Практическая работа 8 - Процессы и аппараты пищевых производств

# Процессы и аппараты перерабатывающих производств

5В073200- Стандартизация и сертификация __ст.преводаватель__ Саидов А.М.

## Практическая работа 8

РАЗБОР ЧЕРТЕЖЕЙ АППАРАТОВ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМ

Цель: сформировать представление о принципах работы гидромеханических машин

План

1 Отстойник,

2 Гидроциклон,

3 Центрифуга непрерывного действия,

4 Тарельчатый сепаратор

5 Песочный фильтр,

6 Патронный фильтр,

7 Барабанный вакуум-фильтр,

8 Подвесная саморазгружающаяся центрифуга,

9 Центрифуга с пульсирующим поршнем

1 Отстойник

Рассмотрим одноярусный отстойник непрерывного действия (рис. 3.28). Суспензия по трубе 1 подается в центральную» часть аппарата, осветленная жидкость выводится через кольцевой желоб 2, осадок собирается в нижней части аппарата.

Скребок 3 (частота вращения 0,02...0,5 об/мин) непрерывно перемещает осадок по дну к разгрузочному штуцеру 4. Недостатком отстойников является высокое содержание влаги в осадке (более 60 %).

2 Гидроциклон

Рассмотрим принцип работы гидроциклона. Разделяемая суспензия под давлением около 250 кПа подводится к цилиндрической части корпуса через питающий патрубок 1 тангенциально и под углом около 4° к горизонту.

При вращении суспензии под действием центробежной силы в гидроциклоне образуются два вращающихся потока — внешний и внутренний. Более крупные и плотные частицы отбрасываются к стенкам устройства и с образовавшимся внешним потоком по конической части спускаются к нижнему патрубку 3, через который отводятся в виде сгущенной суспензии.

Осветленная жидкость с тонкодисперсными частицами выводится через сливной патрубок 2, расположенный в верхней части устройства. По мере приближения к оси гидроциклона возрастает окружная скорость, а вместе с ней и центробежная сила, отбрасывающая жидкость к периферии, в результате чего в центре устройства образуется воздушный канал. По этому вертикальному каналу и направляется снизу вверх внутренний поток, выводящий из гидроциклона осветленную жидкость.

Эффективность разделения в гидроциклоне увеличивается с уменьшением его радиуса и с увеличением окружной скорости вращения в нем суспензии.

3 Центрифуга непрерывного действия отстойная горизонтальная шнековая (НОГШ). Непрерывно действующая отстойная горизонтальная шнековая центрифуга (НОГШ) с механизированной выгрузкой осадка (рис. 3.30) применяется в крахмало-паточном производстве.

Центрифуга НОГШ состоит из двух барабанов, вращающихся с различной окружной скоростью в корпусе 1. Цилиндрический барабан 2 имеет окна 3 для суспензии и шнек 4, перемещающий осадок по внутренней поверхности конического барабана 5. Разделяемая суспензия по трубе 6 вводится внутрь цилиндрического барабана и через окна 3 поступают во внутреннюю полость конического барабана 5. Под действием центробежной силы осадок отбрасывается к стенкам конического барабана и шнеком, вращающимся с меньшей частотой, перемещается к разгрузочным окнам 8, а осветленная жидкость отводится через окна 7. Перегородка 9 препятствует смешению полученных фракций.

4 Тарельчатый сепаратор. Рассмотрим работу тарельчатого сепаратора (рис. 3.31) на примере молочного сепаратора с диаметром барабана 150...300 мм, который вращается со скоростью 5 000... 10000 об/мин.

Молоко по неподвижной трубе 1 подается в центральную трубу 8, откуда поступает в пакет конических тарелок 5. Тарелки мо лочных сепараторов имеют три отверстия через 120°, а на их внутренней поверхности имеются шипы (лапки) высотой около 0,4 мм. Пакет конических тарелок 5 устанавливается на тарелко- держателе 4 так, что отверстия образуют три вертикальных канала, доходящих до распределительной тарелки б, в которой отверстий нет

Наличие шипов обеспечивает образование между тарелками зазоров.

Молоко по вертикальным каналам подымается вверх и распределяется в зазорах между тарелками. Под действием центробежной силы обезжиренное молоко (тяжелый компонент) отбрасывается к периферии, а сливки (легкий компонент) вытесняются к оси барабана. Обезжиренное молоко проходит над тарелкой б и отводится через отверстие в регулировочном винте 3, а сливки проходят под тарелкой б, отводятся по каналу 2 и удаляются из барабана через отверстие в регулировочном винте 7.

5 Песочный фильтр. Песочный фильтр (рис. 3.34) применяют для фильтрования воды, водок и других жидкостей с незначительным содержанием твердых и хлопьевидных примесей, образующих осадок, который не представляет ценности.

В цилиндрическом корпусе / песочного фильтра между металлическими сетками 2 и 4 находятся два слоя песка (крупного вверху и мелкого внизу), разделенных тканевой прокладкой 3. Ткань помещают также на нижнюю сетку, чтобы песок не попадал в фильтрат, и на верхнюю сетку для предотвращения быстрого загрязнения песка. Фильтрование проводят под давлением около 0,05 МПа. По мере загрязнения песка его промывают водой, подаваемой снизу вверх.

6 Патронный фильтр. Патронные фильтры (рис. 3.35) применяют в производстве безалкогольных напитков для освобождения воды от взвешенных частиц и микроорганизмов, очистки сахарных и других растворов, а также газов.

Элементы такого фильтра изготовляют в виде патрона из пористой керамики, прессованного диатомита или стальных перфорированных трубок, на поверхность которых навивается нержавеющая проволока так, чтобы между ее витками образовался зазор около 0,1 мм, через который и происходит фильтрование после предварительного намыва слоя диатомита на поверхность патрона.

Патроны 2 закрепляют в отверстиях решетки 3, установленной в корпусе 1. Разделяемая жидкость под давлением 0,2...0,4 МПа подается в боковую часть корпуса, фильтруется через стенки патронов внутрь их, а затем фильтрат выливается в верхнюю камеру 4 фильтра и отводится за его пределы.

Для фильтрования тонких суспензий и газов представляют интерес металлокерамические фильтры, патроны которых диаметром около 60 мм, длиной 700 мм и толщиной до 3 мм получают спеканием стальных, титановых или медных гранул размером от 60 мкм до 0,5 мм. Пористость стенок патронов достигает 40 % при размере пор около 6 мкм. Задерживающая способность такого фильтра составляет около 99 %. Регенерируют патронные фильтры обычно сжатым воздухом.

7 Барабанный вакуум-фильтр. Полый барабан 1 (рис. 3.36) с отверстиями на боковой поверхности, покрытый металлической сеткой и фильтровальной тканью, вращается в корыте 3 с небольшой скоростью (0,1 ...2,6 об/мин). Корыто заполнено суспензией, в которую погружено 0,3...0,4 поверхности барабана. Барабан разделен радиальными перегородками на ячейки, каждая из которых через каналы 7 в полой цапфе вала сообщается с распределительной головкой 6, прижатой к торцовой поверхности цапфы. Распределительная головка служит для последовательного соединения ячеек барабана с линиями вакуума и сжатого воздуха. Погруженные в суспензию ячейки барабана сообщаются с вакуумной линией. Под действием разности давлений снаружи и внутри барабана осадок откладывается на его поверхности, а фильтрат отсасывается внутрь барабана и удаляется через распределительную головку.

Поверхность ячеек барабана, на которой откладывается осадок, называется зоной фильтрования I. Когда соответствующие ячейки барабана выходят из суспензии, осадок подсушивается при разрежении (зона просушки II). Затем осадок промывается водой, подаваемой через трубки 5, причем промывная вода отсасывается, как и фильтрат, через распределительную головку. Вслед за промывкой в этой же зоне (зона промывки и просушки III) осадок сушится воздухом, который пропускается через слой осадка. После этого ячейки соединяются через распределительную головку с линией сжатого воздуха (зона отдувки IV). Воздух не только сушит, но и разрыхляет осадок, благодаря чему облегчается его последующее удаление.

При подходе ячеек с просушенным осадком к ножу 2 прекращается подача сжатого воздуха и осадок падает с поверхности ткани под действием силы тяжести. Нож служит в основном направляющей плоскостью для слоя осадка, отделяющегося от ткани. При дальнейшем вращении барабана ткань, освобожденная от осадка, очищается путем продувки воздухом. Вслед за этим весь цикл операций, соответствующий одному обороту барабана, повторяется снова.

Таким образом, на каждом участке поверхности фильтра все операции — фильтрование, промывка, просушка, съем осадка и очистка ткани — производятся последовательно одна за другой, но участки работают независимо друг от друга и поэтому все операции на фильтре проводятся одновременно, т.е. процесс протекает непрерывно.

8 Подвесная саморазгружающаяся центрифуга. Внутренняя поверхность перфорированного барабана 1 покрыта подкладочной сеткой, а затем фильтрующим ситом (рис. 3.38). Нижняя часть барабана имеет коническую форму, благодаря чему, при торможении осадок выгружается под действием силы тяжести. Своей нижней частью барабан крепится к валу 3 с помощью розетки 2, имеющей ребра и ступицы. Зазоры между ребрами, служащие для выгрузки осадка, перед загрузкой барабана закрывают свободно насаженным на вал конусом 4, который перед разгрузкой осадка поднимают. Установленная на верхней части конуса тарелка 5 служит для равномерного распределения суспензии по рабочей поверхности вращающегося барабана. Вал подвешен на шарикоподшипниковой опоре 7 и соединен муфтой с валом электродвигателя 8, имеющего две частоты: 300 и 1000 об/мин. Кожух 6 центрифуги крепится к станине.

Суспензию загружают на распределительную тарелку при вращении барабана с частотой 300 об/мин; после этого электродвигатель переключают на 1 000 об/мин и производят фильтрацию.

При вращении барабана суспензия центробежной силой отбрасывается к стенкам, твердая фаза задерживается на фильтрующем сите, а жидкость проходит через слой осадка, сито и отверстия в барабане и из кольцевого пространства между барабаном и корпусом отводится за пределы центрифуги. К концу выделения основной части жидкости осадок промывают горячей водой или паром. После промывки осадок подсушивают, затем, подняв конус, электродвигатель переключают на 300 об/мин, и в результате резкого торможения осадок выгружается. Общая продолжительность цикла составляет 3,5...6 мин и зависит от качества суспензии.

9 Центрифуга с пульсирующим поршнем. В непрерывно действующей центрифуге с пульсирующим поршнем (рис. 3.39) вращающийся ротор состоит из трех фильтрующих барабанов 1, 2 и 3 со ступенчатым расположением, позволяющим при последовательном перемещении смеси проводить фильтрование на первой ступени, промывку осадка на второй и просушку его на третьей.

Каждый барабан имеет щелевидные сита и заканчивается кольцевым бортом, предназначенным для передвижения осадка по фильтрующей поверхности смежного барабана. Барабаны 1 и 3 жестко связаны с полым валом 7 и вращаются вместе с ним, а барабан 2 и диск 8 соединены с поршнем 6. Вращаясь вместе с диском и барабаном, поршень совершает возвратно-поступательное движение за счет давления масла, подаваемого насосом попеременно в правую и левую полости цилиндра 5. Масса непрерывно подается в центрифугу по трубе 4 и центробежной силой отбрасывается на фильтрующую поверхность барабана 1. Вследствие пульсации поршня 6, диска 8 и барабана 2, осадок сдвигается вдоль ступенчатых поверхностей и сходит с последнего барабана.

Контрольные вопросы

1 Что влияет на производительность отстойника?

2 Чем циклонный процесс осаждения отличается от центрифугирования?

3 В каких целях применяют песочный фильтр?

4 Из чего изготавливают патронный фильтр?

5 Преимущества барабанного вакуум-фильтра?