Практичне заняття №2

Процеси і апарати харчових виробництв

Електронний підручник

Головна

Теоретичні відомості

Лабораторні та практичні роботи

Тести

Додатки

Список використаних джерел

Практичне заняття №2

Тема роботи: Проведення розрахунку мішалки

Мета заняття: Засвоїти призначення, класифікацію, будову, принцип роботи і розрахунок мішалки.

Матеріали та обладнання

1. Інструктивна картка виконання практичного заняття № 2.

2. Моделі, макети або схеми мішалок.

Література

Гулий У.С. та інші. Обладнання підприємств переробної і харчової промисловості. – Вінниця.:Нова книга, 2001. – с.

Малежик І.Ф., Циганков П.С. Процеси і апарати харчових виробництв. – К.: НУХТ, 2003. – с.

Поперечний А. М., Черевко О.І., Гаркуша В.Б., Кирпеченко Н.В., Ласкіна Н.А. Процеси і апарати харчових виробництв. – К.: Центр учбової літератури, 2007. – с.

Шалугін В.С., Шмандій В.М. Процеси та апарати промислових технологій. Навчальний посібник. – К.: Центр учбової літератури, 2008. – с.

Знати: призначення, класифікацію, будову та принцип роботи мішалок.

Вміти: проводити розрахунок мішалок.

Короткі відомості з теоретичної частини роботи

Основним призначенням обладнання для перемішування харчових продуктів є забезпечення рівномірного розподілу твердої фази в рідині, змішування рідини, з метою приготування емульсії, а також інтенсифікації процесів розчинення, тепло масообміну та хімічних реакцій.

Більшість процесів харчової технології відбувається в основному в апаратах з механічними переміщуваними пристроями. Найбільш важливе значення в роботі цих машин має тип і конструкція перемішувального органу з боку корпуса апарата. В результаті піремішувальний пристрій розсіює в об’ємі апарату енергію, величина якої залежить від конструкції робочого органа, характеристики приводу і конструкції мішалки. Все це визначається потужністю що затрачається на перемішування, яка залежить від режиму руху рідини в апараті.

Потужність електродвигуна для приводу робочого органа мішалки вираховується за формулою:

(1.)

де, - коефіцієнт, що вираховує заповнення ємності перемішуваною рідиною; - висота рідини в ємності, м; - діаметр ємності, м; (рис.1.)

- коефіцієнт, що враховує збільшення потужності при пуску, або підвищення опору середовища в процесі перемішування, здебільшого приймається ;

- потужність, що затрачається на перемішування;

- потужність, що витрачається в сальниках;

- к.к.д. приводу.

При перемішуванні рідин з в’язкістю або при зміні опору середовища в процесі перемішування приймають наступні значення :

· для однолопатевих перемішу вальних пристроїв ;

· для багатолопатевих, якірних, рамних і турбінних мішалок ;

· для пропелерних мішалок .

Рівняння, що описує затрату потужності безпосередньо на перемішування компонентів у рідкому середовищі, має вигляд:

, (2.)

де, - критерій потужності ;

- потужність, що затрачається на перемішування, Вт;

- в’язкість перемішувального середовища, ;

- частота обертання робочого органа, ;

- діаметр кола, яке описує робочий орган, м.

Відцентровий критерій Рейнольдса:

, (3.)

де, - густина середовища, кг/м.

Відцентровий критерій Фруда, враховується в ємності без перегородок у швидкісних мішалках при утворенні воронки:

, (4.)

де, g – прискорення вільного падіння .

Симплекс геометричної подібності:

, (5.)

де, - діаметр ємності, м;

- кількість лопатей в мішалці;

- кількість перегородок в ємності;

- коефіцієнти, що визначаються дослідним шляхом.

Розрахунок мішалок

Рівняння для визначення критерію потужності в різних конструкціях мішалок, мають наступний вигляд (таб.1.)

Таблиця 1.

Рис.1. Конструктивна схема мішалки

Мішалка дволопатева при Re_в= 10⁴ – 10⁷.

K_n = 2,21 Re_в^0,86 (6.)

Мішалка чотирьохлопатева з кутом нахилу лопатей 45 при

(7.)

В посудині без перегородок:

· при русі рідини вниз ємності:

; (8.)

· при русі рідини знизу догори ємності:

. (9.)

В ємності з перегородками:

· при русі вниз:

; (10.)

· при русі рідини догори:

. (11.)

Мішалка чотирьохлопатева з вертикальними лопатями при :

· в посудині без перегородок: ; (12.)

· в посудині з перегородками: . (13.)

Мішалка якірна і рамна при :

, (14.)

де, - для мішалок без горизонтальних лопатей;

- з однією горизонтальною лопаттю;

- з двома лопатями.

Мішалка пропелерна трьохлопатева.

В посудині без перегородок при :

; (15.)

при - (16.)

де, - крок гвинта

. (17.)

Значення в залежності від відношення .

Таблиця 2.

	2	2,5	3	3,5	4
	2,8	2,5	2,1	1,5	0,7

В посудині з перегородками при :

, (18.)

де, - кількість перегородок;

- ширина перегородок.

Мішалка турбінна без направляючого пристрою при .

В посудині без перегородок, мішалки з плоскими лопатями:

, (19.)

де,

- кількість лопатей.

В посудині з перегородками:

, (20.)

де, - довжина лопаті;

- лопаті мішалки плоскі;

- лопаті зігнуті.

Мішалка турбінна закрита з шістю зігнутими лопатями і направляючим пристроєм з 20 лопатками при .

(21)

Потужність, що втрачається на тертя в сальнику, визначається за формулою:

, Вт, (22.)

де, - надмірний тиск в апараті, ;

- коефіцієнт тертя набивки сальника;

- довжина набивки сальника, м;

- діаметр вала мішалки, м;

- частота обертання робочого органу, об/с.

Розрахунок розмірів перерізу лопатей виконується з врахуванням згинаючих і крутних моментів, що виникають від сил опору середовища діють на окремі елементи лопатей.

Сила опору середовища, що діє на окремий елемент лопаті визначається за формулою:

, (23.)

де, - потужність, що затрачається на переміщення (розраховується з рівняння), Вт;

- кутова швидкість обертання робочого органа, 1/с;

- кут нахилу лопаті до горизонталі;

- кількість лопатей.

(24.)

для прямокутного елемента лопаті рамної, турбінної і якірної мішалок;

(25.)

для еліпсного елемента якірної мішалки;

(26.)

для якірної мішалки, що має прямокутні елементи і один якірний.

При розрахунку мішалок з прямокутними елементами робочих органів (лопатеві; рамні; турбінні), член рівняння в коефіцієнті А не враховується. При спрощених розрахунках еліпсний елемент може бути замінений прямокутним рівнозначної площі.

Елементи мішалки розглядаються тільки для однієї половини лопаті, що в рівнянні для визначення враховано коефіцієнтом .

При визначенні коефіцієнтів В і А приймається:

- висота елемента лопаті, м;

- зовнішній і внутрішній радіуси елемента, м;

- зовнішній і внутрішній радіуси еліпсного елемента лопаті у напрямку більшої півосі еліпса, м.

Відстань від осі обертання робочого органа до точки прикладання сили опору :

· для прямокутного елемента лопаті мішалки:

; (27.)

· для еліпсного елемента лопаті якірної мішалки:

. (28.)

Відстань від більшої півосі еліпса до точки прикладання сили :

. (29.)

Порядок виконання роботи

1. Інструктаж по техніці безпеки при виконанні даної роботи.

2. Вивчити призначення, класифікацію і типи мішалок.

3. Вивчити будову різних типи мішалок.

4. Вивчити принцип роботи різних типи мішалок.

5. Зарисувати в робочому зошиті схему мішалки з таблиці 1. відповідно до свого варіанту .

6. По вихідних даних, приведених в таблиці 3.13. визначити потужність електродвигуна для приводу робочих органів.

7. Дайте письмово відповіді на контрольні питання.

Таблиця 3.

Вихідні дані для розрахунку мішалок

Варіант	Тип мі-шалки з таблиці	Діа-метр апа-рата, D,мм	Ви-сота апа-рата, , мм	Ви-сота шару рідини в апара-ті , мм	Коло-ва швид-кість робо-чого органу мі-шалки , м/с	Густи-на пе-ремі-шува-ної рідини , кг/м	В’яз-кість пере-мі-шува-ної ріди-ни ,	Діа-метр вала міша-лки , мм	Над-лиш-ковий тиск в апара-ті , Н/м	Умови з таблиці
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Дволо-патева	600	900	700	3,1	970	0,025	30	8
2	-//-	700	1100	900	2,8	1150	0,018	40	3	0,7 0,2
3	-//-	800	1200	1000	2,5	1000	0,020	45	3	0,65 0,18
4	-//-	900	1300	1100	2,3	1050	0,022	50	2	0,7 0,23
5	-//-	1000	1500	1300	3,0	1150	0,025	60	2	0,60 0,25
6	-//-	950	1400	1200	2,6	1100	0,023	55	3	0,65 0,18
7	Чоти-рьохло-патева	1000	1400	1200	2,8	890	0,048	45	3	0,35 45, з перего-родками, рух догори
8	-//-	1200	1400	1200	2,5	800	0,038	45	5	0,3 45, без перего-родок, рух догори
9	-//-	1000	1500	1300	2,8	870	0,045	45	6	0,35 45, без перего-родок, рух вниз
10	-//-	1100	1450	1300	2,5	880	0,40	45	5	0,3 45, з перего-родками, рух вниз
11	Якірне	1000	1500	1200	1,4	870	4,0	40	16	1,1 2,5 мм, дві гори-зонтальні лопаті
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
12	-//-	1200	1100	900	1,3	950	3,0	40	9	0,67 40мм без гори-зонтальних лопатей
13	-//-	1600	1800	1500	2,0	940	2,0	60	4	0,67 40мм одна гори-зонтальна лопать
14	-//-	1600	1900	1600	1,35	930	2,8	60	18	0,95 40мм дві гори-зонтальні лопаті
15	-//-	1800	2000	1600	1,5	1100	1,5	65	7	0,9 25 мм дві гори-зонтальні лопаті
16	-//-	1700	1850	1550	2,0	950	2,7	65	8	0,9 40мм дві гори-зонтальні лопаті
17	Турбін-на від-крита	900	1300	1000	5,0	900	0,045	30	7	Зігнуті лопаті, ємність з перегород-ками:,
18	-//-	1000	1400	1100	6,5	950	0,047	30	7	-//-
19	-//-	1200	1200	1000	7,5	1100	0,045	30	5	Плоскі лопаті без перегоро-док
20	-//-	1400	1500	1300	6,8	1060	0,05	40	4	Плоскі лопаті з пе-регородка-ми ,
21	-//-	1300	1400	1050	7,0	1050	0,046	40	5	Плоскі лопаті без перегоро-док
22	Пропе-лерна	1000	1300	1000	7,5	950	1,7	30	2	3 без пере-городок
23	-//-	1200	1500	1200	8,0	970	1,5	30	3	3 без пере-городок
24	-//-	1300	1500	1100	8,2	980	1,6	40	4	3 без пере-городок
25	-//-	1400	1600	1300	8,5	860	1,2	40	5	1,5 0,25 без пере-городок