Краткие теоретические сведения. При обработке в пищевых производствах сыпучих материалов часто возникает необходимость разделить сыпучие смеси на фракции

При обработке в пищевых производствах сыпучих материалов часто возникает необходимость разделить сыпучие смеси на фракции, которые различаются теми или другими свойствами: формой и размерами частиц, скоростью осаждения в жидкой или газовой среде, электрическими или магнитными свойствами.

Процесс разделения сыпучей смеси на отдельные фракции получил название сортирования (или классификации, сепарирования) сыпучих материалов.

На основании свойств разделяемых фракций различают следующие методы сортирования сыпучих материалов:

· разделение по размерам и форме частиц с использованием ситовых машин и триеров;

· разделение по скорости осаждения частиц в жидкой и газовой среде;

· разделение по электромагнитным свойствам с использованием сепараторов с постоянными электромагнитами;

· прочие методы разделения (электростатические, флотация).

4.1. Плоский качающийся грохот. Для просеивания частиц продукта следует обеспечить его перемещение относительно сита. Это перемещение создается возвратно-поступательным, круговым поступательным и вибрационным движением плоских сит, а также вращательным движением барабанных сит. Возвратно-поступательное движение наклонных сит см. рис. 4.1, а и 4.1, б, широко применяемых в сортировочных машинах, осуществляется кривошипно-шатунным или эксцентриковым механизмом. Для того чтоб частица перемещалась по ситу, приводной вал должен иметь такую частоту вращения, чтобы силы инерции, действующие на частицу, превышали силу трения ее о сито.

На рис. 4.1, а изображено качающееся сито на подвесных штангах 3, а на рис.4.1, б плоский качающийся грохот (трясун) на пружинящих опорах состоит из

прямоугольного желоба 1 с ситом 2, установленного под углом 7…14º к горизонту. Желобу сообщаются качания от кривошипно-шатунного 4 и эксцентрикового 5 механизмов, вал которого совершает около 400 об/мин. Благодаря наклону и качаниям желоба сыпучий материал перемещается по ситу и сортируется.

Частота вращения вала привода определяется по формуле:

n = 30 / √ r tgα, (4.1)

где n – частота вращения вала привода грохота, об/мин;

r – эксцентриситет, м;

r = 0,01…0,02 м

α – угол наклона пружинного грохота к вертикали, град;

α = 18º.

Скорость перемещения материала по ситу определяется по формуле:

w = 0,23 n r f tga, (4.2)

где w – скорость перемещения материала по ситу, м/с;

f – коэффициент трения материала о сито;

f @ 0,35

Производительность качающегося грохота определяется по формуле:

G = F w r j, (4.3)

где G – производительность качающегося грохота, кг/с;

F – площадь поперечного сечения слоя материала на сите, м²,

r – объемная масса сортируемого материала, кг/м³;

r = r _т (1 – ε), (4.4)

где r _т – плотность твердого материала, кг/м³;

ε – порозность слоя материала;

ε = 0,38…0,42

j – коэффициент заполнения сита мате-риалом;

j = 0,6.

Бурат.

Машины с вращающимися си-тами, называемыми буратами, имеют ба-рабаны цилиндри-ческой, шестигранной или конической фор-мы. Рабочая поверх-ность барабана выпол-няется из сит с отвер-стиями различной ве-личины, увеличива-ющимися по ходу дви-жения сыпучего мате-

риала. Цилиндрические и шестигранные барабаны устанавливают под углом 5…10º к горизонту, а конические – горизонтально; в них перемещению материала способствует наклон ситовой поверхности и вращение барабана.

Принцип действия бурата с коническим барабаном, применяемого для просеивания муки, показан на рис. 4.2.

Частота вращения барабана бурата определяется по формуле:

n = 14 / √ R, (4.4)

где R – радиус барабана, м.

Производительность бурата определяется по формуле:

G = 0,2 ε ρ n tg (2 α) √ R ³ h ³, (4.5)

где G – производительность бурата, кг/с;

ε – коэффициент разрыхления материала;

ε = 0,6…0,8

ρ – объемная масса материала, кг/м³;

h – высота слоя материала на сите, м.

Мощность, потребляемая буратом, определяется по формуле:

N = R n (G _б+13 G _м) / 29200, (4.6)

где N – мощность, потребляемая буратом, кВт;

G _б – масса барабана бурата, кг;

G _м – масса материала загруженного в барабан, кг.

4.3. Цилиндрический триер. Триеры широко применяются для выделения из зерна примесей, имеющих одинаковое с ним поперечное сечение, но отличающихся по длине. В быстро-ходном цилиндриче-ском триере см. рис. 4.3 куколь и половинки зерна вы-деляются из смеси во вращающемся (n = 45 об / мин) бараба-не 1, смонтирован-ном на валу 5, явля-ющемся одновремен-но и валом шнека 4. Внутренняя поверхность бараба-на выполненна в виде ячеек 2 полу-шаровой формы. Желоб 3 для приме-

сей свободно подвешен на валу и при помощи специального устройства может быть установлен под необходимым углом.

Поступающие в барабан зерна с примесями при вращении укладываются в ячейки, причем куколь и половинки укладываются глубже, чем целые зерна. Поэтому при повороте барабана на некоторый угол зерна выпадают из ячеек раньше и попадают снова в цилиндр, а куколь и половинки поднимаются выше и выпадают в желоб, из которого затем отводятся шнеком за пределы триера. Благодаря вращательному движению отсортированное зерно перемещается по барабану к противоположному концу и отводится через боковые отверстия.

Частота вращения быстроходного триера определяется по формуле:

n = 24 / √ R, (4.7)

где n – частота вращения барабана триера, об/мин;

R – радиус барабана триера, м.

Производительность быстроходного триера определяется по формуле:

G = 1,45 D l n x g K / a, (4.8)

где G – производительность быстроходного триера, кг/с;

D – диаметр цилиндра, м;

l – длина цилиндра, м;

x – число ячеек на 1 м² поверхности цилиндра;

g – масса зерна, выбираемая одной ячейкою, кг;

K – коэффициент использования ячеистой поверхности;

a – содержание зерен мелкой фракции в исходной массе зерна, %.

Число ячеек на 1 м² поверхности цилиндра определяется по формуле:

x = A / d^у, (4.9)

где A – опытный коэффициент;

d – диаметр ячеек, мм;

y – показатель степени.

Для штампованных ячеек:

А = 4,3·10⁵;

d = 2,5…12 мм;

y = 1,8.

Мощность электродвигателя для триера определяется по формуле:

N = 0,72 G / η _n, (4.10)

где N – мощность электродвигателя для триера, кВт,

η _п – КПД привода триера;

η _п = 0,8…0,9

4.4. Вибрационный грохот. Вибрационные грохоты по сравнению с другими сортировочными устройствами обеспечивают более высокую производительность и четкость разделения при меньшем расходе энергии благодаря тому, что при вибрировании слой продукта на сите интенсивно разрыхляется, уменьшается трение между частицами; они ста-новятся более подвижными, что обуславливает относи-тельное перераспределение их по окружности и ускоряет выделение проходовых частиц.

В вибрационном гро-хоте см. рис. 4.4 короб 1 с ситом 2 установлен на пру-жинах 3. При вращении вала 4 c двумя шкивами 5, несущими неуравновешен-ные грузы 6, возникают центробежные силы инер-ции, под действием которых коробу сообщается 900…1500 вибраций в 1 мин при амплитуде колебаний от 0,5 до 12 мм.

Производительность вибрационного грохота определяется по формуле:

G = 0,28 10^–3 A F (55 + a) (60 + b) ρ √ d, (4.11)

где G – производительность вибрационного грохота, кг/с;

A – амплитуда колебаний, м;

A = 0,005…0,01 м

F – площадь сита, м²;

a – содержание выделяемой фракции в исходном материале, %;

b – содержание в выделяемой фракции зерен размером меньше половины отверстия сита, %;

ρ – объемная масса материала, кг/м³;

d – размер отверстий на сите, мм.

Поиск по сайту: