря направляється у центральну трубу.
Для сушильної установки об’єм повітря становитиме:
U =V Lg (3.1)
де V – об’єм, м3/кг;
V=1.27*11980=15215 м3/кг
Об'єм повітря, що надходить в один циклон:
15215
Vц = = 3804м3 / год
4
Розмір вхідного патрубка: ширина а, м; висота b, м;
b : a = 2, де b=2a=2*0.01=0.02m
Кількість повітря, що проходить через патрубок:
Vц=3600*2а2*V1 (3.2)
де а – ширина патрубка, м;
V1 –швидкість руху повітря в патрубку, м/с (V1=15м/с)
64
Vц 1,05
a = = = 0,01м ;
3600 2 1,27 3600 2 1,27
Vц=3600*2*0,012*15=11 м3/с
Визначаємо діаметр труби з формули:
V 4.2
d1 = = = 0.03м (3.2)
2826 V2 2826 1.27
V2 – швидкість руху повітря в трубі, V2=5 м/с;
3,14 0,032
Vц = 3600 5 =13м3 / с
4
Висота окремої частинки циклону при оборотах спіралі: h=4b,
де b – висота вхідного патрубка, м;
h=4*0.02=0.08м
Зовнішній діаметр циклона:
d2=d1+2а=0,03+2*0,01=0,05м
Діаметр твердої частинки, визначаємо в циклоні:
9(l −1 )d m 9 (177 −1 )0.03 2110−5
d = 1 = = 3.4 10−6
÷ ìêì (3.3)
V1 ÷ n 2 369254
d1- діаметр труби, м;
ρ- в’язкість повітря, Н/м2 (μ=21*10-5Нс/м3);
ν2- швидкість повітря, м/с;
ρч- щільність частинки молока кг/м3;
n=4 – число витків спіралі в циклоні.
Частинки сухого молока, розмір яких менший за розрахунковий діаметр,
будуть видалятися в атмосферу. Частинки діаметром менш ніж двадцять мкм
становлять приблизно два процента від маси сухого молочного порошку.
65
Висновки
В результаті виконання бакалаврської випускної роботи на тему
«Розпилювач установки для виготовлення сухих молочних продуктів» був
проведений аналіз розпилювальної установки.
Робота складається з трьох розділів.
В першому розділі було проведено патентні дослідження та проаналізовано
літературні джерела, технологічний розрахунок сушильної башти, розрахунок
розпилювального диску.
В другому розділі проведено: аналіз технологічної конструкції деталі, вибір
та обґрунтування матеріалу деталі, вибір методів і кількість ступенів обробки
поверхонь (МОП), маршрут обробки деталі, а також було проведено розробку
етапів технологічного процесу виготовлення деталі «вал».
Розроблено креслення швидкозношувальних деталей – вал, колесо зубчасте,
кришка підшипника.
Останній розділ – це охорона праці. В цьому розділі розроблено заходи з
охорони праці та вимоги безпеки при експлуатації сушильної установки молока
марки А1-ОРЧ, зроблено розрахунок циклону для очищення повітря від
молочного пилу.
66
Перелік використаних джерел
1.Юхименко М.П. Гідродинамічні характеристики наскрізних дисперсних
потоків: методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Теоретичні
основи процесів в гетерогенних системах” / М.П. Юхименко. –Суми: Вид-во
СумДУ,2000. – 20 с.
2.Технологічні розрахунки у молочній промисловості : навч. посібник / Г.
Є. Поліщук, О. В. Грек, Т. А. Скорченко та ін. ; Нац. ун-т харч. технол. – Київ :
НУХТ, 2013. – 343 с.
3.Молоко та молочні продукти: Нормат. документи: Довід. /За ред.
В.Л.Іванова. – НІЦ Леонорм, 2000. – У 3-х т. – 402 с.
4.Желібо Є. П. Безпека життєдіяльності : Навч. посіб. для студ. вищих
навч. закладів [Текст] / Є. П. Желібо, Н. М. Заверуха, В. В. Зацарний ; за ред. Є.
П. Желібо. – 3-є вид. – К. : Каравела, 2004. – 328 с.
5.Ростовський В.С. Прогресивні ресурсозберігаючі технології в харчовій
промисловості. Навчальний посібник /В.С. Ростовський, Н. В. Олейник. – К.:
Кондор, 2009. – 134 с.
6.Процеси і апарати харчових виробництв: приклади і задачі: навч. Посіб. /
І.Ф.Малежик, П.М.Немирович, В.Л.Зав»ялов та ін..; за ред. І.Ф.Малежика; Нац.
Ун-т харч. Технолог. – К.: НУХТ, 2015. – 386с.
7.Тертишний О.О., Механічні процеси та обладнання харчових виробництв:
Навчальний посібник/ О.О. Тертишний, О.А. Півоваров, В.С. Кошулько. –
Дніпро: ДДАЕУ, 2022. – 351 с.
8.Дубровська, В.В. Термодинаміка та теплообмін: навч. Посіб. / В.В.
Дубровська, В.І. Шкляр – К.: НТУУ«КПІ», Вид-во “Політехніка», 2016.–152 с.
9.Приходько М.А., Герасимов Г.Г. Термодинаміка та теплопередача.
Навчальний посібник. – Рівне НУВГП, 2008 – 250с.
10. Процеси та апарати природоохоронних технологій: підручник : у 2 т. /
Л. Д. Пляцук, Р. А. Васькін, В. П. Шапорев та ін. – Суми: Сумський державний
університет, 2017. – Т. 2. – 521 с.
67
11. Рудь Ю.С. Основи конструювання машин: Підручник для студент
інженерно-технічних спеціальностей вищих навчальних закладів. 2-е вид.,
переробл. - Кривий Ріг: Видавець ФО-П Чернявський Д.О., 2015. – 492 с.
12. Малащенко В.О., Янків В.В. Деталі машин. Проектування елементів
механічних приводів. Навчальний посібник. – Львів. «Новий Світ – 2000», 2018 –
264 с.
13. Гайдамака А. В. Деталі машин. Основи теорії та розрахунків :
навчальний посібник для студентів машинобудівних спеціальностей усіх форм
навчання / А. В. Гайдамака. – Харків : НТУ «ХПІ», 2020. – 275 с.
14. Стадник В. А. Розрахунок та конструювання валів. Вибір підшипників
кочення за динамічною вантажопідйомністю [Електронний ресурс] : навчальний
посібник / В. А. Стадник ; НТУУ «КПІ». –Київ : НТУУ «КПІ», 2014. – 128 c.
15. Рудь Ю.С. Основи конструювання машин: Підручник для студентів
інженерно-технічних спеціальностей вищих навчальних закладів,2-е вид.,
переробл. - Кривий Ріг: Видавець ФО-П Чернявський Д.О., 2015. – 492 с.
16. Гайдамака А. В. Підшипники кочення. Базові знання та напрямки
вдосконалення : навч. посіб. / А. В. Гайдамака. – Х. : НТУ «ХПІ», 2009. – 248с.
68