Момент инерции барабана сепаратора равен 9150

Барабан сепаратора "Урал-3", момент инерции которого 10^4 кг*м2, вращается с частотой 7800 об/мин. За сколько времени остановится барабан, если к нему приложить тормозящий момент силы 6,28*10^4 Н*м ?

Выполним расчеты сепаратора, используя следующие исходные данные: число тарелок , высота тарелки , частота вращения барабана , максимальный радиус тарелки , минимальный радиус тарелки , вязкость сыворотки , плотность белковой частицы , плотность молочной сыворотки , угловая скорость вращения барабана , угол образующей тарелки , радиус отделяемой частицы , расстояние между тарелками по вертикали , толщина тарелки , высота пакета тарелок , концентрация взвешенных частиц в сепарируемом продукте а=80%, высота барабана , максимальный наружный радиус барабана , масса барабана , расстояние между верхним и нижним подшипником , расстояние от верхнего подшипника до центра тяжести , диаметр вертикального вала , частота вращения ротора сепаратора .

1. Важнейшая характеристика сепаратора – его разделяющий фактор Ф, под действием которого осуществляется технологический процесс. Разделяющий фактор определяют по комплексу параметров сепаратора [8]:

где – число тарелок, шт; – высота тарелки, м; – частота вращения барабана, с -1 ; – производительность сепаратора, м 3 /с; – максимальный радиус тарелки, м; – минимальный радиус тарелки, м.

Также можно определить фактор разделения для суспензии «сыворотка – хлопья белка» по формуле [27]:

где – вязкость сыворотки, Па; – плотность белковой частицы, кг/м 3 ; – плотность молочной сыворотки, кг/м 3 ; – эквивалентный размер частицы, подлежащей выделению, м -2 .

Как мы видим фактор разделения рассматриваемого сепаратора удовлетворяет необходимому значению этого показателя для суспензии «сыворотка – хлопья белка», поэтому сепаратор Ж5-ОТС можно использовать для осветления сыворотки.

2. Необходимо знать основные конструктивные факторы, оказывающие существенное влияние на эффективность процесса сепарирования. Их можно определить следующим образом.

1) Производительность сепаратора определяется по формуле [9]:

где – угловая скорость вращения барабана, рад/с; – разность плотности частицы и сыворотки, кг/м 3 ; – угол образующей тарелки, град; – радиус отделяемой частицы, м; – расстояние между тарелками по вертикали, м; – толщина тарелки, м.

Читайте также:  Момент инерции на угловое ускорение это

В большинстве случаев в технических характеристиках производительность сепараторов приводится в единицах – л/ч, поэтому проведем перевод полученного результата:

2) Объём осадка, удаляемого из сепарируемого устройства определяется по формуле [8]:

где – высота пакета тарелок, м.

3) Время непрерывной работы сепаратора между разгрузками равно [9]:

где а – концентрация взвешенных частиц в сепарируемом продукте, %.

4) Температура сепарирования определяется по формуле [8]:

5) Мощность электродвигателя привода сепаратора равна [8]:

где – коэффициент, (К ? 0,015); – высота барабана, м; – максимальный наружный радиус барабана, м.

6) Критическая частота вращения вала, т. е. скорость, при которой происходит разрушение вала равна [9]:

где – сила, вызывающая прогиб вала на 1м, Н/м; – масса барабана, кг.

Сила, вызывающая прогиб вала, определяется по формуле:

где – модуль упругости материала вала, Н/м 2 , (); – момент инерции сечения вертикального вала, м 4 ; – расстояние между верхним и нижним подшипником, м; – расстояние от верхнего подшипника до центра тяжести, м.

В свою очередь момент инерции сечения вертикального вала равен:

где – диаметр вала, м.

Определим силу, необходимую для прогиба вала, по формуле (2):

Подставив определенные параметры в формулу (1), получим критическую частоту вращения вала:

7) Расчет надежности ротора сепаратора [10].

Окружная скорость ротора определяется по формуле:

где – частота вращения ротора, об/мин; – диаметр ротора, м.

Критерий прочности равен:

где – предел текучести материала ротора (сталь), Па, (); – плотность материала ротора, кг/м3, ().

Критерий прочности, соответствующий разрушению материала в наиболее нагруженных точках стенки ротора равен:

где – коэффициент запаса прочности, ().

Полученное значение , поэтому толщину стенки ротора барабана можно найти по теории тонкостенного цилиндра [13].

Для коэффициент , тогда толщина стенки ротора определим по формуле:

Читайте также:  Можно ли переустановить виндовс через интернет

где – внутренний радиус ротора, м, ().

Коэффициент вариации квадрата скорости ротора равен:

где – среднее квадратическое отклонение квадрата скорости, м2/с2, ().

Рассчитаем отношение необходимое для определения надежности ротора по формуле:

где – среднее квадратичное отклонение предела разрушения, Па, ().

Вероятность неразрушения ротора, при , по данным для нормального распределения равна: [13], т. е. данный сепаратор работает в нормальном режиме.

Таким образом, все рассчитанные нами конструктивные факторы удовлетворяют данным приведенным для сепаратора Ж5-ОТС в технической характеристике.

Производительность сепаратора равна 5000 л/ч, он непрерывно работает 0,005 ч, удаляя за один раз 19 л белкового осадка.

Рассчитанная мощность электродвигателя соответствует мощности привода сепаратора, а критическая частота вращения вала превышает заданную для сепаратора Ж5-ОТС частоту почти в 5 раз.

Вероятность разрушения ротора сепаратора очень мала, т. е. данный сепаратор работает в нормальном режиме.

Момент инерции барабана определяется путем подвеса барабана на 2 нити, как это показано на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема экспериментальной установки

Барабан на двух нитях подвешивается к перекладине станины. Нити должны быть одинаковой длины и строго параллельны. Подвешенный барабан поворачивают в горизонтальной плоскости на небольшой угол, около 10-12°, спокойно опускают. Барабан при этом совершает колебания. засекают время начала и окончания 10-20 полных колебаний и определяют время одного полного колебания барабана. Время одного колебания определяют при трехкратной повторности опыта. Для расчета принимают средне из трех замеров.

Момент инерции тела при бифилярном подвесе определяют по формуле, в которую подставляют экспериментальные замеры.

где I- момент инерции тела (барабана), кг*м 2

m – масса тела (барабана), кг

g – ускорение свободного падения, м/с 2

a – половина расстояния между нитями, м

L – длина нити, м

Т – время одного полного колебания, с

При экспериментальном определении момента инерции сепараторных барабанов, имеющих значительный массу, применяют специальное приспособление – кольцо для подвешивание барабана. Чтобы исключить погрешность, вносимую в определение момента инерции барабана приспособлением, экспериментально определяют отдельно момент инерции приспособления (описанным выше способом) и в расчетах исключают его.

Читайте также:  Мат ожидание в экселе

Средняя мощность сепаратора N, кВт, определяется по формуле

где ω – угловая скорость барабана, с -1

t – время разгона барабана, с, определяется опытным путем. Для различных сепараторов t = 100-300с

hп – КПД передаточного механизма; hп = 0,7

Угловая скорость барабана определяется по формуле

где n – частота вращения барабана, с -1

Пусковая мощность сепаратора Nпуск, кВт, определяется по формуле

Длительность непрерывной работы сепаратора

Длительность непрерывной работы сепаратора, ч, определяется по формуле

где p – процент отложений от общего объема поступающей жидкости, p=0,02…0,03 %

W – производительность сепаратора, л/ч

Vгр – объем грязевого пространства, л

где D – внутренний диаметр кожуха барабана, дм

d – наружный диаметр тарелок, дм

Н – высота грязевого пространства, дм

Величины D, d, Н определяются путем замеров.

Содержание отчета

1 Вычертить технологические схемы и описать принцип работы сепараторов-молокоочистителей и сливко-отделителей и их конструктивные особенности.

2 Описать регулировки сепараторов

3 По опытным данным определить момент инерции барабана и рассчитать пусковую мощность сепаратора

4 Рассчитать длительность непрерывной работы сепаратора.

Контрольные вопросы.

1 На каком принципе основан рабочий процесс сепаратора?

2 Назовите основные части сепаратора и их назначение?

3 Как регулируется жирность сливок. Особенности регулировки у различных сепараторов?

4 Каково назначение упругой горловины опоры сепаратора и её устройство?

5 Как устроены барабаны сепаратора-сливкоотделителя и сепаратора-молокоочистителя?

6 Каково назначение муфты «свободного хода?

7 Как устроен привод сепаратора?

8 Как определить момент инерции сепараторного барабана опытным путем?

9 Какова зависимость между пусковой мощностью сепаратора и временем разгона барабана?

10 От чего зависит время непрерывной работы сепаратора-молокоочистителя?

Дата добавления: 2015-05-06 ; Просмотров: 723 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector