технол лек 1. Учебник соответствует учебной программе и предназначен для студентов фармацевтических высших учебных заведений и факультетов
 Скачать 11.39 Mb.
|
|
??????? 1 2 3 4 r n m = mg 900 Приняв ? 2 ? g, получим предельное число оборотов барабана, когда частица будет находиться в равновесии n 30 = ???? об/мин. (Для поднятия частицы наполовину высоты барабана определяют рабочее число оборотов барабана n 15 ч об/мин. (Производительность бурата рассчитывают по уравнению 3 ? ) 2 tg( 72 0 h r n , G ? µ? = т/ч, (где µ = ч — коэффициент разрыхления материалам насыпная (объемная) масса материала, кг/м 3 ; ? — угол наклона ситовой поверхности барабана к горизонту, град; h — высота слоя материала в барабане, м. Преимущества барабанных грохотов) простота конструкции и обслуживания) равномерное вращение. Недостатки : 1) малая производительность на единицу поверхности сита) сильное крошение материала, высокое пылеобразование) легкость забивки сит) большой расход металла на изготовление грохота. Мощность, потребляемая буратом, рассчитывается так 13 ? ? G G n r N + ? = кВт, (где б им соответственно масса барабана и загруженного материала, кг = G; P = mg и G = где m — масса частиц — ускорение силы тяжести — центробежное ускорение = где ? — угловая скорость — радиус барабана. Так как 30 = n ? ? , то r n m r m = ma G 900 = = 2 где n — число оборотов барабана в минуту. Подставим значения P ив равенство P = Рис. 4.5. Бурат — шнек-питатель; 2 — кожух — коническое сито 4 — шнек 8 Пример 4.1. Определить рабочее число оборотов и производительность бурата с цилиндрическим барабаном для сортирования крахмала с насыпной массой м = 760 кг/м 3 , если коэффициент разрыхления µ = Диаметр барабанам, угол наклона его ? = 7 Решение. Рабочее число оборотов барабана при его радиусе r = = d/2 = 0,4 м рассчитываем по формуле (4.5): 6 20 = 4 0 13 = 13 = ??? , , r n об/мин. Принимаем высоту слоя крахмала в барабане h = 30 мм. Производительность бурата найдем по формуле (4.6): 57 2 03 0 4 0 ) 7 2 tg( 6 20 760 7 0 72 0 3 3 ? , , , , , , G = ? ? ? ? ? ? = т/ч. Пример 4.2. Рассчитать число оборотов, производительность и мощность электродвигателя барабанного грохота с барабаном размерами d = 1000 мм и l = 3000 мм. Грохот установлен под углом к горизонту ? ? о, масса барабана G б = 3200 кг, масса материала в барабане мкг. Насыпная масса материала ? н = 1400 кг/м 3 . Коэффициент разрыхления материала µ = Решение. Число оборотов барабана при его радиусе r = d/2 = 0,5 м рассчитываем по формуле (4.5): 20 5 , 0 14 ? = n об/мин. Принимаем высоту слоя материала в барабане h = 50 мм. Производительность грохота определяем по формуле (4.6): 9 13 05 0 5 0 ) 7 2 tg( 20 1400 7 0 72 0 3 3 ? , , , , , G = ? ? ? ? ? ? = т/ч. Мощность, потребляемую грохотом, находим по формуле (4.7): ( ) 5 , 1 29200 84 13 3200 20 5 , 0 = ? + ? = N кВт. Для учета потерь вводим КПД ? = 0,75, тогда мощность электродвигателя составит 0 5 1 = = ? , , N N ? кВт. Инерционный грохот. В настоящее время инерционные (вибрационные) грохоты нашли широкое применение вследствие того, что они обеспечивают более высокую производительность, четкость разделения частиц и малое потребление электроэнергии по сравнению с другими грохотами. Схема работы инерционного (вибрационного) грохота представлена на рис. Короб 1 и сито грохота 2 смонтированы на пружинах 3. При вращении вала 4 с двумя шкивами имеющими неуравновешенные грузы 6, создаются центробежные силы инерции, под влиянием которых коробу сообщается 900 ч1500 вибраций в минуту с амплитудой колебаний от 0,5 до 12 мм. Рис. 4.6. Инерционный грохот — короб 2 — сито 3 — пружины — вал 5 — шкив 6 — неуравновешенный груз (дебаланс) 8 Производительность инерционных грохотов может быть определена по эмпирической формуле b a AF Q + + = 60 55 м 3 /ч, (4.7 а) где A — коэффициент — площадь ситам содержание нижнего продукта в исходном материале, %; b — содержание в нижнем продукте зерен размером меньше половины отверстия сита, %; d — площадь отверстия, мм 2 При сухом грохочении измельченного материала коэффициент равен 0,00047 для горизонтального грохота и 0,0029 — для наклонного грохота. Производительность инерционных грохотов определяют также на основании экспериментальных результатов по удельной производительности сита в т/м 2 ч. Гирационные (эксцентриковые) качающиеся грохоты. Качающийся грохот с круговым качанием в вертикальной плоскости представлен на рис. Эксцентриковый вал прямо сообщает коробу качательное движение по окружности с амплитудой, равной эксцентриситету) вала. Ввиду быстроходности гирационных грохотов их часто подвешивают на тягах с амортизаторами к потолочным балкам. Преимущества гирационных грохотов) уравновешенность конструкции и плавная работа при равномерном движении короба с веществом по круговой траектории) высокая производительность) качественная сортировка материала. Пневматическое и гидравлическое сортирование Пневматическое и гидравлическое сортирование основаны на выделении в потоке воздуха или воды сопутствующих веществ, которые по плотности, размеру и форме неодинаковы в сравнении с основным материалом. Главные условия, при которых семя очищается от шелухи в потоке воздуха для шелухи P > G и для семени G > P, где P сила струи воздуха, G — сила тяжести частиц. В стойке рамы наша р и коп од шип ник ах установлен вибратор вал 1 с двумя эксцентриками и противовесами. К валу симметрично на подшипниках укрепляется короб 2 с ситом 3. Короб опирается на пружины или на резиновые опоры. Рис. 4.7. Гирационный грохот — вал 2 — короб 3 — сито 4 — пружины 8 Сила P, с которой воздушный поток действует на частицу = k• ?•F•w 2 вит , (где k — аэродинамический коэффициент, определяемый экспериментально и зависящий от формы и состояния поверхности частица также от режима движения потока — плотность воздуха, кг/м 3 ; F — площадь проекции частицы на плоскость, перпендикулярную к направлению потока вит — скорость витания, при которой частица удерживается в потоке во взвешенном состоянии. При P = k• ?•F•w 2 вит = G скорость витания: ? kF G w = ??? м/с. (Пневматическое сортирование гранулированных материалов осуществляется при помощи аспирационных колонок и зерновых сепараторов. Гидравлическое сортирование применяется для отделения песка, камней и других примесей из клубней, корней лекарственного растительного материала, транспортируемых по гидравлическому транспортеру в фитохимическом и других производствах. Такие классификаторы состоят из неподвижного корыта и непрерывно действующего транспортного устройства для сбора и удаления песков — более крупных осаждающихся частиц, которые могут повторно подаваться на доизмельчение. Спиральный классификатор представлен на рис. 4.8. Он состоит из наклонного корыта 1 с насаженной навал спиралью 2, частично погруженной в жидкость, и высоким порогом 3, через который удаляется взвесь мелких частиц — слив = 2,08 m•D 3 •n• ? т/ч, (Пески оседают в нижней части корыта и с помощью спирали, делающей ч об/мин, перемещаются в верхнюю часть корыта, откуда выгружаются. При этом вращающаяся спираль перемешивает суспензию и пески, что обеспечивает отделение мелких частиц от песков. Кроме односпиральных используются также двухспи- ральные классификаторы. Производительность спирального классификатора по пескам рассчитывают по уравнению Рис. 4.8. Спиральный классификатор — наклонное корыто 2 — спираль — порог 8 где m — число спиралей (m = 1 или 2); D — диаметр спиралей, м — число оборотов спирали в минуту — плотность исходного материала, т/м 3 С целью получения очень тонких сливов, имеющих очень мелкие частицы, и достижения высокой производительности по сливу применяют спиральные классификаторы, в которых большая часть спирали погружена в суспензию, а также чашевые классификаторы. В качестве центробежных классификаторов применяют гидроциклоны и центрифуги. Гидроциклон (рис. 4.9) состоит из неподвижного корпуса, нижней — конической и верхней — цилиндрической частей. Разделяемая суспензия нагнетается насосом (или подается самотеком за счет напора столба суспензии) под избыточным давлением ч атм через боковой патрубок в цилиндрическую часть корпуса. Суспензия поступает в корпус по касательными поэтому начинает в нем вращаться. При вращении потока с высокой угловой скоростью крупные твердые частицы под влиянием центробежных сил отбрасываются к стенкам гидроциклона. различного сечения или же предусматривается возможность регулирования сечения насадок. При нагнетании воздуха или масла в кольцевую полость резинового манжета 6 сечение насадки для пропуска песков Рис. 4.9. Гидроциклон: 1 — корпус 2 — центральный (шламовый) патрубок 3 — камера слива 4 — песковая насадка — резиновый вкладыш — резиновый манжет Возле стенок они движутся по спиральной траектории вниз. Пески удаляются через песковую насадку. Более мелкие частицы и основная часть жидкости движется во внутреннем спиральном потоке вокруг шламового патрубка 2 ив виде тонкой взвеси поднимается поэтому патрубку в камеру 3, откуда удаляется через верхний патрубок. При высокой скорости вращения потока вдоль оси гидроциклона образуется воздушный столб, давление в котором ниже атмосферного. Указанное воздушное ядро ограничивает с внутренней стороны поток мелких частиц в гидроциклоне. Разделяющее действие гидро- циклона можно регулировать за счет глубины погружения шламового патрубка 2 и сечения песковой насадки 4. Насадки применяются 8 уменьшается. Указанным способом можно автоматически регулировать работу гидроциклона. С целью уменьшения износа корпус гидроциклона футеруют изнутри марганцовистым чугуном или другим материалом. Применяют также гуммирование корпуса (покрывают их слоем износоустойчивой резины). От классификаторов других типов гидроциклоны выгодно отличаются отсутствием движущихся деталей. Перед механическими классификаторами гидроциклоны имеют следующие преимущества) более тонкую сепарацию в сравнении с механической классификацией) большую плотность слива) отсутствие флокуляции (слипания) частиц. Объемная производительность гидроциклона по суспензии определяется по эмпирической формуле ? 0,94 d вх ш м 3 /ч, (где d вх — наименьший диаметр входного патрубка (или эквивалентный диаметр в случае прямоугольного сечения, см d ш — диаметр шламового патрубка, см; Р — избыточное давление перед входным патрубком, атм. Диаметр d цилиндрической части гидроциклона определяют из соотношения ч) d вх . Центральный угол конусной части гидроциклонов-классификаторов принимают ? = о. Диаметр песковой насадки d п определяется в первом приближении из соотношения d п d ш ч, он должен быть окончательно установлен при регулировании гидроциклона. Избыточное давление на входе в гидроциклон зависит от расчетной крупности разделения, соответствующей размерам отверстий сита d к, на котором суммарный остаток составляет 5%. Величина d к может быть рассчитана по уравнению 5 74 ? 100 lg 301 1 74 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = R , d мкм, (где R 74 — остаток на сите с отверстиями 74 мкм, Значения необходимого избыточного давления Р в зависимости от d к (по В.А.Олевскому) приводятся ниже ?????????? d ? , ?? 0,417 0,285 0,210 0,147 ?????????? ????? ???????? ?????? 74 ??? ? ????? ? 74 , % 52 63 72 81 ?????????? ???????? ?, ??? 0,5 0,8 1,0 Для гидравлической классификации тонких частиц (до 3 ч15 мкм) применяют центрифуги 8 Пример 4.3. Подобрать гидроциклон для классификации суспензии в количестве Q = 60 т/ч. Плотность суспензии в ? = 1250 кг/м 3 Содержание твердых частиц диаметром меньше 74 мкм в сливе должно составлять ? 74 = 75 Решение. Определяем требуемый остаток на сите с отверстиями 74 мкм 100 — ? 74 = 100 — 75 = Необходимую крупность разделения, соответствующую размерам отверстий сита d к, на котором суммарный остаток составляет 5 рассчитываем по формуле (4.12): 195 63 2 74 25 100 lg 301 1 4 5 ? = ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = , , d мкм = 0,195 мм. Заданная объемная производительность гидроциклона по суспензии составляет 60000 = = ? Q V м 3 /ч. По расчетной крупности разделения и заданному содержанию зерен класса 74 мкм в сливе ? 74 = 75 % находим ориентировочно (интерполяцией результатов, приведенных выше) P = 1,1 атм. Зная объемную производительность и выбрав величину избыточного давления P, определяем из формулы (4.11) произведение диаметров входного и шламового патрубков 48 1 1 94 0 48 94 0 ? ?? , , , P , V d d = = = см 2 Выбираем диаметр входного патрубка d вх = 50 мм. Тогда диаметр гидроциклона будет равен 5 d вх = 250 мм. Диаметр шламового патрубка составит 9 = 5 6 48 = 6 48 = ?? ? , , d , d cм. Принимаем округленно d ш = 100 мм. При выбранных значениях d вх и d ш по формуле (4.11) уточняем необходимое избыточное давление при входе в гидроциклон, которое должно быть равно примерно 1 атм. Механизмы для перемещения твердых материалов Общие сведения В химико-фармацевтическом производстве необходимо перемещать самые различные твердые материалы. Для перемещения в пределах цеха или завода используются подъемно- транспортные механизмы, которые составляют внутризаводской транспорт предприятия. Устройства для перемещения твердых материалов можно разделить наследующие группы 8 9 1) механические 2) пневматические 3) гравитационные. Кроме того, по направлению перемещения материала различают) механизмы для горизонтального перемещения) механизмы для вертикального (крутонаклонного) перемещения) механизмы для смешанного перемещения. Периодическая транспортировка производится с помощью вагонеток, подъемников, кранов, автокаров и других механизмов. В данном пособии рассматриваются только основные устройства непрерывного транспорта (для перемещения твердых и сыпучих материалов и изделий, классификация которых приведена ниже. Механизмы для горизонтального перемещения К ним относятся следующие транспортеры ленточные, пластинчатые, скребковые, винтовые вибрационные и пневматические (желоба). Ленточный транспортер (рис. 4.10) состоит из бесконечной ленты 1, натянутой на два барабана 2, один из которых приводится во вращение при помощи редуктора 3. Лента лежит на опорных роликах 4. Имеется бункер 5 для загрузки материала. Ленточный транспортер изготавливается из хлопчатобумажной ткани, резины или из тонкой листовой стали. используются для горизонтального или слабонаклоненного (под углом до о) перемещения сыпучих и штучных грузов при длине транспортирования до ч м. Скорость движения ленты для сыпучих материалов — от 0,5 до 2 мс. Для штучных грузов применяют скорость движения ч мс. Ширина ленты — 400, 500, 650, ..., 1200 и 1400 мм. Пластинчатый транспортер по устройству сходен с ленточным транспортером. Пластинчатый транспортер состоит также из бесконечной ленты шарнирных цепей, к которым прикреплены Разгрузка может быть осуществлена путем сброса материала в конце транспортера или в любом месте по пути движения ленты с помощью сбрасывающего ножа или других приспособлений. Сбрасывающий нож — это скребок, преграждающий движение материала и сбрасывающий его с ленты. Сбрасывающий нож закрепляется неподвижно или монтируется на тележке. Л е н точные транспортеры Рис. 4.10. Ленточный транспортер — бесконечная лента 2 — барабаны — редуктор с электромотором — опорные ролики 5 — бункер для загрузки материала 9 пластины, несущие перемещаемый материал. На шарнирах цепей расположены ролики, которые перемещаются по направляющим, прикрепленным к станине транспортера. Цепи транспортера огибают звездочки, из которых одна — приводная, а другая — натяжная. Загрузка материала может осуществляться в любой точке по длине ленты, выгрузка производится со стороны приводной звездочки. Для перемещения сыпучих материалов пластины снабжаются бортами. Если на пластинках поставлены поперечные перегородки, то угол наклона ленты к горизонту может быть около 30 ч45 о . Длина ленты — дом. Скорость движения ленты — в пределах ч мс. Пластинчатые транспортеры используются для перемещения крупнокусковых материалов, имеющих высокую температуру, а также для перемещения под большим углом. Скребковый транспортер (рис. 4.11) состоит из неподвижного желоба 1, в котором перемещается бесконечная цепь 2 с закрепленными на ней скребками 3. Цепь приводится в движение с помощью приводной звездочки 5, натяжной служит звездочка. На шарнирах цепи закреплены ролики 4, которые катятся по направляющим Рис. 4.11. Скребковый транспортер — желоб 2 — цепь 3 — скребки 4 — ролики 5 — приводная звездочка — направляющая 7 — натяжная звездочка 8 — загрузочный лоток — загрузочные отверстия Скребковые транспортеры по сравнению с ленточными имеют следующие преимущества) простота и дешевизна) удобство загрузки и разгрузки материала в любой точке) большой угол наклона к горизонту (45 о ). Недостатки : 1) повышенный расход энергии) большой износ) разрушение транспортируемых материалов. Скребковые транспортеры используются для перемещения мелкокусковых и порошкообразных материалов на расстояние не болеем. Скорость движения транспортера — около ч м/с. Винтовой транспортер (шнек) представляет собой (рис. закрытый желоб 1, в котором вращается винтообразный валили вал, имеющий косо поставленные лопасти. Перемещаемый 9 материал загружается в желоб через загрузочное отверстие 3 и силами трения о стенки желоба удерживается отвращения вместе с винтом. Материал перемещается вдоль желоба где ? = ч (меньшие значения принимают для тяжелых истирающих материалов, большие — для мелких — диаметр винта, м. Скорость движения материала в винтовом транспортере t w = мс, (где t — шаг винтам число оборотов шнека, мин 4.3.2. Механизмы для вертикального перемещения 3 4 трубопровод с помощью загрузочного устройства, увлекается струей воздуха и транспортируется к месту назначения (разгрузки). Рис. 4.12. Шнек — желоб 2 — бесконечный винт — загрузочный люк — выгрузочный люк Выгрузка материала осуществляется через отверстие Выгрузка материала может быть осуществлена в любой точке желоба. Максимальное число оборотов винта определяется по формуле об/мин, (Элеваторы (нории) используются для перемещения сыпучих материалов по вертикальному направлению. Элеватор (рис. 4.13) состоит из кожуха 1, в котором перемещается бесконечная лента или цепь 2 с закрепленными на ней ковшами 3. Лента надевается на два блока (звездочки) 4 и 5, размещенных на нижнем и верхнем концах элеватора. Скорость движения элеватора — 0,3 ч0,8 м/с. 4.3.3. Пневматические транспортеры Пневматические транспортеры применяются для перемещения в горизонтальном и вертикальном направлениях легких сыпучих материалов. Вещества в этих транспортерах перемещаются суспендированными в токе воздуха. Перемещаемый материал вводится в Рис. 4.13. Элеватор (нория — кожух 2 — бесконечная лента 3 — ковши, 5 — звездочки 9 Различают пневматический транспорт в разреженной фазе (при малой концентрации вещества в смеси с воздухом) и пневматический транспорт в плотной фазе (при большой концентрации вещества в смеси). На рис. 4.14 представлена схема всасывающей пневматической установки. В приемном сопле 1 создается разрежение, и воздух всасывается вместе с перемещаемым веществом. Затем смесь воздуха с материалом по трубе 2 поступает в разгружатель 3, где воздух отделяется от вещества, и материал поступает в приемный бункер 6. Разгружатели изготавливаются в виде циклонов. Из разгружателя воздух поступает в фильтр 4, где освобождается от частиц материала, не задержанных в разгружателе. Из фильтра воздух отсасывается вакуум-насосом 5, последний и создает необходимое разрежение в установке 2 3 4 5 Рис. 4.14. Схема всасывающей пневматической установки — приемное сопло 2 — трубопровод 3 — разгружатель; 4 — фильтр 5 — вакуум-насос; 6 — приемный бункер Всасывающие пневматические установки используются для перемещения материала на небольшое расстояние (дом. Они применимы при разрежении не более ч атм. Для перемещения вещества на большие расстояния (дом) применяют нагнетательные пневматические установки (рис. 4.15). Компрессор 1 нагнетает воздух через ресивер 7 и подает в трубопровод 2, в который из питателя 3 поступает перемещаемый материал. Подхватываемый струей воздуха материал перемещается в разгружатели 4, откуда и выгружается по мере необходимости. Если материал сильно пылит, то устанавливают фильтр Нагнетательные пневматические транспортеры следует применять для перемещения растительного сырья к отдельным экстракционным аппаратам (перколяторы, диффузоры и т.д.). Избыточное давление воздуха в нагнетательных аппаратах достигает ч атм 9 Рис. 4.15. Схема нагнетательной пневматической установки — компрессор 2 — трубопроводы 3 — питатель 4 — разгружатель; 5 — фильтр 6 — приемный бункер 7 — ресивер Для перемещения сухого порошкообразного и мелкозернистого материалов на большие расстояния из различных мест к одной точке используют смешанные пневматические установки (рис. 4.16). Рис. 4.16. Схема смешанной пневматической установки — приемное сопло 2 — всасывающий трубопровод, 7 — разгружатели; 4, 8 — фильтры 5 — компрессор — нагнетательный трубопровод Вещество засасывается вместе с воздухом через сопло 1 и по трубопроводу 2 идет в разгружатель 3. Из разгружателя 3 воздух через фильтр 4 всасывается компрессором 5 и нагнетается в трубопровод 6, куда перемещается материал из разгружателя Потом смесь воздуха с веществом поступает в разгружатель откуда воздух идет в фильтр Преимущества пневматического транспорта простота конструкции надежность герметичность и компактность установки. Недостатки : повышенный расход энергии в сравнении с механическим транспортом, износ трубопроводов при перемещении абразивных материалов 9 4 4.4. Расчет устройств непрерывного транспорта Производительность устройств непрерывного транспорта Для определения производительности рассмотрим следующие варианты. Материалы перемещаются в виде непрерывного потока (в ленточных, пластинчатых, скребковых и винтовых транспортерах). Если площадь поперечного сечения желоба пластинчатого или винтового транспортера равна S м, а скорость его движения — w м/с, то объем перемещаемого вещества будет Sw м 3 /с. Производительность транспортера за час = 3600 н т/ч, (где н — насыпная масса вещества (масса единицы объема сыпучего материала, т/м 3 ; ? — коэффициент заполнения, учитывающий неполную загрузку несущего органа веществом. Для ленточных транспортеров площадь поперечного сечения вещества, находящегося на ленте (при плоской ленте, составляет 05 , 0 9 , 0 18 1 ? = B S м 2 , где В — ширина ленты, м. При желобчатой ленте величина S приблизительно в 2 раза больше. Подставляя величину S в формулу (4.15), получим при = 1: Q = C(0,9B — н. (Коэффициент С для плоской ленты равен 200, для желобчатой ленты С = Для пластинчатых транспортеров (с бортами у пластин), скребковых и вибрационных транспортеров = где B — ширина пластин или желобам высота бортов у пластин или желоба (для вибрационных транспортеров h — высота слоя вещества в желобе, м. Коэффициент заполнения ? : |