Материал: Д6385 Арсеньев ВВ Технологическое оборудование для разделения жидких и сыпучих неоднород систем производств

Здесь dV₁ = – элементарная удельная производительность фильтра, т. е. объем фильтрата, полученного с единицы площади фильтра, м³/м²;

R_ос = rd, (3)

где r – удельное сопротивление осадка (при его высоте 1 м и пло­щади 1 м²); δ – толщина слоя осадка, м.

V_ос = F × d, (4)

V_ос = х × V, (5)

где х – количество осадка, приходящееся на 1 м³ фильтрата.

d = = х × V₁; (6)

R_ос = r × х × V₁;

= Þ dt = dV₁.

Интегрируя это выражение в пределах от 0 до δ и от 0 до V₁, найдем продолжительность фильтрования τ,

t = + . (7)

Решая уравнение (7) относительно V₁, найдем удельную производительность фильтра, м³/м²:

V₁ = . (8)

Оборудование для разделения сыпучих неоднородных систем

В кондитерской и хлебопекарной промышленности широко применяются просеиватели – машины для разделения сыпучих неоднородных сис­тем.

Основной частью каждого просеивателя является сито. Металличес­кие ткани сита, применяемые на хлебопекарных предприятиях для просеи­вания муки и прочих сыпучих материалов, изготавливаются из круглой стальной или фосфористо-бронзовой проволоки.

В металлических ситах живое сечение, т. е. отношение суммарной площади отверстий ко всей площади сита, достигает 60–75 %.

Все сита различаются по номерам. Номер сита соответствует числу отверстий на одном дециметре его погонной длины и размеру стороны ячейки в свету.

Для просеивания ржаной муки применяют сита № 31–50 с отверстия­ми в свету от 2,5 до 1,5 мм при диаметре проволоки 0,7–0,45 мм; для пшеничной муки – сита № 50–97 с отверстиями от 1,5 до 0,7 мм при ди­аметре проволоки 0,46–0,28 мм.

Состояние сит отражается на качестве просеивания, поэтому при пользовании ими необходимо соблюдать ряд предосторожностей: хранить сита только скатанными в рулоны без перегибов и складок; натягивать сита на рамы равномерно, так как проволочки при изготовлении сит не соединяются между собой и поэтому лего сдвигаются, что нарушает пра­вильность очертания и размеров сит.

Для просеивания необходимо создать движение продукта относитель­но сита. Это достигается соответствующим перемещением сита или про­дукта при помощи механического побудителя (щеток, бил, лопастей) по неподвижному ситу. Таким образом, все существующие просеиватели можно разделить на две основные группы: с подвижными ситами и с неподвижными.

Форма сита может быть плоской, волнистой, цилиндрической, полуцилиндрической, пирамидальной.

Расположение сита бывает горизонтальное, наклонное, вертикаль­ное, маятниковое. Движение сита может быть возвратно-посту-пательным в горизонтальной и вертикальной плоскостях, круговым в горизонталь­ной и вертикальной плоскостях и в пространстве.

Различные сочетания перечисленных выше признаков привели к созданию разнообразных конструкций просеивателей, нашедших применение в раз­личных отраслях промышленности.

На хлебопекарных предприятиях, где цель просеивания состоит в освобождении муки от сравнительно крупных посторонних примесей, при­меняются следующие просеиватели: с качающимся плоским ситом – тарары и вибро­сита; с вращающимся граненым барабаном (фонарем) – бураты, центробеж­ный просеиватель с неподвижным ситом «Пионер».

Сита

Просеивание муки на хлебозаводах, способствующее ее разрыхлению и аэрации, носит контрольный характер.

Машины с плоскими ситами совершают вибрационное, возвратно-пос­тупательное или круговое движение рабочих органов и используются на хлебозаводах большой мощности. Удельная нагрузка в этих машинах дос­тигает 8 т/ч на 1 м поверхности сита.

В просеивателе с круговым движением сит мука через приемный патрубок и рукав поступает в шкаф, совершающий колебания в горизон­тальной плоскости. Шкаф опирается на упругие опоры (колонны) и име­ет три ситовые рамы с поддонами. Проход через боковые каналы поддо­нов ссыпается на днище шкафа, откуда с помощью гонков подается на очистку от металлических примесей. Сход собирается в периодически очищаемом сборнике.

Машины с барабанными ситами могут иметь рабочий орган призмати­ческой или цилиндрической формы. В призматических просеивателях вра­щается ситовый барабан, в цилиндрических – рабочий орган представляет собой неподвижную ситовую обечайку, внутри которой вращается вал с закрепленными на нем планками для отбрасывания муки на внутреннюю поверхность ситовой обечайки. Мука внутрь обечайки подается шнеком, расположенным соосно с валом.

Проход попадает в воронку корпуса просеивателя для магнитной очистки, а сход поступает в сборник, расположенный в торцовой части сита, противоположной шнеку.

На эффективность работы просеивателей влияют форма, размер от­верстий сита и материал, из которого он изготовлен.

На хлебопекарных предприятиях применяют сита из стальной низкоуглеродистой отожженой проволоки, а также из стальной сетки.

Шелковые ткани для сит бывают облегченными и утяжеленными. Их различают по массе в зависимости от толщины нитей основы и утка.

Тканое шелковое полотно промывают горячей водой и растягивают в ширину с одновременным нанесением аппрета. Аппретирование производится раствором, в состав которого входят желатин, вазелиновое масло, олеиновая и уксусная кислоты, мыло и формалин.

Пирамидальный бурат

Основным рабочим органом бурата является вращающийся на горизон­тальном или слегка наклонном валу ситовый барабан-фонарь. В зависимос­ти от формы фонаря бураты подразделяются на цилиндрические, призматичес­кие, конические и пирамидальные.

Принцип действия пирамидального бурата заключается в следующем. Подлежащая просеиванию мука поступает с торца внутрь фонаря и подни­мается вместе с ситом на некоторую высоту. При повороте на угол, боль­ший угла естественного откоса муки, она скользит по ситу вниз и про­сеивается. Крупные примеси, перемещаясь по ситу и достигнув противоположного конца фонаря, выходят наружу. Таким образом, в буратах просеивание происходит лишь через 1/5–1/6 всей ситовой поверхности, остальная часть сита в это время остается неиспользованной. Данное обстоятельство определяет низкую удельную производительность буратов, составляющую 1,0–1,5 т/м²×ч.

Характер движения муки внутри вращающегося ситового фонаря очень сложен и до сих пор полностью не изучен. Схема бурата ПБ-1,5 показана на рис. 6.

Рис. 6. Схема бурата ПБ-1,5:

1, 2 – звездочки; 3 – подшипники качения; 4 – входной бункер; 5 – короткий шнек; 6 – горизонтальный вал; 7 – канал; 8 – каркас барабана; 9 – металлический корпус; 10 – спицы; 11 – щиток; 12 – магнит; 13 – отводящий шнек; 14 – выпускное отверстие

Пирамидальный бурат ПБ-1,5 выполнен в виде ситового пятигранного барабана, укрепленного спицами на горизонтальном валу 6 и подшипниках качения 3. Грани барабана представляют собой съемные рамки, на кото­рые натянуты плоские сита. Рамки установлены и ук-реплены на каркасе барабана 8 с помощью спиц 10. Вал 6 и отводящий шнек 13 приводятся во вращение электродвигателем (N = 0,5 кВт, n = 1400 об/мин) через червячный редуктор, цепные передачи и звездочки 1, 2.

Просеиваемый продукт поступает через входной бункер 4 и коротким шнеком 5 перемещается внутрь барабана 8, который вращается с частотой 40–60 об/мин. Просеянный продукт, рассекаясь на два потока щитком 11, проходит мимо полюсов магнита 12 и очищается от ферропримесей. Очи­щенный продукт поступает в отводящий шнек 13 и через выпускное отвер­стие 14 направляется в производственные цехи. Сход (примеси), переме­щаясь вдоль барабана по каналу 7, поступает в сборник.

Магниты помещены в коробках, которые с помощью шарниров можно поворачивать на 90° для очистки. Магниты очищают не реже трех раз в смену. Барабан и все элементы бурата расположены в металлическом корпусе 9.

Просеиватель «Пионер»

Просеиватель «Пионер» (ПП) состоит из загрузочного бункера с крыш­кой и предохранительной решеткой, вертикального шнека, ситового ба­рабана, магнитного уловителя и приводного механизма (рис. 7).

Приемное отверстие загрузочного бункера 1 с решеткой 3 закрывается крышкой 2.

На дне бункера вращаются две спиральные лопасти 4, направляющие сахар-песок через отверстие в корпусе вертикального шнека 7, распо­ложенного в металлической трубе 8. Шнек при вращении поднимает сахар-песок и подает в просеивающее устройство.

Просеивающее устройство состоит из цилиндрического сита 10 с круглыми отверстиями (для задержания крупных примесей), вращающихся вертикальных лопастей 11 с наклонными лопатками 12 и внешней ситовой рамки 13, образующей со сплошным металлическим листом ситовый барабан. Лопасти приварены к корпусу 14, полукруглая съемная ситовая рамка прикреплена винтовым запором к вертикальным угольникам корпуса машины. Снаружи ситовая рамка закрывается металлическим кожухом.

Магнитный уловитель 9 снабжен постоянными магнитами, полюсы кото­рых обращены вниз и находятся на близком расстоянии от поверхности на­клонной плоскости. Магнитные дуги намагничиваются без извлечения их из аппарата; для этого дуги снабжены постоянными катушками, электри­ческий ток в которые подводится через специальный прибор.

Рис. 7. Просеиватель «Пионер»:

1 – бункер; 2 – крышка; 3 – решетка; 4 – лопасти; 5 – шестерня; 6 – ведущая шестерня; 7 – шнек; 8 – труба шнека; 9 – магнитный уловитель; 10 – сито; 11 – лопасти; 12 – наклонные лопатки; 13 – внешнее сито; 14 – корпус; 15 – приводной механизм; 16 – электродвигатель

Привод 15 состоит из двухручьевой клиноременной передачи и элек­тродвигателя 16, укрепленного на кронштейне в вертикальном положении. Спиральные лопасти получают вращение от вала шнека через цилиндричес­кие шестерни 5, 6. На корпусе просеивателя установлены кнопки «Пуск», «Стоп» и магнитный пускатель.

Просеиватель работает следующим образом. Сахар-песок засыпается в бункер, перемешивается специальными лопастями и шнеком поднимается в ситовый барабан, где происходит двойное просеивание. Сначала сахар-песок просеивается через сито с крупными отверстиями, затем он за­хватывается вращающимися лопастями и отбрасывается центробежной силой на внешнее сито.

Просеянный сахар-песок проходит через полюсы магнитов, а затем в течку. Крупные примеси, оставшиеся при первом просеивании внутри ци­линдрического сита, поднимаются шнеком на поверхность конуса, откуда центробежной силой сбрасываются через отверстие в сборник для посто­ронних предметов. Мелкие примеси, задержанные внешним ситом, поднимаются наклонными лопатками и выбрасываются в тот же сборник для посторонних предметов.

Для безопасной работы обслуживающего персонала в просеивателе «Пионер» предусмотрена электроблокировка: при снятии предохранитель­ной решетки через рычаг срабатывает конечный выключатель. Он разры­вает электрическую цепь управления электродвигателем, и просеиватель останавливается.

Производительность просеивателя составляет 1,3–1,6 т/ч.