Расчет мощности на привод дискового измельчителя корнеплодов

Время 2 часа

Цель работы. Изучение методики теоретического расчета и экспери­ментального определения технологических и энергетических показателей дис­кового измельчителя корнеплодов.

Оборудование рабочего места. Дисковый измельчитель корнеплодов КПИ-4, универсальный измерительный комплект К-51, секундомеру настоль­ные весь: до 50 кг, мерный ящик штангенциркуль, корнеплоды 50 кг, диа­граммная бумага.

Содержание работы

1. Изучение конструктивных особенностей горизонтального дискового из­мельчителя корнеплодов.

2. Теоретическое определение производительности горизонтального дискового измельчителя и размера частиц измельченного продукта.

3.Расчет мощности на привод дискового измельчителя корнеплодов.

4. Экспериментальное определение энергетических характеристик, производи­тельности и качественных показателей дискового измельчителя корнепло­дов.

5. Анализ результатов исследований.

6. Составление отчета.

Порядок выполнения работы

1. Изучение конструктивных особенностей горизонтального дискового из­мельчителя корнеплодов.

Отличительной особенностью горизонтального дискового измельчителя КПИ-4 является то, что ножевой аппарат состоит из двух частей - верхней к нижней (рис. 1).

Верхняя часть режущего аппарата является первой, нижняя - второй ступенью измельчения. Она представляет собой устройство ножевого типа с центробежной подачей продукта.

 

Рис. 1. Технологическая схема работы дискового измельчителя

корне­плодов КПИ-4:

1 - приемный бункер; 2 - выгрузная горловина; 3 - внутренняя лопатка;

4 - вертикаль­ный нож; 5 - нижний диск; 6 - швырялка; 7 - дека; 8 - верхний диск, 9 - горизонтальный нож; 10 - упор.

Корнеплоды измельчаются горизонтальным ножом и через горловину верхнего диска падают на нижний диск. Измельченная масса под действием центробежной силы внутренними лопатками отбрасывается к деке. Вертикаль­ные ножи измельчают продукт с интенсивным перетиранием его на деке. Из­мельченная на аппарате вторичного резания масса швырялкой выбрасывается через горловину.

Ознакомившись с конструктивными особенностями измельчителя, следует вычертить его схему.

2. Теоретическое определение производительности горизонтального дис­кового измельчителя и размера частиц измельченного продукта

1. Рассчитать производительность измельчителя. Производительность Q_Т, кг/с, горизонтально-дисковых измельчителей определяется по формуле

где V - объем продукта, срезаемого за один оборот диска, м;

n- частота вращения диска, с^-1;

- объемная масса продукта, для свеклы у = 600 - 650 кг/м.

Объем продукта, срезаемого за один оборот диска, V, м, составляет

где D и d - диаметры диска по наружному и внутреннему концам горизонталь­ного ножа, м (рис. 1);

b - просвет между кромкой ножа и поверхностью диска, м (равен толщине срезаемой стружки - 5 - 8 мм);

z - числю ножей, z = 1;

кд - коэффициент, характеризующий использование поверхности диска, к_д = 0,8-1,0;

к_п - коэффициент, учитывающий наличие пустот между корнеплодами,

к_п = 0,35— 0,40.

2. Рассчитать средний размер частиц измельченного продукта.

Так как окончательное измельчение производится на второй-ступени измель­чителя, та и средний размер частиц измельченного продукта определяется исходя из производительности Q_Ц, кг/с, этой ступени при центробежной подаче

где Dp - диаметр камеры резания, м (определяется замером непосредственно на

измельчителе);

1₂ - длина ножа второй ступени измельчителя, м (определяется замером не­посредственно на измельчителе);

b₂ - средний размер частиц измельченного продукта после измельчения, м;

п - частота вращения ножей, с^-1;

- объемная масса измельченного продукта, кг/м³ (у = 650— 700 кг/м³);

к_к - коэффициент, характеризующий использование диска второй ступени измельчения, к_к = 0,7 - 0,8;

к₃ - коэффициент, учитывающий заполнение продуктом пространства ме­жду дисками, к₃=0,35 - 0,45.

 

Аппарат вторичного резания измельчает весь продукт, прошедший через первую ступень измельчения. Тогда

Из этого равенства определяем

Расчет мощности на привод дискового измельчителя корнеплодов

 

Мощность N, кВт, необходимая для привода измельчителя, составляет

где N₁- мощность, затрачиваемая при работе первой ступени измельчителя кВт;

N₂ - мощность, затрачиваемая при работе второй ступени измельчителя, кВт.

 

1. Определить мощность N₁ затрачиваемую на первой ступени измельчения

 

 

где — механический КПД, = 0,95.

Мощность, затрачиваемая на резание корнеплодов, кВт

 

где Р₁— сила резания, кН;

V — скорость резания, м/с;

к₀ — конструктивный коэффициент, равный 0,7—0,8;

к₁ — коэффициент, учитывающий заполнение бункера, равный 0,35—0,45.

 

Сила резания Р, равна

 

где qo - удельное давление ножа на измельчаемый материал, равное 1,5—2,0 кН/м;

l₁ — длина лезвия ножа, м.

Поскольку точка приложения силы резания Р₁ расположена на расстоя­нии 2/3радиуса R ножевого диска от его центра, скорость резания определяют по формуле

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения корнеплодов о диск, кВт, равна

где М_п - масса корнеплодов, постоянно находящихся в приемном бункере измельчителя, кг;

f - коэффициент трения корнеплодов о диск, f = 0,6;

Р - коэффициент, учитывающий уменьшение силы нормального давления за

счет режущего и отталкивающего действия ножей, = 0,3 - 0,4.

 

2. Определить мощность N_II кВт, затрачиваемую на второй ступени измельчителя, по формуле

где N_P2 - мощность, затрачиваемая на резание предварительно измельченного продукта, кВт;

N_TP2 - мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения продукта о диск второй ступени измельчителя, кВт;

N_TP2 - мощность, затрачиваемая на преодоление силы трения продуктов о стенки корпуса, кВт.

Мощность N_P2, затрачиваемая на резание предварительно измельченного продукта, равна

где q₀ - удельное давление ножа на измельчаемой материал, кН/м

(q₀ = 1,5 - 2,0 кН/м для свеклы);

1₂ - участка лезвия ножа, м; z₂ - число ножей второй ступени измельчителя.

Мощность N_TP2, затрачиваемая на преодоление сил трения продукта о диск аппарата вторичного измельчения, составляет 10 % мощности, расходуе­мой на резание

Мощность N^/_ТР2, кВт, затрачиваемая на преодоление сил трения продук­та о стенки камеры измельчения на аппарате вторичного резания, равна

 

 

где 25,6 - коэффициент, учитывающий характер взаимодействия измельченных корнеплодов, находящихся в аппарате вторичного резания, с декой и

стенками камеры измельчения (рис. 1).

3. Определить полную мощность, затрачиваемую на привод измельчителя, по формуле (6.6).

4. Экспериментальное определение энергетических характеристик, производительности и качественных показателей дискового измельчителя корнеплодов.

Для подтверждения правильности теоретических расчетов проводят опыт, включающий проверку и пуск измельчителя и работу; измельчение на­вески корнеплодов; определение производительности энергетических показате­лей и размера частиц измельченного продукта с последующей статистической обработкой результатов.

1. Определить мощность Nx.x привода измельчителя на холостом ходу.

Только с разрешения преподавателя включают измельчитель и при уста­новившемся режиме записывают показания ваттметра. Данные заносят в табл. 1. Опыт проводят в трех повторностях.

2. Определить мощность рабочего хода измельчителя Nx.p.

Отбирают навеску корнеплодов массой q₀ = 50 кг. Пускают в работу измельчитель. После достижения рабочего режима подают корнеплоды в прием­ный бункер и с помощью секундомера фиксируют продолжительность их пол­ного измельчения t Одновременно записывают показания ваттметра (3-5 по­казаний в течение опыта). Данные сводят в табл. 6.1.

3. Определить действительную производительность, кг/с, измельчителя

где Q - масса опытной навески, кг;

t - длительность опыта, с.

4. Определить средний размер частиц измельченных корнеплодов.

Из измельченной массы отбирают три навески массой по 100 г каждая. Навески раскладывают на плотной бумаге и из них отбирают пробы по 25 из­мельченных частиц. Результаты измерения частиц в пробе заносят в табл. 6.1 и производят их статистическую обработку.

При этом определяют:

1) среднее арифметическое (выборочное среднее) размера измельченных частиц

где х_i- совокупность измеренных значении толщины измельченных частиц; n - число измерений;

 

К^* - постоянная прибора (принимается по паспорту).

 

2) выборочную дисперсию S² и выборочное отклонение среднего разме­ра измельченных частиц

4) показатель точности опыта Р, % - относительную ошибку выборочной средней

Полученные результаты сводят в табл. 2.