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

Типовая схема фильтрации предусматривает применение для фильтрации сока I сатурации листовых саморазгружающихся фильтров типа ФиЛС; для фильтрации и промывки сгущенной суспензии - вакуум-фильтров; для контрольной фильтрации сока I сатурации, фильтрации сока II сатурации и фильтрации сиропа с клеровкой - патронных и дисковых фильтров.

Классификация машин и аппаратов для фильтрации и осветления суспензий сахарного производства следующая: 1) фильтры циклического действия, работающие под давлением (фильтр-прессы камерные, патронные, дисковые, мешочные, гравиевые, ФПАКМ); 2) осветлители (ФиЛСы, дисковый сгуститель ДГС, отстойники гравитационные, гидроциклоны); 3) вакуум-фильтры (камерные и бескамерные).

В моей курсовой работе качестве базовой модели будет рассматриваться дисковый фильтр-сгуститель ДГС-59 производительностью 1000 т свеклы в сутки. В работе предполагается разработать аналогичную конструкции машину с производительностью 1100 т свеклы в сутки для завода с мощностью 7000 т свеклы в сутки.

3. Описание разрабатываемой машины

.1 Назначение дискового фильтра-сгустителя

Дисковые фильтры-сгустители предназначены для разделения сока I сатурации на две фракции - сгущенный осадок и осветленный сок. В них происходит отделение около 80% осветленного сока I сатурации, а сгущенная суспензия поступает на вакуум-фильтры.

.2 Устройство дискового фильтра-сгустителя ДГС-59

Дисковый фильтр-сгуститель ДГС-59 (G = 1000 т/сут) (рисунок 3.2.1.) состоит из: корпуса 1; полого вала 3 с дисками из 10 фильтрующих элементов; распределительных головок 4; карманов 5; смесителя 7; ленточного шнека 23 для удаления осадка; приводов трубовала 20 и ленточного шнека 24.

.3 Работа дискового фильтра-сгустителя

Внутри корпуса 1 сгустителя установлен на опорах полый вал 3. Вал приводится во вращательное движение от привода 20.

На полом валу расположены фильтрующие элементы 11, составляющие диски 6. В каждом диске имеется по десять фильтрующих элементов, которые соединены с каналами 10 вала при помощи носков и гнезд. Элементы прижимаются к валу шпильками 9 и специальными накладками. В полом валу, состоящем из отдельных секций, имеется десять каналов, что соответствует количеству элементов в диске. По концам вала установлены распределительные головки 4, имеющие неподвижную 27 и подвижную 26 части. Подвижная часть соединяется своими отверстиями с каналами трубовала, по которым отводится отфильтрованный сок из отдельных фильтрующих элементов к неподвижной части распределительной головки, а из нее по трубам 17 в производство.

Для удаления осадка с поверхности фильтрующих элементов в зоне отдувки установлены скребки 16 с каждой стороны диска. Осадок сползает с элементов и карманами 5 направляется в смеситель 7. В смесителе расположен ленточный шнек 23 с правым и левым витками, который направляет суспензию к выходному штуцеру 13. Ленточный шнек приводится во вращательное движение от привода 24.

Нефильтрованный сок I сатурации поступает через патрубок 25. Уровень сока в фильтре контролируется при помощи сокоуказательного стекла 2, а давление измеряется в сборнике 22. Для определения температуры сока в фильтре имеется термометр 19. Давление в зонах фильтрации показывают манометры 21. Плотность удаляемого осадка из фильтра контролируется плотномерами 14 и 15.

Опорожнение фильтра осуществляется через штуцер 12.

Для установки фильтрующих элементов на валу фильтра и замены ткани на них имеются люки с крышками 18. Для облегчения открытия крышек они снабжены противовесами 8.

Принцип действия фильтра-сгустителя заключается в следующем. В неподвижной части распределительной головка имеются четыре дугообразных выреза 1, 2, 3 и 4, которые делят поверхность фильтрации дисков на четыре зоны: зоны F1, F2 и F3 служат для фильтрации сока I сатурации, а зона S - для регенерации слоя осадка, образовавшегося на элементах, обратным током фильтрованного сока. Угол фильтрации первой зоны составляет 80º, а площадь фильтрации - 22м², второй - 90º и 25м², третьей - 150º и 42м² и четвертой - 40º и 11м² соответственно. Следовательно, активная площадь поверхности составляет 89м² (общая 100м²), или 89%.

Поверхность фильтрации разделена на зоны так, чтобы в каждой зоне поддерживался определенный полезный перепад давления, обеспечивающий фильтрацию сока. Дело в том, что после удаления осадка с поверхности фильтрующих элементов скорость фильтрации может значительно увеличиться, и в фильтрованный сок будут поступать частицы осадка. Чтобы этого не произошло в первых двух зонах поддерживается противодавление: в первой зоне ⅔а во второй ⅓ от общего давления в корпусе сгустителя, составляющего около 0,12МПа.

Величина давления в корпусе сгустителя, противодавление по зонам, перепад давления в зоне отдувки, а также необходимая плотность сгущенной суспензии, удаляемой из фильтра, поддерживается автоматически.

Фильтрующий элемент фильтра-сгустителя ДГС-59 изображен на рисунке 3.3.1.

Рисунок 3.3.1

Состоит он из сварного желобчатого каркаса 1, к которому внизу приваривается носок 9. Опорной поверхностью для холста служит зигзагообразная металлическая лента 4, которая закрепляется в каркасе. Верхняя часть каркаса имеет желобок. Мешки 2 сшиваются из холста и надеваются на каркас фильтрующего элемента. Верхние свободные концы мешка закрепляются в желобке каркаса при помощи жгута 7 и клина 12.

Элемент устанавливается в гнездо трубовала 11 и с двух сторон закрепляется шпильками 5 и направляющими дугами 3, имеющими выступы 8. Отдельные дуги соединяются в замок, боковые поверхности их являются направляющими для скребков, снимающих осадок с боковой поверхности фильтрующих элементов. Затяжка производится гайками 6.

Сок из отдельных элементов отводится по каналам 10 трубовала к распределительным головкам.

Опорная поверхность для холста может быть выполнена в виде многослойной металлической сетки или рифленой поверхности, изготовленной из температуроустойчивых пластмасс или легких металлических сплавов.

Производительность дискового фильтра-сгустителя по свекле:

 ,т/сут (1)

где F - общая площадь поверхности фильтрации, м²; к - конструктивный коэффициент, к = 0,9; с - скорость фильтрации, м³/(м² × с); r - плотность сока, r = 1060 кг/м³; Р - количество фильтрованного сока I сатурации, % к массе свеклы; m - доля сока отфильтрованного на сгустителях, m = 80% к количеству сока I сатурации.

.4 Техническая характеристика фильтра-сгустителя ДГС-59

Производительность по свекле, т/сут…………………………………1000

Поверхность фильтрации, м²

общая………………………………………………………………….100

активная………………………………………………………………...89

Скорость фильтрации, м³/(м²*с)………………………………….0,13*10ֿ³

Поверхность продувки, м²……………………………………………….11

Максимальное рабочее давление, МПа………………………………0,2

Частота вращения трубовала, об/мин…………………………0,125-0,650

Вместимость, м³

фильтра…………………………………………………………………30

приемника сгущенной суспезии……………………………………..6,5

Электродвигатель для привода трубовала

мощность, кВт…………………………………………………………2,8

частота вращения (синхронная), об/мин…………………………..1000

Электродвигатель для привода ленточного шнека

мощность, кВт…………………………………………………………1,7

частота вращения (синхронная), об/мин…………………………..1500

Частота вращения ленточного шнека, об/мин……………………36

Габаритные размеры, мм

длина…………………………………………………………………7130

ширина……………………………………………………………….3660

высота………………………………………………………………..5173

Масса, кг……………………………………………………………….24840

4. Расчетная часть

.1 Технологический расчет

Мощность завода - 12000т св./сут,

Производительность фильтра - 1200т св./сут.

Расчет площади фильтрования дискового фильтра-сгустителя:

G = , м²

Где G - производительность дискового фильтра-сгустителя, G=1200т св/сут.

P - количество фильтрованного сока I сатурации % к массе свеклы,

Р=120%

???? - доля сока, отфильтрованного на сгустителях, % к количеству

сока I сатурации, ????=80%

K - конструктивный коэффициент, К=0,9

c - скорость фильтрации сока, с=0,13*10ֿ³м³/(м²*с)

???? - плотность сока, ????=1060кг/м³

F =  = 108м²

Определяем необходимое количество фильтров, n (шт.):

n =  =  = 10 шт. + 1 фильтр резервный

4.2 Конструктивный расчет

Vm - вместимость фильтра, V=30м³

???? - насыпная плотность свеклы, ????=1060кг/м³

φ - коэффициент заполнения фильтра, φ=0,8

Vг = Vm = 30 м³

Vг =  *H

D - диаметр трубовала, м;

H - высота трубовала, м.

Принимаем за неизвестный параметр - D, м. Выражаем H через D:

Получим: Vг = *0.5D, м³

D =  м

D =  =  = 4.24м

Н = 0,5*4,24 = 2,12м

4.3 Энергетический расчет

Расчет мощности привода и подбор электродвигателя:

Расход мощности привода определяется по формуле:

N = (0.17*F-0.8)*0.736 кВт;

гдеF - поверхность фильтрации, F=108м²,

N = (0.17*108-0.8)*0.736 = 13кВт

Подбираем электродвигатель:

Nэл. = 13кВт

nэл. = 1000минֿ¹

АИР160М6

.4 Кинематический расчет

Общее передаточное отношение привода определяется по формуле:

Иобщ = И1*И2 = ,

где n1 = nэл = частота вращения вала n=1000минֿ¹

n3 = 0.65мин¹

Иобщ =  = 1568,46

И1 - задается, И1=1,5

Определяем значение И2:

И2 =  =  = 1025,64

И2 = 1025,64

Определяем значение частоты вращения вала n2

n2 =  = 666,67мин

n1 = 1000 мин

n2 = 666.67 мин

Заключение

В данной работе были рассмотрены разнообразные фильтры, которые используются в сахарной промышленности для фильтрации сока I сатурации.

Подробно был изучен дисковый фильтр-сгуститель аналогичный фильтру-сгустителю ДГС-59, а также выполнен технологический расчет поверхности фильтрации и количества фильтров необходимых для работы сахарного завода; конструктивный расчет; энергетический расчет для подбора двигателя; кинематический расчет.

Исходя из этого можно сделать вывод, что использовании дисковых фильтров улучшаются условия труда, уменьшаются затраты рабочей силы, снижается расход фильтровальной ткани, и фильтрат получается прозрачным, не требующим контрольной фильтрации.

Дисковые фильтры более компактны, герметичны и осадок из них выгружается гидравлическими приспособлениями.

Также следует отметить, что конструкционные особенности фильтров-сгустителей ДГС позволяют производить его модернизацию для увеличения площади фильтрации, и тем самым повышать его производительность.

Список литературы

1. Гребенюк С.М. и др. Технологическое оборудование сахарных заводов. - М.: КолосС, 2013. - 520 с.

. Гребенюк С.М. Технологическое оборудование сахарных заводов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 2013. - 530 с., ил.

. Азрилевич М.Я. Оборудование сахарных заводов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 2002. - 388 с., ил.

. Драгилев А.И., Дроздов В.С. Технологические машины и аппараты пищевых производств. - М.: Колос, 1999. - 376 с., ил.

. Каталог. Машины, оборудование и приборы автоматизации. Том. II, часть I. Сахарная и крахмалопаточная промышленность. - М.: 2010.

. Сапронов А.Р., Сапронова Л.А. Технология сахара-песка и сахара-рафинада. - М.: Колос, 2006. - 367 с., ил.

. Славянский А.А. Проектирование предприятий отрасли. - М.: Форум, 2009. - 320 с.