Выбор и расчет технологического оборудования

Раздел 2. Основы технологического проектирования

Лекция 3. Выбор и обоснование наиболее современных технологических процессов комплексной переработки рыбы на базе механизированного и автоматизированного технологического оборудования

(продолжение лекции 2)

 

Выбор и расчет технологического оборудования

Подбор оборудования проводят при создании нового предприятия на новых производственных площадях, при реконструкции действующего предприятия, а также при техническом перевооружении предприятия.

Выбираемое оборудование должно обеспечить выпуск про­дукции высокого качества при минимальных отходах и потерях сырья в производстве и реализовать производственную программу предприятия, получив при этом максимальную прибыль, обусловленную привлечением минимального числа производственных работников и рациональным использованием производственной площади.

Различают машины и аппараты непрерывно действующие и периодического действия. На предприятиях средней и большой производительности предпочтительны непрерывно действующие машины и аппараты. На малых производ­ствах в целях рационального использования рабочей силы целесообразно устанавливать оборудование периодического действия т.к. производственный работник может выполнять последовательно несколько технологических операций.

Оборудование может быть неавтоматическое, полуавтоматическое и автоматическое. Предпочтительнее выбор автоматического оборудования, так как оно имеет высокую производительность при сравнительно небольших габаритах и требует минимальной затраты рабочей силы на единицу продукции. Вместе с тем следует учитывать проектируемую мощность цеха, а также использование оборудования во времени. Если загрузка оборудования недостаточна, его заменяют более простым и меньшей производительностью.

По назначению оборудование классифицируют на основное, вспомогательное и транспортное. Основное оборудование выполняет основные технологические операции и пред­назначено для механической, холодильной, тепловой и иной обработки сырья, материалов, продуктов и отхо­дов. К вспомогательному оборудованию относятся промежуточ­ные баки, коробки, мерники, бункеры. Оборудование, используемое для перемещения сырья, мате­риалов, готовой продукции, называют подъемно-транспортным. К нему относятся насосы (вакуумные, поршневые), шнеки, транспор­теры (ленточные, скребковые, роликовые, пластинчатые), эле­ваторы, грузовые и пассажирские лифты, грузовые краны, элек­трокары, автопогрузчики.

Оборудование разделяют на серийное и несерийное. Серий­ное оборудование выпускают по утвержденной документации определенными партиями или сериями. На несерийное обору­дование в ходе конкретного проекта разрабатывают чертежи и технические условия, по которым оно и изготовляется.

Подбор оборудования начинается с составления схемы производства, в которой указывают очередность технологических процессов. По этой схеме определяют систему машин с учетом выбранных технологических режимов, результатов продуктовых расчетов, продолжительности работы в течение смены, суток или производственного цикла.

Основная цель расчета оборудования — выбор для принятой проектной мощности предприятия типов и количества единиц оборудования определенной производительности. Обычно расчет оборудования ведут последовательно по ходу технологического процесса.

При выборе типа оборудования следует собрать сведения о его надежности в работе и конкурентоспособности с другими типа­ми, а также располагать технической характеристикой оборудо­вания. Техническая характеристика приводится в справочниках, каталогах, типажах, информационных листах, в нормах техно­логического проектирования, в специальной литературе.

Вначале подбирают основное оборудование цеха. Затем по каждому цеху подбирают остальное оборудование, в последнюю очередь – оборудование приемного цеха, учитывая все изменения в графике технологических процессов, вызванные подбором основного оборудования.

Для непрерывно-действующих машин или аппаратов потреб­ное количество в них можно найти из следующего выражения:

п = N (2.16)

M

где п — количество машин или аппаратов, шт.; N — часовая производительность машин на данной технологической опе­рации, кг/ч; М — часовая производительность одной маши­ны или одного аппарата.

 

В случае использования оборудования периодического дей­ствия потребное количество аппаратов находится по следующим формулам:

n = Nt (2.17)

V

или

n = Nсут tчас (2.18)

М

Здесь N, Ncyт — часовая и суточная производительность на дан­ной операции соответственно; t, t час — время полного цикла в минутах или в часах соответственно; V — единовременная загрузка аппарата в единицах производительности. Время полного цикла работы аппарата определяется из вы­ражения:

 

t = t3+ t0+tр+ tп (2.19)

где t 3 — продолжительность загрузки; t0 — продолжительность обработки; tр — продолжительность разгрузки; tп — продолжи­тельность подготовки аппарата к работе.

Если получено дробное расчетное количество аппаратов (машин), то это количество округляют до ближайшего целого числа. В этом случае в графиках работы аппаратов образуются разрывы между циклами, продолжительность которых может быть определена по формуле:

Z = Dt n - t, (2.20)

где Dt — интервал времени между пуском двух машин*, мин (час), который находят из выражения 2.6 или 2.7 (лекция 2).

Dt = 60 V (2.21)

N

или Dt = 24 V (2.22)

Nсут

В выражении (2.21) размерность Dt в минутах, в выражении (2.22) — в часах.

 

* Следует заметить, что на рыбоперерабатывающих предприятиях жела­тельно рассчитывать цикл работы автоклавов в минутах, а циклы работы коп­тильных камер, посольных ванн и т. п. в часах.

 

Чтобы увязать работу аппаратов периодического действия, надо составить линейный почасовой график работы оборудова­ния периодического действия. Рассмотрим пример составления почасового линейного графика работы посольных ванн. При посоле будем выполнять процессы загрузки, собственно посола и разгрузки.

Последующие операции мойки и отмочки будем проводить на другом оборудовании, поэтому их не учитываем. Считаем, что тузлук подготовлен заранее, а подкрепление его произво­дится автоматически. Обозначим продолжительность загрузки, посола и разгрузки через t3, tп, tв соответственно. Тогда продол­жительность полного цикла работы посольной ванны составит tч= t3+ tп+ tв. Продолжительности t3и tв определяются из норм выработки или из опыта работы на аналогичном оборудо­вании.

Продолжительность посола может быть рассчитана, ис­пользуя экспериментальные или аналитические формулы, при­веденные в справочной литературе. Количество п посольных ванн определяем из выражения (2.18), округлив это количество в большую сторону до ближайшего целого. Если перегрузка аппа­рата составляет не более 10% от номинальной производительно­сти, то целесообразнее не увеличивать количество аппаратов, а соответственно уменьшить суточную производительность. Как и во всех подобных случаях, такие действия надо оценивать, исходя из принципа экономической и технической целесооб­разности.

Затем по формуле (2.20) определяем интервал Z мeждy двумя циклами.

Алгоритм расчета приведен в табл. 2.26 (приложение 1).

В таблице приведены расчеты двух циклов работы посольных ванн. По аналогии с ними можно рассчитать и последую­щие циклы посола.

На рыбоперерабатывающих производствах широко приме­няются различные баки, чаны, коробки, мерники, подогреватели, нормализаторы и тому подобное оборудование. Возникает необходимость определения емкости этих аппаратов, которую находят из следующего выражения:

V = P

Рl (2.23)

где V — емкость аппарата, м3; Р — масса жидкости в аппарате, кг; р — плотность жидкости в аппаратах, кг/м3; l — коэффи­циент заполнения аппарата.

 

Если в емкости находится смесь веществ, то в формулу (2.23) вместо массы жидкости и плотности ее подставляют соответ­ственно массу и плотность смеси веществ. Коэффициент запол­нения аппаратов для жидкостей в спокойном состоянии равен 0,92-0,95, при перемешивании 0,75-0,85, при бурном кипении 0,5-0,6. Плотность некоторых видов сырья, материалов и ин­гредиентов приведена ниже в табл. 2,27.

Таблица 2.27 Плотность некоторых видов сырья, материалов и ингредиентов

Материал	Плотность, р. кг/м3
Рыба средних размеров (живая и снулая)
Рыба крупная	700-750
Рыба мелкая	850-900
Рыба соленая	650-800
Рыба мороженая россыпью	410-460
Отходы рыбные	800-900
Чешуя рыбная	360-380
Масло растительное
Соль поваренная	1025-1365(1200)
Стружки, опилки	250-300
Дрова Е
Снег	300-500
Лед дробленый, крупный
Лед дробленый, средний
Лед дробленый, мелкий
Жом подпрессовый

 

Зная емкость ванны V, можно определить ее геометрические размеры, задаваясь какими-то двумя размерами. Например, емкость ванны для посола рыбы по расчету составила 2 м3. Задаем ширину b = 1 м и высоту h = 0,8 м, тогда длина ванны для посола будет равна

l = V = 2 = 2,5 м

b h 1 x 0,8