Выбор и расчет технологического оборудования
Раздел 2. Основы технологического проектирования
Лекция 3. Выбор и обоснование наиболее современных технологических процессов комплексной переработки рыбы на базе механизированного и автоматизированного технологического оборудования
(продолжение лекции 2)
Выбор и расчет технологического оборудования
Подбор оборудования проводят при создании нового предприятия на новых производственных площадях, при реконструкции действующего предприятия, а также при техническом перевооружении предприятия.
Выбираемое оборудование должно обеспечить выпуск продукции высокого качества при минимальных отходах и потерях сырья в производстве и реализовать производственную программу предприятия, получив при этом максимальную прибыль, обусловленную привлечением минимального числа производственных работников и рациональным использованием производственной площади.
Различают машины и аппараты непрерывно действующие и периодического действия. На предприятиях средней и большой производительности предпочтительны непрерывно действующие машины и аппараты. На малых производствах в целях рационального использования рабочей силы целесообразно устанавливать оборудование периодического действия т.к. производственный работник может выполнять последовательно несколько технологических операций.
Оборудование может быть неавтоматическое, полуавтоматическое и автоматическое. Предпочтительнее выбор автоматического оборудования, так как оно имеет высокую производительность при сравнительно небольших габаритах и требует минимальной затраты рабочей силы на единицу продукции. Вместе с тем следует учитывать проектируемую мощность цеха, а также использование оборудования во времени. Если загрузка оборудования недостаточна, его заменяют более простым и меньшей производительностью.
По назначению оборудование классифицируют на основное, вспомогательное и транспортное. Основное оборудование выполняет основные технологические операции и предназначено для механической, холодильной, тепловой и иной обработки сырья, материалов, продуктов и отходов. К вспомогательному оборудованию относятся промежуточные баки, коробки, мерники, бункеры. Оборудование, используемое для перемещения сырья, материалов, готовой продукции, называют подъемно-транспортным. К нему относятся насосы (вакуумные, поршневые), шнеки, транспортеры (ленточные, скребковые, роликовые, пластинчатые), элеваторы, грузовые и пассажирские лифты, грузовые краны, электрокары, автопогрузчики.
Оборудование разделяют на серийное и несерийное. Серийное оборудование выпускают по утвержденной документации определенными партиями или сериями. На несерийное оборудование в ходе конкретного проекта разрабатывают чертежи и технические условия, по которым оно и изготовляется.
Подбор оборудования начинается с составления схемы производства, в которой указывают очередность технологических процессов. По этой схеме определяют систему машин с учетом выбранных технологических режимов, результатов продуктовых расчетов, продолжительности работы в течение смены, суток или производственного цикла.
Основная цель расчета оборудования — выбор для принятой проектной мощности предприятия типов и количества единиц оборудования определенной производительности. Обычно расчет оборудования ведут последовательно по ходу технологического процесса.
При выборе типа оборудования следует собрать сведения о его надежности в работе и конкурентоспособности с другими типами, а также располагать технической характеристикой оборудования. Техническая характеристика приводится в справочниках, каталогах, типажах, информационных листах, в нормах технологического проектирования, в специальной литературе.
Вначале подбирают основное оборудование цеха. Затем по каждому цеху подбирают остальное оборудование, в последнюю очередь – оборудование приемного цеха, учитывая все изменения в графике технологических процессов, вызванные подбором основного оборудования.
Для непрерывно-действующих машин или аппаратов потребное количество в них можно найти из следующего выражения:
п = N (2.16)
M
где п — количество машин или аппаратов, шт.; N — часовая производительность машин на данной технологической операции, кг/ч; М— часовая производительность одной машины или одного аппарата.
В случае использования оборудования периодического действия потребное количество аппаратов находится по следующим формулам:
n = Nt (2.17)
V
или
n = Nсут tчас (2.18)
М
Здесь N, Ncyт— часовая и суточная производительность на данной операции соответственно; t, tчас— время полного цикла в минутах или в часах соответственно; V— единовременная загрузка аппарата в единицах производительности. Время полного цикла работы аппарата определяется из выражения :
t = t3+ t0+tр+ tп (2.19)
где t3— продолжительность загрузки; t0— продолжительность обработки; tр— продолжительность разгрузки; tп— продолжительность подготовки аппарата к работе.
Если получено дробное расчетное количество аппаратов (машин), то это количество округляют до ближайшего целого числа. В этом случае в графиках работы аппаратов образуются разрывы между циклами, продолжительность которых может быть определена по формуле:
Z = Dt n - t, (2.20)
где Dt — интервал времени между пуском двух машин*, мин (час), который находят из выражения 2.6 или 2.7 (лекция 2).
Dt = 60 V (2.21)
N
или Dt = 24 V (2.22)
Nсут
В выражении (2.21) размерность Dt в минутах, в выражении (2.22) — в часах.
* Следует заметить, что на рыбоперерабатывающих предприятиях желательно рассчитывать цикл работы автоклавов в минутах, а циклы работы коптильных камер, посольных ванн и т. п. в часах.
Чтобы увязать работу аппаратов периодического действия, надо составить линейный почасовой график работы оборудования периодического действия. Рассмотрим пример составления почасового линейного графика работы посольных ванн. При посоле будем выполнять процессы загрузки, собственно посола и разгрузки.
Последующие операции мойки и отмочки будем проводить на другом оборудовании, поэтому их не учитываем. Считаем, что тузлук подготовлен заранее, а подкрепление его производится автоматически. Обозначим продолжительность загрузки, посола и разгрузки через t3, tп, tвсоответственно. Тогда продолжительность полного цикла работы посольной ванны составит tч= t3+ tп+ tв. Продолжительности t3и tвопределяются из норм выработки или из опыта работы на аналогичном оборудовании.
Продолжительность посола может быть рассчитана, используя экспериментальные или аналитические формулы, приведенные в справочной литературе. Количество п посольных ванн определяем из выражения (2.18), округлив это количество в большую сторону до ближайшего целого. Если перегрузка аппарата составляет не более 10% от номинальной производительности, то целесообразнее не увеличивать количество аппаратов, а соответственно уменьшить суточную производительность. Как и во всех подобных случаях, такие действия надо оценивать, исходя из принципа экономической и технической целесообразности.
Затем по формуле (2.20) определяем интервал Z мeждy двумя циклами.
Алгоритм расчета приведен в табл. 2.26 (приложение 1) .
В таблице приведены расчеты двух циклов работы посольных ванн. По аналогии с ними можно рассчитать и последующие циклы посола.
На рыбоперерабатывающих производствах широко применяются различные баки, чаны, коробки, мерники, подогреватели, нормализаторы и тому подобное оборудование. Возникает необходимость определения емкости этих аппаратов, которую находят из следующего выражения:
V = P
Рl (2.23)
где V — емкость аппарата, м3; Р— масса жидкости в аппарате, кг; р — плотность жидкости в аппаратах, кг/м3; l — коэффициент заполнения аппарата.
Если в емкости находится смесь веществ, то в формулу (2.23) вместо массы жидкости и плотности ее подставляют соответственно массу и плотность смеси веществ. Коэффициент заполнения аппаратов для жидкостей в спокойном состоянии равен 0,92-0,95, при перемешивании 0,75-0,85, при бурном кипении 0,5-0,6. Плотность некоторых видов сырья, материалов и ингредиентов приведена ниже в табл. 2,27.
Таблица 2.27 Плотность некоторых видов сырья, материалов и ингредиентов
| Материал | Плотность, р. кг/м3 |
| Рыба средних размеров (живая и снулая) | |
| Рыба крупная | 700-750 |
| Рыба мелкая | 850-900 |
| Рыба соленая | 650-800 |
| Рыба мороженая россыпью | 410-460 |
| Отходы рыбные | 800-900 |
| Чешуя рыбная | 360-380 |
| Масло растительное | |
| Соль поваренная | 1025-1365(1200) |
| Стружки, опилки | 250-300 |
| Дрова Е | |
| Снег | 300-500 |
| Лед дробленый, крупный | |
| Лед дробленый, средний | |
| Лед дробленый, мелкий | |
| Жом подпрессовый |
Зная емкость ванны V,можно определить ее геометрические размеры, задаваясь какими-то двумя размерами. Например, емкость ванны для посола рыбы по расчету составила 2 м3. Задаем ширину b = 1 м и высоту h = 0,8 м, тогда длина ванны для посола будет равна
l = V = 2 = 2,5 м
b h 1 x 0,8