Аппарат для фильтрации сока I сатурации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ им. К.Г. Разумовского

Кафедра «Машины, аппараты и процессы пищевых производств»

 

 

 

курсовой проект

по дисциплине «Технологическое оборудование отрасли

(сахарных и крахмалопаточных  предприятий)»

 

 

Тема   Аппарат для фильтрации сока I сатурации

Спецзадание Дисковый фильтр-сгуститель ДГС производительностью                           1100т свеклы в сутки___________________________________________

 

Выполнил студент, Ф.И.О.___ Гусева Диана Юрьевна__________________

Институт ____Технологий пищевых производств______________________

Курс _____3______________________________________________________

Специальность________260100.62___________________________________

Шифр ____________000614_________________________________________

Проверил__Андреев В.Н.___________________________________________

 

 

 

 

 

Москва, 2014

 

СОДЕРЖАНИЕ

    Введение…………………………………………………………………...3

1. Обзор литературы по  теме курсового проекта………………………….5

2. Технико-экономическое  обоснование………………………………….17

3. Описание разрабатываемого дискового фильтра-сгустителя:

3.1. Назначение дискового фильтра-сгустителя……………………….19

3.2. Устройство дискового фильтра-сгустителя……………………….19

3.3. Работа дискового фильтра-сгустителя…………………………….20

3.4. Техническая характеристика  дискового фильтра-сгустителя……23

4. Расчетная часть:

4.1. Технологический расчет……………………………………………25

4.2. Конструктивный расчет…………………………………………….26

4.3. Энергетический расчет…………………………………………......27

4.4. Кинематический расчет…………………………………………….27

            Заключение……………………………………………………………….29

    Список использованной  литературы…………………………………...30

    Приложение (спецификации)…………………………………………...31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В жизни современного человека сахар – вещь настолько привычная и ординарная, что мало кто задумывается: что это такое и откуда взялся.

Сахар – съедобные кристаллы углевода, который называется сахароза. Она состоит из двух простых сахаров – глюкозы и фруктозы, которые можно встретить практически во всех фруктах и меде. Произведенная из разного сырья и представленная в любой форме сахароза всегда сладкая на вкус.

Слово «сахар» заимствовано из арабского – производные от «суккар» звучат примерно одинаково на многих языках мира. Но родиной сахара считается Индия, где пару тысяч лет назад коричневые кристаллики из сока сахарного тростника получили имя «саркара» (sarkara) – «сладкий».

Современная сахарная промышленность ведет свое начало с конца ХVIII века.

Первое упоминание о появлении сахара на Руси появилось в 1273г. Из-за высокой цены сахар много лет был предметом роскоши и, одно время, продавался в аптеках эквивалентно массе серебра. В 1718г. указом Петра I купцу П. Вестову было поручено строительство первой в России «сахарной мануфактуры». Вскоре в Петербурге возник сахарный завод по переработке привозного сахара-сырца. Затраты на приобретение сырья тяжелым бременем ложились на бюджет государства, поэтому в России усиленно вели поиск местных источников для получения сахара.

В 1792г. профессор И.Я.Биндгейм издал брошюру о выделении им из белой свеклы (которая считалась кормовой, огородной культурой) при помощи спирта небольшого количества сахара. В 1799г. И.Я.Биндгейм вместе с докладной запиской прислал в Медицинскую коллегию три образца сахара: в виде сахарной головы, белого сахара-песка и сахар-сырца.

Важную роль в создании технологии свекловичного сахара сыграл московский помещик Я.С.Есипов, который разработал оригинальную технологию получения из свеклы товарного сахара с очисткой свекловичного сока известью. Научные основы способа очистки свекловичного сока известью были разработаны русским академиком Т.Е.Ловицем. Этот способ в дальнейшем вытеснил кислотный способ, применявшийся за границей.

Современный сахарный завод – это крупное, хорошо оснащенное современной техникой предприятие, работающее круглосуточно в основном по непрерывной технологической схеме.

Важным направлением развития производственно-технической базы сахарной промышленности является реконструкция и расширение действующих сахарных заводов, что способствует существенному росту их производственных мощностей, повышению технического уровня и концентрации производства.

В данной курсовой работе будет рассмотрен аппарат для фильтрации сока 1 сатурации - дисковый фильтр-сгуститель ДГС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Фильтры, применяемые в сахарном производстве, можно классифицировать по следующим основным характеристикам:

по характеру работы – периодического действия (фильтр-прессы, дисковые, тарельчатые фильтры) и непрерывного действия (вакуум-фильтры);

по способу создания разности давлений – под действием гидростатического давления столба суспензии (листовые, мешочные фильтры), под действием вакуум-насосов (вакуум-фильтры), под действием насосов (фильтр-прессы, дисковые и другие фильтры);

по взаимному направлению действия силы тяжести и движения фильтрата – перпендикулярное (фильтр-прессы, дисковые фильтры), совпадающее (фильтры с горизонтальными дисками), противоположное (вакуум-фильтры).

Кроме того, фильтры могут классифицироваться по конструктивным особенностям: форме расположению фильтровальной перегородки, способу удаления осадка, наличию или отсутствию устройств для промывки, обезвоживания и сушки осадка – и по другим признакам.

В качестве фильтровальной перегородки применяется ткань, керамика, металлические сита, а в качестве вспомогательного фильтровального материала – специальные наполнители.

Для сахарной промышленности характерно использование разнообразных фильтров.

Фильтры циклического действия

Предназначены для контрольной фильтрации сока I сатурации, фильтрации сока II сатурации и фильтрации сиропа с клеровкой.

Принцип действия фильтров состоит в том, что перед началом фильтрации необходимо иметь на опорной основе (перегородке) слой осадка, обеспечивающий получение чистого фильтрата. В патронных фильтрах (для рафинадных сиропов) этот слой наносят предварительно при помощи насосов, подающих в фильтр кизельгурную суспензию. В фильтр-прессах и дисковых фильтрах (для соков I и II сатураций) в начальный период фильтрация осуществляется под небольшим давлением через опорную основу до образования слоя осадка, при котором получается чистый фильтрат при максимальной скорости фильтрации. В случае получения мутного фильтрата в период образования начального слоя осадка его возвращают на повторную фильтрацию. Затем осуществляется непосредственно процесс фильтрации, продолжительность которого зависит от содержания твердых частиц в суспензии, их размеров и свойств фильтрата. Перед удалением осадка из фильтра его промывают от остатков фильтрата, после чего рабочий цикл снова повторяется.

Фильтр-пресс (рисунок 1.1)

Рисунок 1.1. Фильтр-пресс с гидравлическим зажимом

 

 

Фильтр-пресс состоит из: неподвижной передней стойки-лобовины 1; передвижной плиты – лобовины 5; задней стойки 12; шпренгелей-раскосов 6; рам 3; плит 2; сборника для фильтрованного сока 13; гидрозажима 8.

 

Патронный фильтр ПФ-20 (рисунок 1.2) состоит из: цилиндрического корпуса 9; конического днища 15; выпуклой крышки 4; плиты 7; фильтрующих патронов 10; коллекторов 17, 21; трубчатого каркаса 13; маховика 20 и серводвигателя 18.

 

 

 

Рисунок 1.2. Патронный фильтр ПФ-20

 

 

Техническая характеристика

Площадь поверхности фильтрации, м²………………………………...….20

Длина патрона, мм……………………………………………….………1620

Число патронов……………………………………………………..………85

Шаг трубок, мм…………………………………………………………....135

Наружный диаметр патрона, мм………………………………………..…51

Внутренний диаметр корпуса фильтра, мм…………………….………1400

Высота фильтра, мм……………………………………………………...3875

Пробное давление, МПа…………………………………………….……..0,6

Максимальное рабочее давление, МПа…………………………….…….0,4

Вместимость фильтра, м³………………………………………………….4,0

       Скорость  фильтрации, м³/(м²*с)

            для сока I сатурации………….…………………………………..0,42*10ֿ³

           для сока II сатурации……………………..…………....................0,91*10ֿ³

           для сиропа……………………………………………………....…0,26*10ֿ³

       Масса, кг……………………………………………………………...…2300

 

Дисковый фильтр ФД-100 (рисунок 1.3) состоит из: корпуса 24; трубовала 7; фильтрующих элементов 3; приемника сока 28; соплового устройства 23; лопастного вала 12 для удаления осадка; привода трубовала 18 и привода лопастного вала 12.

Рисунок 1.3. Дисковый фильтр ДФ-100

 

Цикл фильтрации на ФД-100 состоит из следующих операций: фильтрации сока через элементы дисков с отложением осадка на поверхности элементов (частота вращения трубовала – n1 = 0,55 мин-1, лопастного вала – n2 = 48 мин-1), обессахаривания осадка с получением промоя, удаления осадка из фильтра струями воды.

 

 

Техническая характеристика фильтра

Производительность по свекле, т/сут……………………………………500

Поверхность фильтрации, м²……………………………………………..100

Частота вращения, об/мин

     трубовала………………………………………………………………0,55

     лопастного  вала………………………………………………………...-

Мощность электродвигателя для привода трубовала, кВт……………...4,5

Масс, кг………………………………………………………………….11400

 

Фильтр с центробежным удалением осадка типа ФЦВО (рисунок 1.4) состоит из: корпуса 1; фильтрующих дисков 2; манометра3; термометра 4; мотора-редуктора 5;штуцеров для подвода 8 и отвода 9 сока; полого вала10 с отверстиями17; слоя кизельгура 15; верхней крышки.

Рисунок 1.4. Фильтр типа ФЦВО с центробежным удалением осадка

 

Принцип работы. Вспомогательный фильтрующий слой наносится на верхнюю часть дисков прокачиванием через фильтр суспензии кизельгура. Нефильтрованный сок поступает в фильтр, проходит через слой кизельгура, сито, отверстия в полом валу и уже в качестве фильтрованного сока уходит в сборник. Промывка и обдувка осадка происходят по тому же тракту, что и

 фильтрование, но в  обратном направлении. Промытый  осадок удаляется под действием  центробежной силы, которая создается  при вращении вала с фильтрующими  элементами. Работа фильтра полностью  автоматизирована. Продолжительность  одного цикла фильтрования 8÷20 часов  в зависимости от содержания  твердой фазы в продукте.

 

Техническая характеристика фильтра ФЦВО

Поверхность фильтрации, м²……………………………………………..20

Число дисков………………………………………………………………25

Давление внутри корпуса фильтра, Па

     в начале  фильтрации………………………………………..2*10  ÷3*10

     в конце  фильтрации………………………………………....3*10 ÷4*10

Скорость фильтрации, м³/(м²*с)

     для сиропа…………………………………………....0,25*10ֿ³÷0,3*10ֿ³

     для соков………………………………………………1,0*10ֿ³÷1,3*10ֿ³

Расход кизельгура, г/м²……………………………………………..500-800

Длительность цикла, ч………………………………………………….8-20

Мощность электродвигателя для вращения вала, кВт………..………...12

Частота вращения вала, об/мин…………………………………………240

Габаритные размеры, мм

     высота………………………………………………………………..1500

     диаметр………………………………………………………………1100

 

Автоматизированный камерный фильтр-пресс ФПАКМ с механизированным зажимом плит (рисунок 1.5) (поверхность фильтрации F=2,5;5;10 и 25м2) предназначен для фильтрования тонкодисперсных суспензий-соков I и II сатураций, а также сиропов.

Фильтр-пресс состоит из: опорных щелевидных плит 2; фильтрующей ткани 3; уплотняющего резинового шланга 1; ножей для съема осадка 4; ножей подчистки 5; камеры регенерации ткани 6; поддонов 7; камеры для чистого фильтрата 8; камеры для суспензии 9.

Рисунок 1.5. Фильтр-пресс ФПАКМ

 

Принцип работы. Полный цикл работы фильтра состоит из следующих операций: подача жидкости в шланги и образование камер; фильтрование; промывка осадка; отжатие промытого осадка сжатым воздухом; подсушившие промытого осадка сжатым воздухом; удаление осадка и регенерация фильтрующей ткани.