3 РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНЫХ  РАЗМЕРОВ  ГИДРОЦИКЛОННОГО АППАРАТА 

             Определим давление на входе суспензии в гидроциклон:

   p =  ^0,36√1,66·α^0,143·V^0,715/ d;

   где α –угол конусности нижней части гидроциклона(обычно α= 10…20˚),

   V- заданная производительность гидроциклона по суспензии, м³/ч,

   d- внутренний диаметр цилиндрической части гидроциклона, м;

   p= ^0,36√ 1,66·15^0,143·2,8^0,175/0,04=707706,4673 Па.       

   Далее находим:

         - диаметр патрубка для подачи  суспензии:

   d₁ =(0,13… 0,32)d;

                      d₁ = 0,20·0,04= 0,008,м;

       

    - диаметр верхней насадки для  вывода осветленной жидкости:

                                     

   d₂ = (0,21…0,37)·d;

              d₂ =0,30·0,04= 0,012,м;

   - диаметр нижней насадки для  вывода сгущенной массы, м: 

   d₃ = (0,06…0,2)·d;

             d₃ = 0,2·0,04=0,008,м; 

   Находим глубину входа насадки в корпус гидроциклона: 

   h₁=(0,5…0,8)·d;

   

   

              h₁= 0,7·0,04= 0,028,м;

   

   

   Определим высоту усеченного конуса:

   h_у.к = 2·d;

                h_у.к= 2·0,04=0,08,м; 

   Определим площадь усеченного конуса аппарата:

   S_у.к=3,14·(r+r3)·h_у.к; 

            S_у.к=3,14·(0,02+0,004)·0,08=0,0060288,м²; 

   Определим высоту внутренний цилиндрической части аппарата:

   h _{в. ц}= (0,825+ 0,775+0,66)· d,м;

           

       h _{в. ц} = (0,825+ 0,775+0,66)·0,04=0,09044,м; 

   Определим площадь внутренний цилиндрической части аппарата: 

   S_{в. ц}=3,14· r · h_{в. ц};

                

              S_{в. ц}=3,14·0,02·0,0904=0,011359264,м²;

   Определим высоту цилиндрической части аппарата:

   h _ц= (0,825+ 0,775+0,66) · d_ц,м;

   h _ц= (0,825+0,775+0,66) ·0,2=0,452;

                   Определим площадь цилиндрической части аппарата:

   S_ц =3,14·r_ц · h_ц;

   S_ц = 3,14 0,1 · 0,452 =0,283856

   

   Определим площадь полной поверхности аппарата:

   S=S_у.к+S_{в. ц}  + S_ц;

            S= 0,0060288+0,011359264+ 0,283856=0,301244064,м²

   Металлоемкость  гидроциклонного аппарата m (кг):

   m= S·δ·7800;

   где 7800 – плотность материала аппарата (сталь), кг/м³;

          δ – толщина стенки аппарата, м.

   m= 0,30124064·0,005·7800=9,398814797,кг;

   Цена  металлоконструкции аппарата Ц (руб):

   Ц=m·300

   Ц=9,398814797·300=2819,644439 руб.

   Определим производительность гидроциклона за секунду:

   V_с = V/3600

   V_с = 2,8/3600= 0,000777778 м³/с

                             Полезная мощность насосов N_п,Вт:

   N_п =V_г·p/ 1000

   N =0,000777778·7077006,4673/1000=0,550438363,Вт.

   Балансовую  стоимость оборудования определяют по формуле:

   Б=Ц·β

   где β – коэффициент, учитывающий  затраты на доставку и монтаж (принимается 1,1 – 1,2).

   Б=2819,644439·1,2=3383,573327.

   Годовые отчисления на амортизацию, техобслуживание  и ремонт определяют по формуле:

   

   

   где α – нормы отчислений в процентах  на амортизацию, техобслуживание и  ремонт от балансовой стоимости оборудования и строительной части. Для оборудования пищевой промышленности норма амортизации составляет 6,6 – 16,7, норма отчислений на техобслуживание и ремонт 5 – 15, для зданий норма амортизации 2,5 – 5.

   

          10 – срок эксплуатации аппарата, лет.

   З_а= 3383,573327 ·((11+7+4)/10)= 7443,861319 руб/год;

   Затраты на энергоресурсы рассчитывают по формуле:

   З_эн= N_п· θ·  n _год· · U

   где θ - продолжительность кипячения сусла, θ = 2 ч;

   

          n _год - количество кипячений, n _год = 250 раз/год;

         U – стоимость 1 кг пара, U = 3 руб.

   З_эн=0,550438363·2·250·3=1155,920563руб/год.

   Приведенные затраты представляют собой:

   

   П=7443,861319+1155,92063=8599,781882 руб/год.

   

   

   По  данной методике расчета была составлена программа в    MS Excel для расчета оптимальных параметров гидроциклонного аппарата. По данной программе были построены графики зависимости приведенных затрат от значений диаметра аппарата.  
 
 
 
 

ВЫВОД

 

     В ходе выполнения курсового  проекта были построены графики  зависимости приведенных затрат для гидроциклонного аппарата, давление, металлоемкость от диаметра гидроциклонного аппарата. Вычисления приведены в виде таблиц MS Excel. По построенным графикам были найдены оптимальные значения параметров  для построения общего вида аппарата.

     Анализируя полученные графики,  можно сделать выводы. При увеличении  значения     диаметра аппарата  значение приведенных затрат увеличиваются. Из графика зависимости приведенных затрат от диаметра при постоянных значениях толщины стенки аппарата δ = 0,004 м, оптимальным значением диаметра является  0,04 м. По полученным данным чертим общий вид аппарата.

     Также на втором графике приведена  зависимость внутреннего диаметра гидроциклонного аппарата от приведенных затрат при различных значениях толщины стенки аппарата δ. Применение этого графика целесообразно так как в современных условиях необходимо знать какова эффективность использования аппарата при возможных изменениях цен.  
 
 
 

    

     

   БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 

1. Горбатюк  В. И.  Процессы и аппараты пищевых  производств. – М: Колос, 1999. – 335с.: ил.- (Учебник и учеб. Пособия для  студентов средних специальных  учебных заведений).
2. Кошевой Е.П.  Практикум по расчетом технологического оборудования пищевых производств. СПб: ГИОРД, 2005. – 232 с.: ил.
3. Хорунжина С.И.  Биохимические и физико- химические основы технологии солода и пива. – М.: Колос, 1999. – 312с.: ил.(Учебник и учеб.  Пособия для студентов высших учебных заведений).
4. Фаранжева Е.Д., Федоров В.А.  Общая технология бродильных производств.- М.: Колос, 2002. – 408 с.: ил.(Учебник и Учеб. Пособия для студентов вузов).