Обработка материалов давлением, определение потерь напора (стр. 1 из 2)

Министерство Образования Российской Федерации

Оренбургский Государственный Университет

Контрольная работа

(индивидуальная)

по курсу: Основы инженерно-технологические процессы

Выполнил студент Биккинин Р.Т.

Специальность ЭиУ

Курс 2

Группа ЭС2-3

Шифр студента 98-Э-250

Руководитель Асеева В.В.

________________

подпись

________________

дата

Оценка при защите_____________

Подпись___________дата________

Уфа – 2000 г.

ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ДАВЛЕНИЕМ (ПРЕССОВАНИЕМ)

I. Общие сведения

Прессованием называют процесс обработки материалов воздействием внешнего давления, создаваемого в прессах. При этом преследуют следующие цели: отжатые жидкости из твердых материалов, формование пластических материалов, уплотнение сыпучих материалов.

2. Отжатие жидкости из твердых материалов

Отжатие жидкости прессованием широко используется, например, для выделения соков из ягод и плодов, масла из масличных семян, жира из шквары, воды из свекловичного жома и др. При этом одновременно с отжатием жидкости происходит уплотнение и брикетирование твердого остатка.

Основы теории процесса. Основной величиной, характеризую щей процесс отжатия прессованием, является выход жидкости, зависящий от величины рабочего давления, характера связи жидкой фазы с клеточной структурой, содержания жидкой фазы в исходном материале и остатке, температуры процесса, толщины слоя и продолжительности процесса.

Физическая сущность отжатия жидкости прессованием .заключается в следующем. При сближении частиц материала, внутри и на поверхности которых жидкость удерживается силами молекулярного сцепления, сначала начинается движение жидкости по каналам между частицами, а затем в процессе прессования жидкость движется в слое пористого материала по капиллярам переменного сечения и кривизны, т. е. процесс подобен фильтрованию. В связи с этим количество жидкости V, протекающей через капилляр за единицу времени, можно определить по уравнению Пуазейля.

(1)

где

- перепад давлений в капилляре; d диаметр капилляра. - вязкость жидкости; l - длина капилляра.

Согласно уравнению (1) количество жидкости, выделяемой при прессовании, прямо пропорционально перепаду давлений и размеру капилляров и обратно пропорционально вязкости жид-. ми т и длине капилляра. Следовательно, более полному отжатию жидкостиспособствует увеличение давления и уменьшение вязкости жидкости. Однако чрезмерное увеличение давления уменьшает сечение капилляров, а следовательно, и производительность пресса. Поэтому оптимальное рабочее давление при прессовании устанавливают опытным путем с учетом структурно-механических свойств материала, количества и качества получаемой жидкости. Для обеспечения наиболее полного выделения жидкости при отжатииисходный материал зачастую подвергают измельчению и обработке термической, а иногда и электрической. Для уменьшения вязкости жидкости прессуемый материал часто нагревают до температуры, допустимой технологическими условиями.

Сложность и недостаточная изученность явлений, происходящих при отжатии, разнообразие сырья и методов его предварительной обработки не дают возможности предложить единое уравнение для расчета выхода жидкости. Такие зависимости пока определяют опытным путем. Хотя уравнение (1) и не учитывает ряда факторов, связанных с деформацией прессуемой массы, ее пористостью и толщиной слоя, и не является расчетным, вместе г тем оно позволяет наглядно анализировать процесс по входящим в него величинам.

Машины для отжатая жидкости (прессы). По принципу действия различают прессы периодического и непрерывного действия, по способу создания рабочего давления — прессы механические и пневматические. Широко применяются в промышленности шнековые и вальцовые прессы непрерывного действия, а также пневматические и корзиночные прессы периодического действия.

Шнековые прессы. Устройство горизонтального шнекового пресса показано на рис. (1). В перфорированном цилиндре 1, помещенном в горизонтальном корпусе 2, расположен шнек 3 с уменьшающимся шагом, который предназначен как для транспортировки материала, так и для отжатия из него жидкости. Выделяемая при этом жидкость различной мутности отводится в виде I, II и III фракций через отверстия в основании корпуса. Окончательное извлечение жидкости достигается в. камере давления 4.

Рис 1 Шнековый пресс.

Выходное отверстие пресса закрывается конусом 5, с помощью которого регулируется ширина кольцевого зазора, а следовательно, и степень отжатия жидкости. Внутреннюю часть цилиндров и вал таких шнеков выполняют цилиндрическими или ступенчатыми: витки шнеков изготовляют различными по профилю, длине и высоте. Сырье Отжатие жидкости из материала в шнековом прессе происходит в результате постепенного уплотнения массы материала за счет: сокращения объема материала, находящегося между витками, уменьшения шага витков, а иногда и их высоты; механического воздействия витков на материал в процессе вращения шнека; трения прессуемого материала о поверхность витков, стенки цилиндра и частиц материала между собой; сопротивления устройства, регулирующего величину выходного отверстия для уплотненного остатка.

Выход жидкости и ее качество зависят от степени сжатия материала между витками шнека. Степень сжатия характеризуется коэффициентом сжатия κ, представляющим собой отношение объема vi,занимаемого материалом в первом витке, к объему остатка У2 в последнем витке, т. е. κ = V1/V2. При отжатии сока из винограда κ= 3-6, при отжатии масла из семян в зависимости от конструкции пресса κ=3-23.

В связи с увеличивающимся сопротивлением по ходу движения материала в шнековых прессах происходит обратное движение получаемого в результате прессования пластического материала через зазор между шнеком и корпусом. Это явление учитывается коэффициентом

, зависящим в основном от ширины выходной щели для спрессованного остатка. Например, при прессовании хлопковых и подсолнечных семян для выходной щели шириной 12-6,5 мм =0,5-0,75.

Производительность шнековых прессов по массе перемещаемого материала рассчитывают с учетом их конструктивных и технологических особенностей. Зная объем цилиндра

, охватывающего шнек диаметром D, объем вала

диаметром d. и объем нитки витка, можно определить теоретическую объемную производительность V (в м³) шнекового звена за один оборот.

(2)

Зная шаг витка t (в м), частоту вращения шнека п (в об/мин)и пренебрегая объемом нитки витка, находят секундную производиельность шнека V (в м3/с).

(3)

С учетом средней объемной массы р (в кг/м³) прессуемого материала, к. п. д. пресса

и коэффициента формула (3) для массовой производительности G (в кг/с) примет вид

(4)

Работа пресса при оптимальной ширине щели для выхода остатка и минимальном зазоре между цилиндром и шнеком (т. е. при минимальном значении Кв) и предварительное уплотнение материала, увеличивающее значение р, повышают производительность действующих прессов.

Рис. 2. Пневматический пресс

Рис. 3. Схема действия вальцового пресса

В пневматическом прессе (рис. 2) давление на прессуемый материал создается с помощью сжатого воздуха, увеличивающего объем цилиндра 2 из листовой резины. Благодаря этому при получении, например, виноградного сока прессуемый материал не перетирается, не нарушается механическая структура кожицы, гребней и семян и сок получается высокого качества. Загрузка и разгрузка барабана 1 производится через люки, установленные по длине. При работе прессов производят несколько рыхлении материала путем вращения барабана, предварительно выпустив воздуха из цилиндра. Выделенный сок вытекает через отверстия в барабане в поддон 3, а из него — в сборник.

Вальцовый пресс (рис. 3), применяемый для отжатия жидкости из картофельной мезги при производстве крахмала, состоит из двух полых перфорированных валков, вращающихся навстречу один другому. Отжатая из мезги жидкость проходит через отверстия внутри валков и затем отводится из них, а мезга продавливается вниз.

3. Формование пластических материалов

При помощи формовки пластическим материалам придают необходимую форму. Этот способ обработки используют для формовки хлебопекарных дрожжей, приготовления из теста хлебобулочных, макаронных, кондитерских и других изделий.