Курсовая работа (т): Аппарат для фильтрации сока I сатурации

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

Выполнил студент

Гусева Диана Юрьевна

Москва, 2015

Содержание

Введение

. Обзор литературы

. Технико-экономическое обоснование

. Описание разрабатываемого дискового фильтра-сгустителя

.1 Назначение дискового фильтра-сгустителя

.2 Устройство дискового фильтра-сгустителя

.3 Работа дискового фильтра-сгустителя

.4 Техническая характеристика дискового фильтра-сгустителя

. Расчетная часть

.1 Технологический расчет

.2 Конструктивный расчет

.3 Энергетический расчет

.4 Кинематический расчет

Заключение

Список использованной литературы

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 1792 г. профессор И.Я. Биндгейм издал брошюру о выделении им из белой свеклы (которая считалась кормовой, огородной культурой) при помощи спирта небольшого количества сахара. В 1799 г. 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.

сахар фильтрация свекловичный суспензия

1. 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.

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

для сока II сатурации……………………..…………...........0,91

для сиропа…………………………………………………….0,2

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.

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*10³÷0,3*10³

для соков………………………………………………1,0*10³÷1,3*10³

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.

Весь процесс фильтрования и вспомогательные операции автоматизированы и осуществляются по заданной программе. Предусмотрено также и дистанционное управление всеми операциями.

Цветность сока I сатурации, полученного на фильтре ФПАКМ, значительно ниже по сравнению с декантатом и в среднем составляет 0,68% к массе осадка. Влажность осадка сока I сатурации около 33%.

Фильтры листовые саморазгружающиеся ФиЛС-40, 60 и 100 (рисунок 1.6) изготавливаются двух модификаций: с цилиндрическим и прямоугольным корпусом. Последняя наиболее рациональная по использованию рабочего объема.

Рисунок 1.6. Листовой фильтр типа ФиЛС

ФиЛС состоит из: вертикального корпуса 4; коллекторных трубок 2 с фильтрующими элементами 3; конической части 7; крышки 1; сборника суспензии 9; напорных коммуникаций 5; коммуникаций частичного сброса осадка 6.

Принцип действия. Суспензия из напорного сборника, поступает в несколько патрубков для подвода суспензии, что обеспечивает ее равномерное распределение по сечению фильтра. Затем суспензия фильтруется через фильтрующие элементы, поступает в коллекторные трубки, направляется в сборник, а затем поступает в производство. Через заданный промежуток времени фильтрация приостанавливается, часть нефильтрованного сока направляется в сборники частичного опорожнения. Быстрый отвод суспензии создает разряжение в корпусе фильтра; в направлении, обратном фильтрованию, проходит вначале фильтрованный сок, а затем воздух, слой осадка отделяется от элементов и направляется в коническую часть фильтра. Циклы отделения осадка повторяются дважды.

Скорость фильтрации при этом - с = 0,27 × 10^-3 м³/(м² × с); полный цикл работы - τ = 15 ¸ 20 мин.

Техническая характеристика фильтров типа ФиЛС-100

Площадь поверхности фильтрования, м²………………………………100

Производительность по свекле, т/сут…………………………………..850

Средняя активная скорость фильтрования, м³/(м²*мин)…………..0,0084

Продолжительность цикла в режиме сгущения, мин…………………..46

в том числе активного фильтрования………………………………...38

Температура фильтруемого сока, ºС, не более………………………….95

Плотность сгущенной суспензии, кг/м³………………………………1300

Содержание твердой фазы в сгущенной суспензии, кг/м³, не менее...400

Избыточное давление фильтрования, МПа (кгс/см²)…………...0,07 (0,7)

Число двойных фильтровальных элементов…………………………....48

габаритные размеры, мм

А……………………………………………………………………...2750

Б………………………………………………………………………3975

В………………………………………………………………………2750

Масса, т……………………………………………………………………4,6

Вакуум-фильтр БШУ-40-3-10М (рисунок 1.7) состоит из: корпуса 23; привода барабана фильтра1,2,3; двух распределительных головок 5,16; барабана 10; промывного устройства 14; мешалки 21 для взмучивания осадка; привода мешалки 39,40; ножа для удаления осадка.

Принцип действия. Барабан фильтра вращается в корпусе (n = 0,118 ¸ барабана разделена на отдельные секции перегородками, каждая секция трубками соединена с подвижной головкой фильтра. Когда секция барабана погружена в суспензию, происходит фильтрация за счет разрежения, создаваемого конденсатором в правой распределительной головке, жидкая фаза суспензии при этом отводится, а на поверхности ткани этой ячейки отлагается слой осадка. Затем к секции через угол поворота барабана 36⁰ подключается левая распределительная головка с более высоким разрежением. При этом на поверхности ткани этой секции толщина слоя осадка возрастает.

Процесс фильтрации в каждой секции происходит пока она находится в зоне фильтрации, остаточное давление Р = 0,045 ¸ 0,048 МПа. Далее секции барабана проходят зоны: подсушки, промывки и подсушки, зону продувки и удаления осадка.

2. Технико-экономическое обоснование

В сахарном производстве широко применяются фильтрация и осветление для отделения твердых частиц от сатурационных соков и сиропов.

Оборудование для фильтрации и осветления предназначено для отделения осадка от сахарных суспензий при помощи пористых перегородок (ткань или металлическая сетка), задерживающих осадок и пропускающих жидкость. Движущей силой процесса фильтрации является разность давлений (DР) со стороны входа жидкости в поры фильтрующего слоя, состоящего из слоя осадка и перегородки, и выхода из него.

Для фильтрации суспензий сахарного производства применяются фильтры циклического действия, работающие под давлением, и вакуум-фильтры.

Для осветления сока I сатурации и сгущения осадка с последующей его фильтрацией и промывкой на вакуум-фильтрах применяются листовые саморазгружающие фильтры типа ФиЛС, дисковые сгустители ДГС и гравитационные многоярусные отстойники различных конструкций.