50532

Гомогенизатор А1-ОГМ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Цель работы: Оценить технический уровень состояние гомогенизатора А1ОГМ и дать предложения по развитию его конструкции для повышения эффективности процесса гомогенизации. Изучить устройство и принцип работы гомогенизатора А1ОГМ. Определить теоретическую и экспериментальную производительности а также мощности привода гомогенизатора А1ОГМ при различном давлении гомогенизации и обработать результаты испытаний. Дать предложения по техническому обслуживанию гомогенизатора А1ОГМ.

Русский

2014-01-25

260.5 KB

82 чел.

Работа 1.7. Гомогенизатор А1-ОГМ

Технологическая задача: механическое дробление жировых шариков с целью стабилизации жировой эмульсии.

Цель работы: Оценить технический уровень (состояние) гомогенизатора «А1-ОГМ» и дать предложения по развитию его конструкции для повышения эффективности процесса гомогенизации.

Задачи работы:

1. Изучить устройство и принцип работы гомогенизатора «А1-ОГМ».

2. Рассмотреть особенности процесса гомогенизации.

3. Определить теоретическую и экспериментальную производительности, а также мощности привода гомогенизатора «А1-ОГМ» при различном давлении гомогенизации и обработать результаты испытаний.

4. Дать предложения по техническому обслуживанию гомогенизатора «А1-ОГМ».

5. Усвоить правила безопасной эксплуатации и наладки гомогенизатора «А1-ОГМ».

Оборудование, инструменты и инвентарь: виртуальные имитационные модели: гомогенизатор «А1-ОГМ», весы технические, секундомер, амперметр, ведро, линейка, манометр.

Продукты: молоко.

Изучение устройства и принципа работы. Гомогенизатор А1-ОГМ предназначен для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах.

Гомогенизатор А1-ОГМ (см. «Машины и аппараты пищевых производств». В 3 кн. Учеб. для вузов/ С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова.– М.: КолосС, 2009.– 2008 с).

Порядок выполнения работы.

На рис. 1 показан внешний вид пользовательского интерфейса виртуальной лабораторной работы:

Рис. 1 – пользовательский интерфейс виртуальной лабораторной работы.

  1.  Нажмите кнопку Пуск на панели управления 2 гомогенизатора. После этого загорается сигнальная лампа и начинает перемещаться плунжер в гомогенизирующей головке 1.
  2.  Взвесьте пустое ведро 6 на весах 4, показания занесите в протокол испытаний.
  3.  Установите заданное преподавателем давление гомогенизации. Величину давления можно изменять, вращая рукоятку 7. Для этого нужно кликать мышью по верхней или нижней части рукоятки 7. Значение давления контролируйте по показаниям манометра 8.
  4.  Установите ведро 6 на подставку под выходной патрубок гомогенизатора, включите секундомер 5 и дождитесь заполнения емкости примерно на 50 %.
  5.  Выключите секундомер и остановите установку.
  6.  Перенесите ведро на весы, показания весов и секундомера занесите в протокол измерений.
  7.  Верните ведро на подставку и вновь запустите установку.
  8.  Внесите в протокол измерения показания амперметра.


Таблица 1.1.

Протокол исследований

№ опыта

Номер измерения

Площадь сечения плунжера, f, м2

Ход плунжера, S, м

Частота вращения коленчатого вала, n, мин-1

Количество плунжеров, z, шт.

Показания весов в i-ом опыте, mi, кг

Масса пустой емкости (ведра), mе, кг

Время наполнения емкости в i-ом опыте, I, с

Давление, развиваемое плунжерами гомогенизатора (давление перед клапаном), р, Па

Плотность продукта, кг/м3

Массовая теплоемкость продукта, Дж/(кгC)

Диаметр клапана, dкл, м

Средний диаметр жировых шариков, м

Сила тока I, А

Напряжение питающей сети U, В

Повышение температуры продукта ∆t, C

Угловая скорость вращения

коленчатого вала, ω, с-1

Площадь сечения хвостовика, F, м2

1

1

1

2

1

1

1

2

i-1

i


  1.  Измените давление гомогенизации (см. п. 2) и повторите измерения силы тока.
  2.  Повторите пункты 7 и 8 несколько раз.

Расчетная часть

Производительность гомогенизатора G, м3/ч зависит от производительности насоса, который нагнетает молоко в гомогенизирующую головку. Чаще всего, гомогенизаторы оснащены плунжерными насосами, производительность которых вычисляют по формуле

,     (1.1)

где f – площадь сечения плунжера, м2; S – ход плунжера, м; n – частота вращения коленчатого вала, мин-1 (n = 190 мин-1); z – количество плунжеров, шт. (z = 3 шт.); – объемный КПД насоса ( = 0,8…0,9).

Фактическая производительность гомогенизатора в каждом опыте определяется по формуле

,    (1.2)

где mi – показания весов в i-ом опыте, кг; mе – масса пустой емкости (ведра), кг; I – время наполнения емкости в i-ом опыте.

Фактическая производительность гомогенизатора

,     (1.3)

где k – количество опытов.

Мощность N (кВт), необходимую для работы гомогенизатора, определяют по формуле для расчета мощности насосов

,     (1.4)

где р – давление, развиваемое плунжерами гомогенизатора (давление перед клапаном), Па; – механический к.п.д. гомогенизатора ( = 0,75…0,85).

Потребляемая установкой электрическая мощность Nф (Вт) определяется как произведение значения тока I (А) на напряжение питающей сети U (В):

Nф = IU.   (1.5)

Установка питается от промышленной трёхфазной сети напряжением 380 В, таким образом принимаем U = 380 В.

В результате затрат большого количества механической энергии, которая превращается в теплоту, при клапанной гомогенизации заметно нагревается продукт. Повышение температуры продукта ∆t (C) в гомогенизаторе можно рассчитать по формуле

,    (1.6)

где р – давление гомогенизации, Па; плотность продукта, кг/м3 ( = 1033 кг/м3); c массовая теплоемкость продукта, Дж/(кгC) (с = 3880 Дж/(кгК)).

Толщина тарелки клапана hкл, м

   (1.7)

где  - допускаемое напряжение для материала клапана, Па (  = 24107 Па); dкл – диаметр клапана, м.

,    (1.8)

где vд – допускаемая скорость жидкости в седле, м/с (для всасывающего клапана 2 м/с, а для нагнетательного 5…8 м/с); F – площадь сечения хвостовика, м2

,    (1.9)

где rк – радиус хвостовика, м (rк = (4…5)10-3 м).

Пружину  нагнетательного клапана рассчитывают, исходя из необходимого усилия Рпр при закрытом клапане

,    (1.10)

где ω - угловая скорость вращения коленчатого вала, с-1 ( = 2n/60 мин-1); М – масса клапана, кг (М = 0,4  кг); λ - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (λ = 0,15...0,20).

Сила сжатия пружины при рабочей деформации Рд, Н

.    (1.11)

Жесткость пружины Ж, Н/м

,    (1.12)

где h – высота пружины, м (h = 0,10...0,14 м).

Средний диаметр жировых шариков, м, в диапазоне изменения давления от 2,0 до 20,0 МПа определяется по формуле Н.В. Барановского

.   (1.13)

Расчет предохранительных клапанов можно свести к определению проходного сечения седла клапана с учетом вязкости обрабатываемой жидкости. Для маловязких жидкостей (молоко, соки) диаметр, м, проходного сечения седла определяется по формуле

,    (1.14)

где рв – давление всасывания, МПа (рв = 0,210-6 МПа); δв – отношение массы перекачиваемой жидкости к массе воды (для молока δв = 1,03).

Анализ результатов исследования

Сравните расчетную и фактическую производительности гомогенизатора и при несоответствии объясните причину. Сравните расчетную и фактическую мощности на привод гомогенизатора и при несоответствии объясните причину.

Постройте график зависимости . Проанализируйте рост температуры в зависимости от давления. Постройте график зависимости . Проанализируйте работу машины и сделайте вывод, обеспечивает ли она необходимое давление и стабильность процесса.

Выполните рабочий чертеж одного из наиболее изнашиваемых узлов гомогенизатора (кулачок, поршень, клапан, плунжер) и сделаете к нему спецификацию в соответствии с требованиями ЕСКД.

Проверь себя

1. Что называется гомогенизацией?

2. Назовите классификацию гомогенизаторов.

3.  Какие  виды  гомогенизирующих  головок  используются  в  гомогенизаторах?

4. Как устроен и работает гомогенизатор?

5. Какие типы гомогенизаторов используются в промышленности?

6. От каких факторов зависит степень гомогенизации?

7. Как регулируется производительность гомогенизатора?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38430. Многокритериальный анализ решений по обеспечению безопасности техногенного объекта с расширенным понятием безопасности 735 KB
  Экспертные подходы многокритериальных принятий решений на основе сравнений многокритериальных альтернатив обеспечения социотехнической безопасности техногенного объекта ТО Определение наилучшей альтернативы. Методы ELECTRE ранжирования многокритериальных альтернатив. Применения МАИ для многокритериальных сравнений альтернатив оценки безопасности техногенного объекта
38431. Метод расчета мехатронной системы привода телескопа на основе равновесно-оптимальной балансировки 3.15 MB
  Cтабильноэффективный компромисс в ММС СТЭК ММС это объединение стабильности и эффективности в рамках множества решений от полного совпадения данных свойств до обеспечения определенной степени сближения в условиях информационнотактических расширений соглашений. СТЭК в иерархических системах дополняет СТЭК ММС СТЭК ИС.3 П Парето граница АВ; Н Нэшравновесие; УКУ область угрозконтругроз; ИТ идеальная точка; УК оптимальная часть Пграницы на основе узкого конуса ; Ш точка Шепли; СНД ПаретоНэш область компромиссов ПНОК...
38432. Моделирование процесса нанесения краски устройством с применением робота Kawasaki 3.31 MB
  Определить параметры траекторного движения захвата декартовы координаты углы Эйлера скорости обеспечивающие непрерывное точное и безошибочное выполнение технологических операций. Пульт выполняет серию важных задач: Ручное управление роботом Обучение данных позиции координат Обучение вспомогательных данных блочное программирование Рис. В языке используется термин позиция так как этот термин выбран в стандарте ISO фактически же позицией является совокупность трёх координат конца центра схвата TCP а также трёх эйлеровых...
38433. Разработка и исследования метода сетевого оператора для адаптивного управления динамическим объектом 3.77 MB
  Решение задачи синтеза системы управления — есть поиск управления, как функции от пространственных координат. При этом сложнее всего получить структуру функции многомерного управления. До недавнего времени данная задача решалась следующим образом: исследователь определял структуру математического выражения, оставляя параметры неопределенными, затем их значения находились с помощью численных методов в соответствии с заданным критерием управления.
38434. Разработка и исследование искусственной нейронной сети для управления динамическим объектом с переменными параметрами 2.08 MB
  Искусственные нейронные сети используются в качестве регулятора многомерных и многосвязных динамических объектов. Применение искусственных нейронных сетей для целей управления является одной из многочисленных областей относительного нового раздела современной науки – нейроинформатики..
38435. Разработка системы конкурентно-оптимального прогноза управления предприятием на основе динамической модели олигополии 3.31 MB
  Cтабильноэффективный компромисс в ММС СТЭК ММС это объединение стабильности и эффективности в рамках множества решений от полного совпадения данных свойств в одной точке пространства J или U до обеспечения возможной степени сближения в условиях информационнотактических расширений соглашений. СТЭК ММС дополняют СТЭК в иерархических системах СТЭК ИС где реализуется право первого хода на основе субъективной информации что составляет тему отдельного исследования. Компромиссы на основе комбинации ПаретоНэшУКУШеплиподходовП ...
38436. Разработка и исследование метода аналитического программирования для структурно-параметрического синтеза системы управления динамическим объектом 14.23 MB
  Сложность задачи состоит в том, что в общей постановке для нелинейного объекта с произвольными критериями качества практически невозможно получить аналитическое решение. Поэтому известные методы для решения, как правило, неэффективны, поскольку используют специальные свойства объектов и функционалов.
38437. Многокритериальный синтез позиционного управления на основе многопрограммной стабилизации 2.76 MB
  Комбинированный метод многокритериального синтеза позиционного управления формирует аналитический вид управления, как набор параметров и известных функций состояния из состава «сетевого оператора» конечной сети этих функций и операций над ними
38438. Разработка моделирование процесса поддержки заданных климатических условий в помещении в системе InTouch 2.09 MB
  Трехдиапазонный регулятор температуры 60 3. Ведь отапливать рабочие помещения в выходные и праздничные дни не следует так интенсивно как по будням или скажем интенсивность отопления должна зависеть от температуры за окном а не от календарного времени года: вспомним хотя бы минувшую зиму когда в январе была плюсовая температура а отопление по интенсивности было âзимнимâ приходилось открывать окна в зданиях а можно было всего лишь снизить мощность обогрева тем самым сэкономить значительные средства. Возможные колебания...