ФГОУ ВПО

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: «Расчет экстрактора»

специальность 110303 – механизация переработки

Сельскохозяйственной продукции

Студент: Никонов Николай Юрьевич

Руководитель проекта: канд. техн. наук, доцент Н.Н. Устинов

^

Тюмень - 2010

Механико-технологический институт

Специальность 110303 – механизация переработки сельскохозяйственной продукции

^ ЗАДАНИЕ НА

Тема (№ варианта) расчет экстрактора (7) __________________________
Срок представления работы (проекта) к защите « 10 » января 20 10 г.
Содержание курсовой работы (проекта)

Эскиз экстрактора

Дата выдачи задания: «2 » сентября 2010 г.
Руководитель: Н.Н. Устинов
Задание принял

К исполнению: Н.Ю. Никонов
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

^ НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО АППАРАТА 7

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛООБМЕННИКОВ 12

1. 
   Расчет гладких обечаек нагруженных внутренним избыточным давлением 12
   1. 
      Расчет цилиндрических обечаек 12
   2. 
      Расчет конических обечаек 13
   3. 
      Расчет выпуклой крышки 13
2. 
   Расчет обечаек, днищ и крышек, нагруженных наружным давлением 14
   1. 
      Расчет цилиндрической обечайки, нагруженной наружным давлением 14
   2. 
      Гладкие конические обечайки, нагруженные наружным давлением

1. 
   Расчет сопряжений рубашки с корпусом 17
   1. 
      Сопряжение рубашки с корпусом сосуда при помощи кольца 18
2. 
   Расчёт фланцевого соединения 21
   1. 
      Определение конструктивных параметров соединения 21
   2. 
      Расчёт на герметичность фланцевого соединения: 24
3. 
   Подбор и расчет опор 30
4. 
   Укрепление вырезов отверстий 33
   1. 
      Отверстие под патрубок верхнего люка 33
   2. 
      Отверстие под патрубок дна сосуда 34

1. 
   Отверстие под входной патрубок рубашки сосуда 36
2. 
   Отверстие под выходящий патрубок рубашки сосуда 38

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 45

ПРИЛОЖЕНИЯ 46

ВВЕДЕНИЕ

Процесс извлечения веществ из твердых тел является довольно сложный. В некоторых случаях полезные вещества находятся не в растворенном состоянии, и растворитель проникая в поры твердых тел, растворяет извлекаемые компоненты, переходящие затем в основную массу экстрагирующей жидкости.

Независимо от состояния извлекаемых компонентов в ткани растительного сырья процесс экстракции характеризуется, главным образом, молекулярной диффузией внутри твердой частицы и массообменном на ее поверхности, каждую из составляющих необ-ходимо учитывать количественно.

На коэффициент массообмена в экстракционных аппаратах большое влияние оказывают конструктивные особенности этих ап-паратов при определенных технологических условиях проведения процесса.

В пищевой промышленности для экстрагирования полезных ком-понентов из твердых тел широко применяются экстракторы различных конструкций непрерывного и периодического действия.

В данной работе производится расчет конструкции экстрактора периодического действия, применяющегося в пищевой промышленности. Особое внимание уделяется расчету на прочность.

^

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО АППАРАТА

В качестве экстрагента могут быть использованы вода, различные водные растворы или другие жидкости.

Целесообразно использовать под резервные емкости тепловые аппараты - экстракторы (рис. 1). Загрузка аппарата отваром осуществляется через верхнюю крышку, отбор продукта - через нижний штуцер.

В паровую рубашку подают горячую воду, чтобы температуру отвара поддерживать на уровне 90-95° С. Контроль за температурой осуществляется дистанционным термометром, вмонтированным в продуктопровод, подающий отвар на сушку.

Рисунок 1 - Резервные емкости для жидкого отвара.
Техническая характеристика подобного аппарата – экстрактора:

Несмотря на наличие резервной емкости, не рекомендуется накапливать жидкие отвары, особенно овсяный, в больших количествах, так как происходит нарастание кислотности, что приводит к ухудшению продукта.

Нарастание кислотности овсяного отвара по стадиям технологического процесса характеризуется следующими показателями (в °Т): после варки - 7,2, при выходе из протирочной машины- 8,1, после гомогенизатора-9,0, при выходе из сборников перед сушкой - 11,7.

Рассмотрим подобные конструкции экстракторов на примере выпускаемых установок на заводе АГРОМАШ.

Экстрактор периодического действия

Емкость-экстрактор (рис. 2) представляет собой герметичный вертикальный цилиндрический аппарат. Исходное растительное (или органическое) сырье помещается в специальных мешках или сетках.

Циркуляция раствора - экстрагента осуществляется с помощью насоса (или гидродинамического генератора). Забор раствора из аппарата осуществляется при помощи специального заборного устройства щелевого типа, а подача с помощью специального распылителя.

Рисунок 2 - Емкость-экстрактор с гидродинамическим перемешиванием

Технические характеристики

Объем общий, л 650*

Мощность эл.дв. насоса, кВт 1,1

Экстрактор периодического действия с мешалкой

Емкость-экстрактор (рис. 3) представляет собой сосуд с герметичными люками, подъемной крышкой с механическим подъемником, внутренними решетками. Циркуляция раствора-экстрагента осуществляется с помощью мешалки специальной конструкции. Эффективно используется во всех отраслях промышленности.

Технические характеристики*

Объем общий, л 650*

Мощность электродвигателя привода мешалки, кВт 5

Рисунок 3 - Экстрактор периодического действия с мешалкой

Экстрактор с ректификационной колонной и дефлегматором

Процесс экстрагирования происходит в экстракционной камере (рис. 4) аппарата, куда загружается сырье.

Пары экстрагента из испарительной камеры, обогреваемой паровой рубашкой, поступают в ректификационную колонну, откуда летучие фракции поступают в дефлегматор и конденсируются.

Технические характеристики*

Объем общий, л 1700

Рисунок 4 - Экстрактор с ректификационной колонной и дефлегматором

Для проектирования исходного аппарата и его узлов я выбрал жаропрочную, жаростойкую и коррозионностойкую сталь 08Х18Н10Т, т.к. она наиболее подходящая для данного агрегата. Узлы конструкции из такого материала способны выдержать большие нагрузки, а так же надежное применение в агрессивных химических средах. При цене листа за кг 230 руб.

1. 
   Расчет гладких обечаек нагруженных внутренним избыточным давлением
   1. 
      Расчет цилиндрических обечаек

Рисунок 5 – Гладкие цилиндрические обечайки с выпуклыми или коническими днищами: а – обечайка с отбортованными днищами; б – обечайка с неотбортованными днищами

Расчетная толщина стенки цилиндрических обечаек следует по формуле

Где p – расчетное давление, МПа

D – внутренний диаметр, м.

1. 
   Расчет конических обечаек

Где
- внутренний диаметр при основании конуса, м

- половина угла при вершине конуса (см. рис. 5)

Исполнительная толщина стенки

Условие применимости расчётных формул при соотношении между толщиной стенки наружной обечайки и диаметром в пределах

1. 
   Расчет выпуклой крышки

Радиус кривизны в вершине крышки

Где
- для эллиптических крышек с

Исполнительная толщина стенки крышки

Условие применимости расчетных формул при отношении толщины стенки к диаметру

1. 
   Расчет обечаек, днищ и крышек, нагруженных наружным давлением
   1. 
      Расчет цилиндрической обечайки, нагруженной наружным давлением

При определении расчетной длины обечайки или длину примыкающего элемента следует определять по формуле

мм - для конических днищ без отбортовки.

1. 
   Определяем вспомогательные коэффициенты

Где - запас устойчивости оболочки (при рабочих условиях = 2,4)

1. 
   Определяем приближенно толщину стенки

Где

Коэффициент
следует принимать по номограмме, приведенной в приложении А

1. 
   Определяем допускаемое давление из условия прочности

1. 
   Определяем допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости

Где

1. 
   Допускаемое наружное давление

1. 
   Проверяем условие

1. 
   Гладкие конические обечайки, нагруженные наружным давлением

Где D 1 – внутренний диаметр при вершине конуса, мм

1. 
   Определяем допускаемое давление из условия прочности:

1. 
   Определяем допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости:

Значение коэффициента В 1 определяем по формуле

1. 
   Допускаемое наружное давление определяем по формуле

1. 
   Проверяем условие устойчивости

1. 
   Расчет сопряжений рубашки с корпусом

Расчетное давление для рубашки равно p 2 и расчетное давление для сосуда p 1 , если p 1 > 0.

Рисунок 7 – Сосуды с U-образной рубашкой

А) – с сопряжением при помощи конуса; б) - с сопряжением при помощи кольца

1. 
   Сопряжение рубашки с корпусом сосуда при помощи кольца

Рисунок 8 – Сопряжение рубашки с корпусом при помощи кольца

1. 
   Определяем расстояние от середины стенки рубашки до наружной стороны стенки сосуда

1. 
   Определяем высоту кольца

Где р 2 – давление пара в рубашке, МПа)

[σ] 2 - допускаемое напряжение для материала стенки рубашки при расчетной температуре, МПа

1. 
   Определяем размер сварного шва между сосудом и кольцом при сопряжениях

=160,5 МПа

1. 
   Определяем расчетные коэффициенты прочности сварного шва

1. 
   Определяем параметры кольца

Относительное давление

Геометрический параметр кольца

φ P0 - коэффициент прочности сварного радиального шва в кольце сопряжения

B 0 - ширина кольца

1. 
   Определяем относительный момент нагружения

Где А – коэффициент осевого усилия по формуле:

Где d 1 – диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда (рис.9). Диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда должен удовлетворять условию

Рисунок 9 – Сопряжение рубашки с днищем

1. 
   Определяем относительный реактивный момент в стенке сосуда

P 2 >p 1 >0, то в формулу подставляем p 1 = 0

1. 
   Определяем относительный реактивный момент в стенке рубашки

, т.к.

1. 
   Определяем относительный реактивный момент в месте сопряжения кольца со стенкой сосуда

1. 
   Определяем допускаемое избыточное давление в рубашке определяем по формуле

1. 
   Уточняем значение высоты кольца

Где - собственный вес сосуда и его содержимого, при том, что опоры располагаются на рубашке.

Проверку несущей способности от совместного действия осевого усилия и избыточного давления в U-образной рубашке следует проводить по формуле:

1. 
   Расчёт фланцевого соединения
   1. 
      Определение конструктивных параметров соединения

1. 
   Толщина S 0 = 10 втулки фланца в зависимости от его конструкции (тип фланца – свободный) принимается таким образом, что удовлетворяет условию S 0 > S. S 0 =10 мм

Рисунок 10 – Расчётная схема

1. 
   Высота h в втулки свободного фланца:

1. 
   Внутренний диаметр свободного кольца D s принимаем

1. 
   Диаметр D б болтовой окружности фланцев:

Где u 1 – нормативный зазор между гайкой и обечайкой (u 1 = 8 мм);

D 6 =20 мм – наружный диаметр болта;

D s – внутренний диаметр свободного кольца.

1. 
   Наружный диаметр фланца:

Где а – конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца.

1. 
   Наружный диаметр прокладки выбираем с учетом условия

Где D s1 – наружный диаметр бурта ()

1. 
   Средний диаметр прокладки

Где b – ширина прокладки

1. 
   Определяем количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности соединения:

1. 
   Высота (толщина) фланца ориентировочно:

Где λ ф = 0,28 – коэффициент, принимаемый по рис. 11

S экв – эквивалентная толщина втулки фланца

Рисунок 11 - График для определения коэффициента λ ф в плоских (1) и приварных встык (2) фланцах.

Где β 1 – коэффициент, определяемый по рис. 12

Рисунок 12 - График для определения коэффициента β 1

1. 
   Расчёт на герметичность фланцевого соединения:

1. 
   Определяем нагрузки в соединений при монтаже – F б1 и в рабочих условиях - F б2 (см. рис. 8)

Рисунок 8 - Схема действия нагрузок на фланец в рабочих условиях

1. 
   Равнодействующая от сил внутреннего давления

1. 
   Реакция прокладки

Где b 0 – эффективная ширина прокладки, м (при b < 15 мм b 0 = b = 15 мм);

K пр – коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки

1. 
   Определяем усилие, возникающее от температурных деформаций

Где α ф, α б, α с – соответственно коэффициенты линейного расширения материала фланца, болтов и свободного кольца;

T ф, t б, t с - соответственно температуры фланца, болтов, свободного кольца;

Y б, y п, y ф, y с – податливости соответственно болтов, прокладки, фланцев, свободного кольца, определяемые по формулам:

Где E б – модуль упругости материала болтов

F б – расчётная площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы;

L б – расчётная длина болта.

Где l бо – расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки, определяется по формуле

Где h п – высота стандартной прокладки;

D = d б – диаметр отверстия под болт

Податливость прокладки

Где к п = 0,09 – коэффициент обжатия прокладки из резины;

Е п – модуль упругости материала прокладки

Податливость фланцев

Где Е – модуль упругости материала фланца, Н/м 2 ;

V, λ ф – безразмерные параметры.

Где ψ 1 ψ 2 – коэффициенты, определяемые по формулам:

Податливость свободного кольца

Где Е с – модуль упругости материала фланца, Н/м 2 ;

H с – высота свободного кольца, м (h с = h ф).

1. 
   Коэффициент жесткости фланцевого соединения при стыковке фланцев одинаковой конструкции:

1. 
   Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления:

Где: F – внешняя осевая растягивающая (+) или сжимающая (-) сила (F = 0 – в нашем случае);

М – внешний изгибающийся момент (М = 0);

[σ] σ20 – допускаемое напряжение для материала болта при 20º С, Н/м 2

Р пр – минимальное давление обжатия прокладки, МПа.

1. 
   Приведённый изгибающий момент:

1. 
   Проверяем условия прочности болтов

1. 
   Проверяем условие прочности неметаллических прокладок:

1. 
   Максимальное напряжение в сечении, ограниченном размером S 0

Где σ 1 – максимальное напряжение в сечение фланца, ограниченном размером S х,МПа,

F ф – безразмерный параметр, определяемый по монограмме (Приложение Б) в зависимости от S 1 /S 0

Т ф - безразмерный параметр, находим по формуле:

1. 
   Напряжение во втулке от внутреннего давления:

Меридиональное

1. 
   Проверяем усилие прочности для сечения фланца, ограниченного размером S 0:

Где [σ] 0 – допускаемое напряжение для фланца в сечении, принимаемое при количестве нагружении соединений 2·10 3 .

1. 
   Проверяем условие прочности для свободного кольца:

Где
– приведённый изгибающийся момент, определяемый из условия:

Где
и
Допускаемое напряжения для материала свободного кольца при 20ºС и расчётной температуре соответственно.

1. 
   Проверяем условие герметичности, определяемое углом поворота свободного кольца:

Где
- допустимый угол поворота кольца

1. 
   Подбор и расчет опор

1. 
   Предварительно выбираем сварные опоры (см. рис. 14) по ГОСТ 26296-84, учитывая вес аппарата. Вес аппарата определятся, суммой веса деталей, сборочных единиц с учетом веса, находящегося в аппарате продукта. Опорная лапа 1-25000 ГОСТ 26296-84

Рисунок 14 – Лапа опорная сварная

1. 
   Определяем плечо нагрузки по следующей формуле (см. рис. 15):

1. 
   Вычисляем нагрузку действующую на одну опору по формуле

1. 
   Определяем соотношение параметров аппарата и опоры:

1. 
   Определяем напряжение от действия внутреннего давления

1. 
   Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры определяем по формуле

1. 
   Максимальное напряжение при изгибе от реакции опоры определяем по следующей формуле:

Рисунок 15 – Схема для определения плеча нагрузки

1. 
   Проверим условие прочности

1. 
   Укрепление вырезов отверстий
   1. 
      Отверстие под патрубок верхнего люка

Для эллиптической крышки при Н = 0,25 D

Проверяем по условию
если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию, то дальнейших расчетов укрепления отверстий не требуется.

1. 
   Отверстие под патрубок дна сосуда

1. 
   Определяем расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

Где s – толщина стенки укрепляемой оболочки;

S p – расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки,

D р – расчетные диаметры укрепляемых элементов:

Для конического днища

Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле

1. 
   Определяем расчетные диаметры в зависимости от выбранного типа укрепления.

Проверяем по условию

Рисунок 16 – Укрепление отверстий отбортовкой

L 1 > l 1р.

Исполнительная ширина зоны укрепления l должна удовлетворять условию l > l Р.

1. 
   Отверстие под входной патрубок рубашки сосуда

1. 
   Определяем расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

Где s – толщина стенки укрепляемой оболочки;

S p – расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки,

D р – расчетные диаметры укрепляемых элементов:

Для цилиндрической обечайки

Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле

1. 
   Определяем расчетные диаметры в зависимости от выбранного типа укрепления.

Проверяем по условию

Условие не выполняется, проводим укрепление отверстия.

1. 
   Определяем расчетные и исполнительные размеры укрепления

Исполнительные длины штуцеров l 1 , l 2 должны удовлетворять условию

L 1 > l 1р.

Ширину зоны укрепления в обечайках, переходах и днищах определяют по формуле

Расчетную ширину зоны укрепления в стенке обечайки, перехода или днища в окрестности штуцера при наличии отбортовки

Исполнительная ширина зоны укрепления l должна удовлетворять условию l > l Р.

Отношения допускаемых напряжений для внешней части штуцера:

Расчетный диаметр определяют по формуле

1. 
   Проверяем условие укрепления одиночных отверстий

1. 
   Отверстие под выходящий патрубок рубашки сосуда

1. 
   Определяем расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

Где s – толщина стенки укрепляемой оболочки;

S p – расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки,

D р – расчетные диаметры укрепляемых элементов:

Для конического днища

Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле

1. 
   Определяем расчетные диаметры в зависимости от выбранного типа укрепления.

Проверяем по условию если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию, то дальнейших расчетов укрепления отверстий не требуется.

^ ОХРАНА ТРУДА, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

В России государственный контроль и надзор за соблюдением требований охраны труда осуществляется федеральной инспекцией труда при Министерстве здравоохранения и социального развития Российской Федерации и федеральными органами исполнительной власти (в пределах своих полномочий).

Федеральная инспекция труда контролирует выполнение законодательства, всех норм и правил по охране труда. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор, осуществляемый органами Министерства здравоохранения Российской Федерации, проверяет выполнение предприятиями санитарно-гигиенических и санитарно-противоэпидемиологических норм и правил. Государственный энергетический надзор при Министерстве топлива и энергетики Российской Федерации контролирует правильность устройства и эксплуатации электроустановок. Государственный пожарный надзор контролирует выполнение требований пожарной безопасности при проектировании и эксплуатации зданий и помещений.

Лица, виновные в нарушении требований ОТ, невыполнении обязательств по ОТ, предусмотренных коллективными договорами и соглашениями, трудовыми договорами (контрактами), или препятствующие деятельности представителей органов госнадзора и контроля за соблюдением требований ОТ, а также органов общественного контроля, несут дисциплинарную, административную, гражданско-правовую и уголовную ответственность в соответствии с законодательством РФ.
Различают следующие виды дисциплинарных взысканий:

• 
  Замечание;
• 
  Выговор;
• 
  Увольнение по соответствующим основаниям.

• 
  штраф;
• 
  лишение права занимать определённые должности и заниматься определённой деятельностью;
• 
  исправительные работы;
• 
  лишение свободы на определённый срок.

1. Производственное оборудование должно обеспечивать безопасность работающих при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации, как в случае автономного использования, так и в составе технологических комплексов при соблюдении требований (условий, правил), предусмотренных эксплуатационной документацией.

Примечание. Эксплуатация включает в себя в общем случае использование по назначению, техническое обслуживание и ремонт, транспортирование и хранение.

2. Безопасность конструкции производственного оборудования обеспечивается:

1) выбором принципов действия и конструктивных решений, источников энергии и характеристик энергоносителей, параметров рабочих процессов, системы управления и ее элементов;

2) минимизацией потребляемой и накапливаемой энергии при функционировании оборудования;

3) выбором комплектующих изделий и материалов для изготовления конструкций, а также применяемых при эксплуатации;

4) выбором технологических процессов изготовления;

5) применением встроенных в конструкцию средств защиты работающих, а также средств информации, предупреждающих о возникновении опасных (в том числе пожаровзрывоопасных) ситуаций*;

* Опасная ситуация - ситуация, возникновение которой может вызвать воздействие на работающего (работающих) опасных и вредных производственных факторов.

6) надежностью конструкции и ее элементов (в том числе дублированием отдельных систем управления, средств защиты и информации, отказы которых могут привести к созданию опасных ситуаций);

7) применением средств механизации, автоматизации (в том числе автоматического регулирования параметров рабочих процессов) дистанционного управления и контроля;

8) возможностью использования средств защиты, не входящих в конструкцию;

9) выполнением эргономических требований;

10) ограничением физических и нервнопсихических нагрузок на работающих.

3. Требования безопасности к производственному оборудованию конкретных групп, видов, моделей (марок) устанавливаются на основе требований настоящего стандарта с учетом:

1) особенностей назначения, исполнения и условий эксплуатации;

2) результатов испытаний, а также анализа опасных ситуаций (в том числе пожаровзрывоопасных), имевших место при эксплуатации аналогичного оборудования;

3) требований стандартов, устанавливающих допустимые значения опасных и вредных производственных факторов;

4) научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также анализа средств и методов обеспечения безопасности на лучших мировых аналогах;

5) требований безопасности, установленных международными и региональными стандартами и другими документами к аналогичным группам, видам, моделям (маркам) производственного оборудования;

6) прогноза возможного возникновения опасных ситуаций на вновь создаваемом или модернизируемом оборудовании.

Требования безопасности к технологическому комплексу должны также учитывать возможные опасности, вызванные совместным функционированием единиц производственного оборудования, составляющих комплекс.

4. Каждый технологический комплекс и автономно используемое производственное оборудование должны укомплектовываться эксплуатационной документацией, содержащей требования (правила), предотвращающие возникновение опасных ситуаций при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации. Общие требования к содержанию эксплуатационной документации в части обеспечения безопасности приведены в приложении.

5. Производственное оборудование должно отвечать требованиям безопасности в течение всего периода эксплуатации при выполнении потребителем требований, установленных в эксплуатационной документации.

6. Производственное оборудование в процессе эксплуатации не должно загрязнять природную среду выбросами вредных веществ и вредных микроорганизмов в количествах выше допустимых значений, установленных стандартами и санитарными нормами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данный курсовой проект представляет собой комплекс расчетно-графических работ, по конструированию и выбору экстрактора. Спроектированный теплообменный аппарат позволяет проводить необходимые процессы с заданными параметрами.

Проведя анализ работы экстрактора, я разобрал принципы конструирования узлов агрегата. Выяснил основные моменты, которые мне помогли глубже понять основы конструирования машин и аппаратов пищевого производства. В ходе проведения проектных и расчетных работ (конструктивный расчет, гидравлический расчет, расчет на прочность) выбраны конструктивные единицы, подтверждена механическая надежность, экономически-обоснованный выбор (материал, длина и т. д.), конструктивное совершенство аппарата. Эти факторы являются основными для высокопродуктивной, бесперебойной работы оборудования в промышленных условиях.

Мой проект является основанием закрепления дисциплин, связанных с проектированием, которые я благополучно буду применять на практике, при освоении новых дисциплин, связанных с моей специальность.

^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Соколов В. И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Машиностроение, 1983. - 447 с.
2. 
   Харламов С.В Практикум по расчету и. конструированию машин и
   аппаратов пищевых производств: Учебное пособие. - Л.: Агропромиздат, 1991.
3. 
   Кононюк Л. В., Басанько В. А. Справочник конструктора оборудования пищевых производств. - К.: Техника, 1981.
4. 
   Остриков А. Н., Абрамов О. В, Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Учебник для вузов. - СПб.: ГИОРД, 2003.
5. 
   Курочкин А.А., Зимняков В.В. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств. – М.: Колос, 2006.
6. 
   ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность
7. 
   ГОСТ 24755-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий
8. 
   ГОСТ 25867-83 Сосуды и аппараты. Сосуды с рубашками. Нормы и методы расчета на прочность
9. 
   ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Номограмма для расчета на устойчивость в пределах упругости цилиндрических обечаек, работающих под наружным давлением

Приложение Б

График для определения коэффициента f

n13.doc

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: «Расчет экстрактора »

специальность 110303 – механизация переработки

сельскохозяйственной продукции

Студент : А.М. Знаменщиков

Руководитель проекта: канд. техн. наук, доцент Н.Н. Устинов

Тюмень - 2010

Механико-технологический институт

Специальность 110303 – механизация переработки сельскохозяйственной продукции

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема (№ варианта) расчет экстрактора (3) __________________________
Срок представления работы (проекта) к защите «10» января 20 10 г.
Содержание курсовой работы (проекта)

Эскиз экстрактора

Дата выдачи задания: «2 » сентября 2010 г.
Руководитель: Н.Н. Устинов
Задание принял

К исполнению: А.М. Знаменщиков
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

1. 
   НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО АППАРАТА 7
2. 
   РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛООБМЕННИКОВ 12
   1. 
      Расчет гладких обечаек нагруженных внутренним избыточным давлением 12

1. 
   Расчет цилиндрических обечаек 12
2. 
   Расчет конических обечаек 13
3. 
   Расчет выпуклой крышки 13
1. 
   Расчет обечаек, днищ и крышек, нагруженных наружным давлением 14
   1. 
      Расчет цилиндрической обечайки, нагруженной наружным давлением 14
   2. 
      Гладкие конические обечайки, нагруженные наружным давлением 15
2. 
   Расчет сопряжений рубашки с корпусом 17
   1. 
      Сопряжение рубашки с корпусом сосуда при помощи кольца 18
3. 
   Расчёт фланцевого соединения 21
   1. 
      Определение конструктивных параметров соединения 21
   2. 
      Расчёт на герметичность фланцевого соединения: 24
4. 
   Подбор и расчет опор 30
5. 
   Укрепление вырезов отверстий 33
   1. 
      Отверстие под патрубок верхнего люка 33
   2. 
      Отверстие под патрубок дна сосуда 34

1. 
   Отверстие под входной патрубок рубашки сосуда 36
2. 
   Отверстие под выходящий патрубок рубашки сосуда 38
1. 
   ОХРАНА ТРУДА, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ 40

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 45

ПРИЛОЖЕНИЯ 46

СПЕЦИФИКАЦИЯ 48
ВВЕДЕНИЕ

Процесс извлечения веществ из твердых тел является довольно сложный. В некоторых случаях полезные вещества находятся не в растворенном состоянии, и растворитель проникая в поры твердых тел, растворяет извлекаемые компоненты, переходящие затем в основную массу экстрагирующей жидкости.

Независимо от состояния извлекаемых компонентов в ткани растительного сырья процесс экстракции характеризуется, главным образом, молекулярной диффузией внутри твердой частицы и массообменном на ее поверхности, каждую из составляющих необ­ходимо учитывать количественно.

На коэффициент массообмена в экстракционных аппаратах большое влияние оказывают конструктивные особенности этих ап­паратов при определенных технологических условиях проведения процесса.

В пищевой промышленности для экстрагирования полезных ком­понентов из твердых тел широко применяются экстракторы различных конструкций непрерывного и периодического действия.

В данной работе производится расчет конструкции экстрактора периодического действия, применяющегося в пищевой промышленности. Особое внимание уделяется расчету на прочность.

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО АППАРАТА

В качестве экстрагента могут быть использованы вода, различные водные растворы или другие жидкости.

Целесообразно использовать под резервные емкости тепловые аппараты - экстракторы (рис. 1). Загрузка аппарата отваром осуществляется через верхнюю крышку, отбор продукта - через нижний штуцер.

В паровую рубашку подают горячую воду, чтобы температуру отвара поддерживать на уровне 90-95° С. Контроль за температурой осуществляется дистанционным термометром, вмонтированным в продуктопровод, подающий отвар на сушку.

Рисунок 1 - Резервные емкости для жидкого отвара.
Техническая характеристика подобного аппарата – экстрактора:

Несмотря на наличие резервной емкости, не рекомендуется накапливать жидкие отвары, особенно овсяный, в больших количествах, так как происходит нарастание кислотности, что приводит к ухудшению продукта.

Нарастание кислотности овсяного отвара по стадиям технологического процесса характеризуется следующими показателями (в °Т): после варки - 7,2, при выходе из протирочной машины- 8,1, после гомогенизатора-9,0, при выходе из сборников перед сушкой - 11,7.

Рассмотрим подобные конструкции экстракторов на примере выпускаемых установок на заводе АГРОМАШ.

Экстрактор периодического действия

Емкость-экстрактор (рис. 2) представляет собой герметичный вертикальный цилиндрический аппарат. Исходное растительное (или органическое) сырье помещается в специальных мешках или сетках.

Циркуляция раствора - экстрагента осуществляется с помощью насоса (или гидродинамического генератора). Забор раствора из аппарата осуществляется при помощи специального заборного устройства щелевого типа, а подача с помощью специального распылителя.

Рисунок 2 - Емкость-экстрактор с гидродинамическим перемешиванием

Технические характеристики

Объем общий, л 650*

Мощность эл.дв. насоса, кВт 1,1

Экстрактор периодического действия с мешалкой

Емкость-экстрактор (рис. 3) представляет собой сосуд с герметичными люками, подъемной крышкой с механическим подъемником, внутренними решетками. Циркуляция раствора-экстрагента осуществляется с помощью мешалки специальной конструкции. Эффективно используется во всех отраслях промышленности.

Технические характеристики*

Объем общий, л 650*

Мощность электродвигателя привода мешалки, кВт 5

Рисунок 3 - Экстрактор периодического действия с мешалкой

Экстрактор с ректификационной колонной и дефлегматором

Процесс экстрагирования происходит в экстракционной камере (рис. 4) аппарата, куда загружается сырье.

Пары экстрагента из испарительной камеры, обогреваемой паровой рубашкой, поступают в ректификационную колонну, откуда летучие фракции поступают в дефлегматор и конденсируются.

Технические характеристики*

Объем общий, л 1700

Рисунок 4 - Экстрактор с ректификационной колонной и дефлегматором

Для проектирования исходного аппарата и его узлов я выбрал жаропрочную, жаростойкую и коррозионностойкую сталь 12Х18Н10Т, т.к. она наиболее подходящая для данного агрегата. Узлы конструкции из такого материала способны выдержать большие нагрузки, а так же надежное применение в агрессивных химических средах. При цене листа за кг 300 руб.

1. 
   Расчет гладких обечаек нагруженных внутренним избыточным давлением
   1. 
      Расчет цилиндрических обечаек

Рисунок 5 – Гладкие цилиндрические обечайки с выпуклыми или коническими днищами: а – обечайка с отбортованными днищами; б – обечайка с неотбортованными днищами

Расчетная толщина стенки цилиндрических обечаек следует по формуле

Где p – расчетное давление, МПа

D – внутренний диаметр, м.

1. 
   Расчет конических обечаек

Где
- внутренний диаметр при основании конуса, м

- половина угла при вершине конуса (см. рис. 5)

Исполнительная толщина стенки

Условие применимости расчётных формул при соотношении между толщиной стенки наружной обечайки и диаметром в пределах

1. 
   Расчет выпуклой крышки

Радиус кривизны в вершине крышки

Где
- для эллиптических крышек с

Исполнительная толщина стенки крышки

Условие применимости расчетных формул при отношении толщины стенки к диаметру

1. 
   Расчет обечаек, днищ и крышек, нагруженных наружным давлением
   1. 
      Расчет цилиндрической обечайки, нагруженной наружным давлением

При определении расчетной длины обечайки или длину примыкающего элемента следует определять по формуле

мм - для конических днищ без отбортовки.

1. 
   Определяем вспомогательные коэффициенты

Где - запас устойчивости оболочки (при рабочих условиях = 2,4)

1. 
   Определяем приближенно толщину стенки

Где

Коэффициент
следует принимать по номограмме, приведенной в приложении А

1. 
   Определяем допускаемое давление из условия прочности

1. 
   Определяем допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости

Где

1. 
   Допускаемое наружное давление

1. 
   Проверяем условие

1. 
   Гладкие конические обечайки, нагруженные наружным давлением

Где D 1 – внутренний диаметр при вершине конуса, мм

1. 
   Определяем допускаемое давление из условия прочности:

1. 
   Определяем допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости:

Значение коэффициента В 1 определяем по формуле

1. 
   Допускаемое наружное давление определяем по формуле

1. 
   Проверяем условие устойчивости

1. 
   Расчет сопряжений рубашки с корпусом

Расчетное давление для рубашки равно p 2 и расчетное давление для сосуда p 1 , если p 1 > 0.

Рисунок 7 – Сосуды с U-образной рубашкой

А) – с сопряжением при помощи конуса; б) - с сопряжением при помощи кольца

1. 
   Сопряжение рубашки с корпусом сосуда при помощи кольца

Рисунок 8 – Сопряжение рубашки с корпусом при помощи кольца

1. 
   Определяем расстояние от середины стенки рубашки до наружной стороны стенки сосуда

1. 
   Определяем высоту кольца

Где р 2 – давление пара в рубашке, МПа)

[?] 2 - допускаемое напряжение для материала стенки рубашки при расчетной температуре, МПа

1. 
   Определяем размер сварного шва между сосудом и кольцом при сопряжениях

=168 МПа

1. 
   Определяем расчетные коэффициенты прочности сварного шва

1. 
   Определяем параметры кольца

Относительное давление

Геометрический параметр кольца

P0 - коэффициент прочности сварного радиального шва в кольце сопряжения

B 0 - ширина кольца

1. 
   Определяем относительный момент нагружения

Где А – коэффициент осевого усилия по формуле:

Где d 1 – диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда (рис.9). Диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда должен удовлетворять условию

Рисунок 9 – Сопряжение рубашки с днищем

1. 
   Определяем относительный реактивный момент в стенке сосуда

P 2 >p 1 >0, то в формулу подставляем p 1 = 0

1. 
   Определяем относительный реактивный момент в стенке рубашки

, т.к.

1. 
   Определяем относительный реактивный момент в месте сопряжения кольца со стенкой сосуда

1. 
   Определяем допускаемое избыточное давление в рубашке определяем по формуле

1. 
   Уточняем значение высоты кольца

Где - собственный вес сосуда и его содержимого, при том, что опоры располагаются на рубашке.

Проверку несущей способности от совместного действия осевого усилия и избыточного давления в U-образной рубашке следует проводить по формуле:

1. 
   Расчёт фланцевого соединения
   1. 
      Определение конструктивных параметров соединения

1. 
   Толщина S 0 =7 мм втулки фланца в зависимости от его конструкции (тип фланца – свободный) принимается таким образом, что удовлетворяет условию S 0 > S. S 0 = 7 мм

Рисунок 10 – Расчётная схема

1. 
   Высота h в втулки свободного фланца:

1. 
   Внутренний диаметр свободного кольца D s принимаем

1. 
   Диаметр D б болтовой окружности фланцев:

Где u 1 – нормативный зазор между гайкой и обечайкой (u 1 = 8 мм);

D 6 =20 мм – наружный диаметр болта;

D s – внутренний диаметр свободного кольца.

1. 
   Наружный диаметр фланца:

Где а – конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца.

1. 
   Наружный диаметр прокладки выбираем с учетом условия

Где D s1 – наружный диаметр бурта ()

1. 
   Средний диаметр прокладки

Где b – ширина прокладки

1. 
   Определяем количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности соединения:

1. 
   Высота (толщина) фланца ориентировочно:

Где? ф = 0,46 – коэффициент, принимаемый по рис. 11

S экв – эквивалентная толщина втулки фланца

Рисунок 11 - График для определения коэффициента? ф в плоских (1) и приварных встык (2) фланцах.

Где? 1 – коэффициент, определяемый по рис. 12

Рисунок 12 - График для определения коэффициента? 1

1. 
   Расчёт на герметичность фланцевого соединения:

1. 
   Определяем нагрузки в соединений при монтаже – F б1 и в рабочих условиях - F б2 (см. рис. 8)

Рисунок 8 - Схема действия нагрузок на фланец в рабочих условиях

1. 
   Равнодействующая от сил внутреннего давления

1. 
   Реакция прокладки

Где b 0 – эффективная ширина прокладки, м (при b
k пр – коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки

1. 
   Определяем усилие, возникающее от температурных деформаций

Где? ф, ? б, ? с – соответственно коэффициенты линейного расширения материала фланца, болтов и свободного кольца;

T ф, t б, t с - соответственно температуры фланца, болтов, свободного кольца;

Y б, y п, y ф, y с – податливости соответственно болтов, прокладки, фланцев, свободного кольца, определяемые по формулам:

Где E б – модуль упругости материала болтов

F б – расчётная площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы;

L б – расчётная длина болта.

Где l бо – расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки, определяется по формуле

Где h п – высота стандартной прокладки;

D = d б – диаметр отверстия под болт

Податливость прокладки

Где к п = 0,09 – коэффициент обжатия прокладки из резины;

Е п – модуль упругости материала прокладки

Податливость фланцев

Где Е – модуль упругости материала фланца, Н/м 2 ;

V, ? ф – безразмерные параметры.

Где? 1 ? 2 – коэффициенты, определяемые по формулам:

Податливость свободного кольца

Где Е с – модуль упругости материала фланца, Н/м 2 ;

H с – высота свободного кольца, м (h с = h ф).

1. 
   Коэффициент жесткости фланцевого соединения при стыковке фланцев одинаковой конструкции:

1. 
   Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления:

Где: F – внешняя осевая растягивающая (+) или сжимающая (-) сила (F = 0 – в нашем случае);

М – внешний изгибающийся момент (М = 0);

[?] ?20 – допускаемое напряжение для материала болта при 20є С, Н/м 2

Р пр – минимальное давление обжатия прокладки, МПа.

1. 
   Приведённый изгибающий момент:

1. 
   Проверяем условия прочности болтов

1. 
   Проверяем условие прочности неметаллических прокладок:

1. 
   Максимальное напряжение в сечении, ограниченном размером S 0

Где? 1 – максимальное напряжение в сечение фланца, ограниченном размером S х,МПа,

F ф – безразмерный параметр, определяемый по монограмме (Приложение Б) в зависимости от S 1 /S 0

Т ф - безразмерный параметр, находим по формуле:

1. 
   Напряжение во втулке от внутреннего давления:

Меридиональное

1. 
   Проверяем усилие прочности для сечения фланца, ограниченного размером S 0:

Где [?] 0 – допускаемое напряжение для фланца в сечении, принимаемое при количестве нагружении соединений 2·10 3 .

1. 
   Проверяем условие прочности для свободного кольца:

Где
– приведённый изгибающийся момент, определяемый из условия:

Где
и
Допускаемое напряжения для материала свободного кольца при 20єС и расчётной температуре соответственно.

1. 
   Проверяем условие герметичности, определяемое углом поворота свободного кольца:

Где
- допустимый угол поворота кольца

1. 
   Подбор и расчет опор

1. 
   Предварительно выбираем сварные опоры (см. рис. 14) по ГОСТ 26296-84, учитывая вес аппарата. Вес аппарата определятся, суммой веса деталей, сборочных единиц с учетом веса, находящегося в аппарате продукта. Опорная лапа 1-10000 ГОСТ 26296-84

Рисунок 14 – Лапа опорная сварная

1. 
   Определяем плечо нагрузки по следующей формуле (см. рис. 15):

1. 
   Вычисляем нагрузку действующую на одну опору по формуле

1. 
   Определяем соотношение параметров аппарата и опоры:

1. 
   Определяем напряжение от действия внутреннего давления

1. 
   Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры определяем по формуле

1. 
   Максимальное напряжение при изгибе от реакции опоры определяем по следующей формуле:

Рисунок 15 – Схема для определения плеча нагрузки

1. 
   Проверим условие прочности

1. 
   Укрепление вырезов отверстий
   1. 
      Отверстие под патрубок верхнего люка

Для эллиптической крышки при Н = 0,25 D

Проверяем по условию
если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию, то дальнейших расчетов укрепления отверстий не требуется.

1. 
   Отверстие под патрубок дна сосуда

1. 
   Определяем расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

Где s – толщина стенки укрепляемой оболочки;

S p – расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки,

D р – расчетные диаметры укрепляемых элементов:

Для конического днища

Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле

1. 
   Определяем расчетные диаметры в зависимости от выбранного типа укрепления.

Проверяем по условию

Рисунок 16 – Укрепление отверстий отбортовкой

1. 
   Отверстие под входной патрубок рубашки сосуда

1. 
   Определяем расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

Где s – толщина стенки укрепляемой оболочки;

S p – расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки,

D р – расчетные диаметры укрепляемых элементов:

Для цилиндрической обечайки

Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле

1. 
   Определяем расчетные диаметры в зависимости от выбранного типа укрепления.

Проверяем по условию

1. 
   Отверстие под выходящий патрубок рубашки сосуда

1. 
   Определяем расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

Где s – толщина стенки укрепляемой оболочки;

S p – расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки,

D р – расчетные диаметры укрепляемых элементов:

Для конического днища

Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле

1. 
   Определяем расчетные диаметры в зависимости от выбранного типа укрепления.

Проверяем по условию если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию, то дальнейших расчетов укрепления отверстий не требуется.

Условие не выполняется, проводим укрепление отверстия.

1. 
   Определяем расчетные и исполнительные размеры укрепления

Исполнительные длины штуцеров l 1 , l 2 должны удовлетворять условию

Ширину зоны укрепления в обечайках, переходах и днищах определяют по формуле

Расчетную ширину зоны укрепления в стенке обечайки, перехода или днища в окрестности штуцера при наличии отбортовки

Исполнительная ширина зоны укрепления l должна удовлетворять условию l > l Р.

Отношения допускаемых напряжений для внешней части штуцера:

Расчетный диаметр определяют по формуле

1. 
   Проверяем условие укрепления одиночных отверстий

ОХРАНА ТРУДА, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

В России государственный контроль и надзор за соблюдением требований охраны труда осуществляется федеральной инспекцией труда при Министерстве здравоохранения и социального развития Российской Федерации и федеральными органами исполнительной власти (в пределах своих полномочий).

Федеральная инспекция труда контролирует выполнение законодательства, всех норм и правил по охране труда. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор, осуществляемый органами Министерства здравоохранения Российской Федерации, проверяет выполнение предприятиями санитарно-гигиенических и санитарно-противоэпидемиологических норм и правил. Государственный энергетический надзор при Министерстве топлива и энергетики Российской Федерации контролирует правильность устройства и эксплуатации электроустановок. Государственный пожарный надзор контролирует выполнение требований пожарной безопасности при проектировании и эксплуатации зданий и помещений.

Лица, виновные в нарушении требований ОТ, невыполнении обязательств по ОТ, предусмотренных коллективными договорами и соглашениями, трудовыми договорами (контрактами), или препятствующие деятельности представителей органов госнадзора и контроля за соблюдением требований ОТ, а также органов общественного контроля, несут дисциплинарную, административную, гражданско-правовую и уголовную ответственность в соответствии с законодательством РФ.
Различают следующие виды дисциплинарных взысканий:

• 
  Замечание;
• 
  Выговор;
• 
  Увольнение по соответствующим основаниям.

• 
  штраф;
• 
  лишение права занимать определённые должности и заниматься определённой деятельностью;
• 
  исправительные работы;
• 
  лишение свободы на определённый срок.

1. Производственное оборудование должно обеспечивать безопасность работающих при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации, как в случае автономного использования, так и в составе технологических комплексов при соблюдении требований (условий, правил), предусмотренных эксплуатационной документацией.

Примечание. Эксплуатация включает в себя в общем случае использование по назначению, техническое обслуживание и ремонт, транспортирование и хранение.

2. Безопасность конструкции производственного оборудования обеспечивается:

1) выбором принципов действия и конструктивных решений, источников энергии и характеристик энергоносителей, параметров рабочих процессов, системы управления и ее элементов;

2) минимизацией потребляемой и накапливаемой энергии при функционировании оборудования;

3) выбором комплектующих изделий и материалов для изготовления конструкций, а также применяемых при эксплуатации;

4) выбором технологических процессов изготовления;

5) применением встроенных в конструкцию средств защиты работающих, а также средств информации, предупреждающих о возникновении опасных (в том числе пожаровзрывоопасных) ситуаций*;

* Опасная ситуация - ситуация, возникновение которой может вызвать воздействие на работающего (работающих) опасных и вредных производственных факторов.

6) надежностью конструкции и ее элементов (в том числе дублированием отдельных систем управления, средств защиты и информации, отказы которых могут привести к созданию опасных ситуаций);

7) применением средств механизации, автоматизации (в том числе автоматического регулирования параметров рабочих процессов) дистанционного управления и контроля;

8) возможностью использования средств защиты, не входящих в конструкцию;

9) выполнением эргономических требований;

10) ограничением физических и нервнопсихических нагрузок на работающих.

3. Требования безопасности к производственному оборудованию конкретных групп, видов, моделей (марок) устанавливаются на основе требований настоящего стандарта с учетом:

1) особенностей назначения, исполнения и условий эксплуатации;

2) результатов испытаний, а также анализа опасных ситуаций (в том числе пожаровзрывоопасных), имевших место при эксплуатации аналогичного оборудования;

3) требований стандартов, устанавливающих допустимые значения опасных и вредных производственных факторов;

4) научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также анализа средств и методов обеспечения безопасности на лучших мировых аналогах;

5) требований безопасности, установленных международными и региональными стандартами и другими документами к аналогичным группам, видам, моделям (маркам) производственного оборудования;

6) прогноза возможного возникновения опасных ситуаций на вновь создаваемом или модернизируемом оборудовании.

Требования безопасности к технологическому комплексу должны также учитывать возможные опасности, вызванные совместным функционированием единиц производственного оборудования, составляющих комплекс.

4. Каждый технологический комплекс и автономно используемое производственное оборудование должны укомплектовываться эксплуатационной документацией, содержащей требования (правила), предотвращающие возникновение опасных ситуаций при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации. Общие требования к содержанию эксплуатационной документации в части обеспечения безопасности приведены в приложении.

5. Производственное оборудование должно отвечать требованиям безопасности в течение всего периода эксплуатации при выполнении потребителем требований, установленных в эксплуатационной документации.

6. Производственное оборудование в процессе эксплуатации не должно загрязнять природную среду выбросами вредных веществ и вредных микроорганизмов в количествах выше допустимых значений, установленных стандартами и санитарными нормами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данный курсовой проект представляет собой комплекс расчетно-графических работ, по конструированию и выбору экстрактора. Спроектированный теплообменный аппарат позволяет проводить необходимые процессы с заданными параметрами.

Проведя анализ работы экстрактора, я разобрал принципы конструирования узлов агрегата. Выяснил основные моменты, которые мне помогли глубже понять основы конструирования машин и аппаратов пищевого производства. В ходе проведения проектных и расчетных работ (конструктивный расчет, гидравлический расчет, расчет на прочность) выбраны конструктивные единицы, подтверждена механическая надежность, экономически-обоснованный выбор (материал, длина и т. д.), конструктивное совершенство аппарата. Эти факторы являются основными для высокопродуктивной, бесперебойной работы оборудования в промышленных условиях.

Мой проект является основанием закрепления дисциплин, связанных с проектированием, которые я благополучно буду применять на практике, при освоении новых дисциплин, связанных с моей специальность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Соколов В. И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Машиностроение, 1983. - 447 с.
2. 
   Харламов С.В Практикум по расчету и. конструированию машин и
   аппаратов пищевых производств: Учебное пособие. - Л.: Агропромиздат, 1991.
3. 
   Кононюк Л. В., Басанько В. А. Справочник конструктора оборудования пищевых производств. - К.: Техника, 1981.
4. 
   Остриков А. Н., Абрамов О. В, Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Учебник для вузов. - СПб.: ГИОРД, 2003.
5. 
   Курочкин А.А., Зимняков В.В. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств. – М.: Колос, 2006.
6. 
   ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность
7. 
   ГОСТ 24755-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий
8. 
   ГОСТ 25867-83 Сосуды и аппараты. Сосуды с рубашками. Нормы и методы расчета на прочность
9. 
   ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Номограмма для расчета на устойчивость в пределах упругости цилиндрических обечаек, работающих под наружным давлением

Приложение Б

График для определения коэффициента f

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

расчет конструкции экстрактора периодического действия

теплообменник экстрактор сопряжение

Давление пара в экстракторе P = 8 кгс/м 2

Давление пара в рубашке P 1 = 1 кгс/м 2

Внутренний диаметр экстрактора D в = 650 мм

Внутренний диаметр рубашки D = 750 мм

Длина цилиндрической части корпуса L = 100 мм

Диаметр окружности установки болтов D б = 850 мм

Угол раствора конуса 2б = 120 0

Диаметр верхнего люка d = 40 мм

Диаметр патрубка для входа пара d 1 = 90 мм

Диаметр патрубка для выхода d 2 = 38 мм

Температура экстрагируемого вещества t = 70 0 C

Продукт: экстрагирование сахара из свеклы

Обязательный графический материал:

Эскиз экстрактора

Введение

Процесс извлечения веществ из твердых тел является довольно сложный. В некоторых случаях полезные вещества находятся не в растворенном состоянии, и растворитель проникая в поры твердых тел, растворяет извлекаемые компоненты, переходящие затем в основную массу экстрагирующей жидкости. Независимо от состояния извлекаемых компонентов в ткани растительного сырья процесс экстракции характеризуется, главным образом, молекулярной диффузией внутри твердой частицы и массообменном на ее поверхности, каждую из составляющих необходимо учитывать количественно. На коэффициент массообмена в экстракционных аппаратах большое влияние оказывают конструктивные особенности этих аппаратов при определенных технологических условиях проведения процесса. В пищевой промышленности для экстрагирования полезных компонентов из твердых тел широко применяются экстракторы различных конструкций непрерывного и периодического действия.

В данной работе производится расчет конструкции экстрактора периодического действия, применяющегося в пищевой промышленности. Особое внимание уделяется расчету на прочность.

1. Назначение и область применения проектируемого аппарата

Экстракторы (экстракционные аппараты) применяются для экстрагирования полезных веществ из растительного (или органического) сырья путем воздействия на него экстрагентом-растворителем.

В качестве экстрагента могут быть использованы вода, различные водные растворы или другие жидкости.

Целесообразно использовать под резервные емкости тепловые аппараты - экстракторы (рис. 1). Загрузка аппарата отваром осуществляется через верхнюю крышку, отбор продукта - через нижний штуцер.

В паровую рубашку подают горячую воду, чтобы температуру отвара поддерживать на уровне 90-95° С. Контроль за температурой осуществляется дистанционным термометром, вмонтированным в продуктопровод, подающий отвар на сушку.

Рисунок 1 - Резервные емкости для жидкого отвара.

Техническая характеристика подобного аппарата - экстрактора:

Несмотря на наличие резервной емкости, не рекомендуется накапливать жидкие отвары, особенно овсяный, в больших количествах, так как происходит нарастание кислотности, что приводит к ухудшению продукта. Нарастание кислотности овсяного отвара по стадиям технологического процесса характеризуется следующими показателями (в °Т): после варки - 7,2, при выходе из протирочной машины- 8,1, после гомогенизатора-9,0, при выходе из сборников перед сушкой - 11,7.

Рассмотрим подобные конструкции экстракторов на примере выпускаемых установок на заводе АГРОМАШ.

Экстрактор периодического действия

Емкость-экстрактор (рис. 2) представляет собой герметичный вертикальный цилиндрический аппарат. Исходное растительное (или органическое) сырье помещается в специальных мешках или сетках.

Циркуляция раствора - экстрагента осуществляется с помощью насоса (или гидродинамического генератора). Забор раствора из аппарата осуществляется при помощи специального заборного устройства щелевого типа, а подача с помощью специального распылителя.

Рисунок 2 - Емкость-экстрактор с гидродинамическим перемешиванием

Технические характеристики

Объем общий, л 650

Мощность эл.дв. насоса, кВт 1,1

Экстрактор периодического действия с мешалкой

Емкость-экстрактор (рис. 3) представляет собой сосуд с герметичными люками, подъемной крышкой с механическим подъемником, внутренними решетками. Циркуляция раствора-экстрагента осуществляется с помощью мешалки специальной конструкции. Эффективно используется во всех отраслях промышленности.

Технические характеристики*

Объем общий, л 650*

Мощность электродвигателя привода мешалки, кВт 5

Рисунок 3 - Экстрактор периодического действия с мешалкой

Экстрактор с ректификационной колонной и дефлегматором

Процесс экстрагирования происходит в экстракционной камере (рис. 4) аппарата, куда загружается сырье. Пары экстрагента из испарительной камеры, обогреваемой паровой рубашкой, поступают в ректификационную колонну, откуда летучие фракции поступают в дефлегматор и конденсируются.

Технические характеристики*

Объем общий, л 1700

Рисунок 4 - Экстрактор с ректификационной колонной и дефлегматором

Для проектирования исходного аппарата и его узлов я выбрал жаропрочную, жаростойкую и коррозионностойкую сталь 12Х18Н10Т, т.к. она наиболее подходящая для данного агрегата. Узлы конструкции из такого материала способны выдержать большие нагрузки, а так же надежное применение в агрессивных химических средах. При цене листа за кг 300 руб.

2. Расчет основных конструктивных элементов теплообменников

2.1 Расчет гладких обечаек нагруженных внутренним избыточным давлением

Расчет цилиндрических обечаек

Расчетные схемы цилиндрических обечаек приведены на рис.5

Рисунок 5 - Гладкие цилиндрические обечайки с выпуклыми или коническими днищами: а - обечайка с отбортованными днищами; б - обечайка с неотбортованными днищами

Расчетная толщина стенки цилиндрических обечаек следует по формуле

где p - расчетное давление, МПа

D - внутренний диаметр, м.

Исполнительная толщина стенки

2.2 Расчет конических обечаек

Расчетную толщину стенки гладкой конической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением определяют по формуле

где - внутренний диаметр при основании конуса, м

- половина угла при вершине конуса (см. рис. 5)

Исполнительная толщина стенки

Условие применимости расчётных формул при соотношении между толщиной стенки наружной обечайки и диаметром в пределах

2.3 Расчет выпуклой крышки

Расчетная толщина стенки эллиптической крышки, нагруженной внутренним давлением

Радиус кривизны в вершине крышки

где - для эллиптических крышек с

Исполнительная толщина стенки крышки

Условие применимости расчетных формул при отношении толщины стенки к диаметру

2.4 3асчет обечаек, днищ и крышек, нагруженных наружным давлением

Расчет цилиндрической обечайки, нагруженной наружным давлением

1) Определяем расчетную длину цилиндрической обечайки с учетом длины примыкающего элемента

При определении расчетной длины обечайки или длину примыкающего элемента следует определять по формуле

мм

- для конических днищ без отбортовки.

2) Определяем вспомогательные коэффициенты

где - запас устойчивости оболочки (при рабочих условиях = 2,4)

3) Определяем приближенно толщину стенки

Коэффициент следует принимать по номограмме, приведенной в приложении А

4) Определяем допускаемое давление из условия прочности

5) Определяем допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости

где

6) Допускаемое наружное давление

7) Проверяем условие

2.5 Гладкие конические обечайки, нагруженные наружным давлением

1) Толщину стенки принимаем значение посчитанное в главе 2.1. п.3. . При предварительном определении толщины стенки вместо l и D в качестве расчетных принимаем величины

где D 1 - внутренний диаметр при вершине конуса, мм

2) Определяем допускаемое давление из условия прочности:

3) Определяем допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости:

Значение коэффициента В 1 определяем по формуле

4) Допускаемое наружное давление определяем по формуле

5) Проверяем условие устойчивости

3 Расчет сопряжений рубашки с корпусом

Рубашечную поверхность теплообмена выполняют в виде U-образной рубашки (см. рис. 7). При этом сопряжение (соединение) рубашки и корпуса осуществляется при помощи кольца.

Расчетное давление для рубашки равно p 2 и расчетное давление для сосуда p 1 , если p 1 > 0.

а) б)

Рисунок 7 - Сосуды с U-образной рубашкой

а) - с сопряжением при помощи конуса; б) - с сопряжением при помощи кольца

3.3 Сопряжение рубашки с корпусом сосуда при помощи кольца

Рисунок 8 - Сопряжение рубашки с корпусом при помощи кольца

Определяем расстояние от середины стенки рубашки до наружной стороны стенки сосуда

1) Определяем высоту кольца

где р 2 - давление пара в рубашке, МПа)

[у] 2 - допускаемое напряжение для материала стенки рубашки при расчетной температуре, МПа

2) Определяем размер сварного шва между сосудом и кольцом при сопряжениях

=178 Мпа

3) Определяем расчетные коэффициенты прочности сварного шва

4) Определяем параметры кольца

- относительный размер кольца

- относительное давление

- геометрический параметр кольца

ц P0 - коэффициент прочности сварного радиального шва в кольце сопряжения

b 0 - ширина кольца

5) Определяем относительный момент нагружения

где А - коэффициент осевого усилия по формуле:

где d 1 - диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда (рис.9). Диаметр окружности сопряжения рубашки с днищем сосуда должен удовлетворять условию

Рисунок 9 - Сопряжение рубашки с днищем

6) Определяем относительный реактивный момент в стенке сосуда

p 2 >p 1 >0, то в формулу подставляем p 1 = 0

7) Определяем относительный реактивный момент в стенке рубашки

, т.к.

8) Определяем относительный реактивный момент в месте сопряжения кольца со стенкой сосуда

9) Определяем допускаемое избыточное давление в рубашке определяем по формуле

10) Уточняем значение высоты кольца

Нагрузка от собственного веса.

Собственный вес вызывает в кольце осевое усилие

где - собственный вес сосуда и его содержимого, при том, что опоры располагаются на рубашке.

Проверку несущей способности от совместного действия осевого усилия и избыточного давления в U-образной рубашке следует проводить по формуле:

Расчёт фланцевого соединения

Определение конструктивных параметров соединения

1) Толщина S 0 = 8 мм втулки фланца в зависимости от его конструкции (тип фланца - свободный) принимается таким образом, что удовлетворяет условию S 0 > S. S 0 = 8 мм

Рисунок 10 - Расчётная схема

Высота h в втулки свободного фланца:

Внутренний диаметр свободного кольца D s принимаем

2) Диаметр D б болтовой окружности фланцев:

где u 1 - нормативный зазор между гайкой и обечайкой (u 1 = 8 мм);

d 6 =20 мм - наружный диаметр болта;

D s - внутренний диаметр свободного кольца.

3) Наружный диаметр фланца:

где а - конструктивная добавка для размещения гаек по диаметру фланца.

4) Наружный диаметр прокладки выбираем с учетом условия

Где D s1 - наружный диаметр бурта ()

5) Средний диаметр прокладки

где b - ширина прокладки

6) Определяем количество болтов, необходимое для обеспечения герметичности соединения:

где t ш - рекомендуемый шаг расположения болтов, выбираемый в зависимости от давления (при P р = 0,6 -1,0 МПа t ш = (4,0 · 20) d б)

7) Высота (толщина) фланца ориентировочно:

где л ф = 0,48 - коэффициент, принимаемый по рис. 11

S экв - эквивалентная толщина втулки фланца

Рисунок 11 - График для определения коэффициента л ф в плоских (1) и приварных встык (2) фланцах.

где в 1 - коэффициент, определяемый по рис. 12

Рисунок 12 - График для определения коэффициента в 1

Расчёт на герметичность фланцевого соединения:

1) Определяем нагрузки в соединений при монтаже - F б1 и в рабочих условиях - F б2 (см. рис. 8)

Рисунок 8 - Схема действия нагрузок на фланец в рабочих условиях

2) Равнодействующая от сил внутреннего давления

3) Реакция прокладки

где b 0 - эффективная ширина прокладки, м (при b < 15 мм b 0 = b = 15 мм);

k пр - коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки

4) Определяем усилие, возникающее от температурных деформаций

где б ф, б б, б с - соответственно коэффициенты линейного расширения материала фланца, болтов и свободного кольца;

t ф, t б, t с - соответственно температуры фланца, болтов, свободного кольца;

y б, y п, y ф, y с - податливости соответственно болтов, прокладки, фланцев, свободного кольца, определяемые по формулам:

где E б - модуль упругости материала болтов

f б - расчётная площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы;

l б - расчётная длина болта.

где l бо - расстояние между опорными поверхностями головки болта и гайки, определяется по формуле

где h п - высота стандартной прокладки;

d = d б - диаметр отверстия под болт

Податливость прокладки

где к п = 0,09 - коэффициент обжатия прокладки из резины;

Е п - модуль упругости материала прокладки

Податливость фланцев

где Е - модуль упругости материала фланца, Н/м 2 ;

v, л ф - безразмерные параметры.

где ш 1 ш 2 - коэффициенты, определяемые по формулам:

Податливость свободного кольца

где Е с - модуль упругости материала фланца, Н/м 2 ;

h с - высота свободного кольца, м (h с = h ф).

5) Коэффициент жесткости фланцевого соединения при стыковке фланцев одинаковой конструкции:

6) Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления:

где: F - внешняя осевая растягивающая (+) или сжимающая (-) сила (F = 0 - в нашем случае);

М - внешний изгибающийся момент (М = 0);

[у] у20 - допускаемое напряжение для материала болта при 20? С, Н/м 2

Р пр - минимальное давление обжатия прокладки, МПа.

7) Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

8) Приведённый изгибающий момент:

9) Проверяем условия прочности болтов

10) Проверяем условие прочности неметаллических прокладок:

где,

11) Максимальное напряжение в сечении, ограниченном размером S 0

где у 1 - максимальное напряжение в сечение фланца, ограниченном размером S х,МПа,

f ф - безразмерный параметр, определяемый по монограмме (Приложение Б) в зависимости от S 1 /S 0

Т ф - безразмерный параметр, находим по формуле:

12) Напряжение во втулке от внутреннего давления:

Тангенциальное

Меридиональное

13) Проверяем усилие прочности для сечения фланца, ограниченного размером S 0:

где [у] 0 - допускаемое напряжение для фланца в сечении, принимаемое при количестве нагружении соединений 2·10 3 .

14) Проверяем условие прочности для свободного кольца:

где - приведённый изгибающийся момент, определяемый из условия:

где и Допускаемое напряжения для материала свободного кольца при 20?С и расчётной температуре соответственно.

15) Проверяем условие герметичности, определяемое углом поворота свободного кольца:

где - допустимый угол поворота кольца

4 Подбор и расчет опор

1) Предварительно выбираем сварные опоры (см. рис. 14) по ГОСТ 26296-84, учитывая вес аппарата. Вес аппарата определятся, суммой веса деталей, сборочных единиц с учетом веса, находящегося в аппарате продукта. Опорная лапа 1-10000 ГОСТ 26296-84

Рисунок 14 - Лапа опорная сварная

2) Определяем плечо нагрузки по следующей формуле (см. рис. 15):

3) Вычисляем нагрузку действующую на одну опору по формуле

4) Определяем соотношение параметров аппарата и опоры:

5) Определяем напряжение от действия внутреннего давления

6) Максимальное мембранное напряжение от основных нагрузок и реакции опоры определяем по формуле

7) Максимальное напряжение при изгибе от реакции опоры определяем по следующей формуле:

Рисунок 15 - Схема для определения плеча нагрузки

8) Проверим условие прочности

Укрепление вырезов отверстий

Отверстие под патрубок верхнего люка

Расчет на прочность укреплений одиночных отверстий выполняют в следующей последовательности:

для эллиптической крышки при Н = 0,25 D

Определяют расчетный диаметр отверстия в стенке обечайки, перехода или днища при наличии штуцера с круглым поперечным сечением, ось которого совпадает с нормалью к поверхности в центре отверстия или кругового отверстия без штуцера определяют по формуле

Отверстие под патрубок дна сосуда

1) Определяем расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

где s - толщина стенки укрепляемой оболочки;

s p - расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки,

D р - расчетные диаметры укрепляемых элементов:

для конического днища

Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле

Определяем расчетные диаметры в зависимости от выбранного типа укрепления.

Проверяем по условию

2) Определяем расчетные и исполнительные размеры укрепления

Рисунок 16 - Укрепление отверстий отбортовкой

l 1 > l 1р.

Исполнительная ширина зоны укрепления l должна удовлетворять условию l > l Р.

3) Проверяем условие укрепления одиночных отверстий

Отверстие под входной патрубок рубашки сосуда

1) Определяем расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

где s - толщина стенки укрепляемой оболочки;

s p - расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки,

D р - расчетные диаметры укрепляемых элементов:

для цилиндрической обечайки

Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле

2) Определяем расчетные диаметры в зависимости от выбранного типа укрепления.

Расчетный диаметр отверстия для штуцера с круглым поперечным сечением, ось которого совпадает с нормалью к поверхности обечайки в центре отверстия, при наличии отбортовки

Проверяем по условию

Условие не выполняется, проводим укрепление отверстия.

3) Определяем расчетные и исполнительные размеры укрепления

Расчетная длина внешней и внутренней частей круглого штуцера, участвующая в укреплении отверстия и учитываемая при расчете (рис.16), определяют по формуле:

Исполнительные длины штуцеров l 1 , l 2 должны удовлетворять условию

l 1 > l 1р.

Ширину зоны укрепления в обечайках, переходах и днищах определяют по формуле

Расчетную ширину зоны укрепления в стенке обечайки, перехода или днища в окрестности штуцера при наличии отбортовки

Исполнительная ширина зоны укрепления l должна удовлетворять условию l > l Р.

Отношения допускаемых напряжений для внешней части штуцера:

Расчетный диаметр определяют по формуле

4) Проверяем условие укрепления одиночных отверстий

Отверстие под выходящий патрубок рубашки сосуда

1) Определяем расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки сосуда вычисляется по формуле

где s - толщина стенки укрепляемой оболочки;

s p - расчетная толщина стенки укрепляемой оболочки,

D р - расчетные диаметры укрепляемых элементов:

для конического днища

Расчетную толщину стенки штуцера, нагруженного как внутренним, так и наружным давлением, определяют по формуле

2) Определяем расчетные диаметры в зависимости от выбранного типа укрепления.

Расчетный диаметр отверстия для штуцера с круглым поперечным сечением, ось которого совпадает с нормалью к поверхности обечайки в центре отверстия, при наличии отбортовки

Проверяем по условию если расчетный диаметр одиночного отверстия удовлетворяет условию, то дальнейших расчетов укрепления отверстий не требуется.

3. Охрана труда, техника безопасности и санитарно-гигиенические требования

В России государственный контроль и надзор за соблюдением требований охраны труда осуществляется федеральной инспекцией труда при Министерстве здравоохранения и социального развития Российской Федерации и федеральными органами исполнительной власти (в пределах своих полномочий).

Федеральная инспекция труда контролирует выполнение законодательства, всех норм и правил по охране труда. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор, осуществляемый органами Министерства здравоохранения Российской Федерации, проверяет выполнение предприятиями санитарно-гигиенических и санитарно-противоэпидемиологических норм и правил. Государственный энергетический надзор при Министерстве топлива и энергетики Российской Федерации контролирует правильность устройства и эксплуатации электроустановок. Государственный пожарный надзор контролирует выполнение требований пожарной безопасности при проектировании и эксплуатации зданий и помещений. Лица, виновные в нарушении требований ОТ, невыполнении обязательств по ОТ, предусмотренных коллективными договорами и соглашениями, трудовыми договорами (контрактами), или препятствующие деятельности представителей органов госнадзора и контроля за соблюдением требований ОТ, а также органов общественного контроля, несут дисциплинарную, административную, гражданско-правовую и уголовную ответственность в соответствии с законодательством РФ.

Различают следующие виды дисциплинарных взысканий:

- Замечание;

- Выговор;

- Увольнение по соответствующим основаниям.

К административным взысканиям за нарушение требований ОТ относятся административный штраф и дисквалификация. Уголовная ответственность за нарушение требований охраны труда предусматривает следующие виды наказаний:

- штраф;

- лишение права занимать определённые должности и заниматься определённой деятельностью;

- исправительные работы;

- лишение свободы на определённый срок.

Техника безопасности

1. Производственное оборудование должно обеспечивать безопасность работающих при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации, как в случае автономного использования, так и в составе технологических комплексов при соблюдении требований (условий, правил), предусмотренных эксплуатационной документацией.

Примечание. Эксплуатация включает в себя в общем случае использование по назначению, техническое обслуживание и ремонт, транспортирование и хранение.

2. Безопасность конструкции производственного оборудования обеспечивается:

1) выбором принципов действия и конструктивных решений, источников энергии и характеристик энергоносителей, параметров рабочих процессов, системы управления и ее элементов;

2) минимизацией потребляемой и накапливаемой энергии при функционировании оборудования;

3) выбором комплектующих изделий и материалов для изготовления конструкций, а также применяемых при эксплуатации;

4) выбором технологических процессов изготовления;

5) применением встроенных в конструкцию средств защиты работающих, а также средств информации, предупреждающих о возникновении опасных (в том числе пожаровзрывоопасных) ситуаций*;

* Опасная ситуация - ситуация, возникновение которой может вызвать воздействие на работающего (работающих) опасных и вредных производственных факторов.

6) надежностью конструкции и ее элементов (в том числе дублированием отдельных систем управления, средств защиты и информации, отказы которых могут привести к созданию опасных ситуаций);

7) применением средств механизации, автоматизации (в том числе автоматического регулирования параметров рабочих процессов) дистанционного управления и контроля;

8) возможностью использования средств защиты, не входящих в конструкцию;

9) выполнением эргономических требований;

10) ограничением физических и нервнопсихических нагрузок на работающих.

3. Требования безопасности к производственному оборудованию конкретных групп, видов, моделей (марок) устанавливаются на основе требований настоящего стандарта с учетом:

1) особенностей назначения, исполнения и условий эксплуатации;

2) результатов испытаний, а также анализа опасных ситуаций (в том числе пожаровзрывоопасных), имевших место при эксплуатации аналогичного оборудования;

3) требований стандартов, устанавливающих допустимые значения опасных и вредных производственных факторов;

4) научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также анализа средств и методов обеспечения безопасности на лучших мировых аналогах;

5) требований безопасности, установленных международными и региональными стандартами и другими документами к аналогичным группам, видам, моделям (маркам) производственного оборудования;

6) прогноза возможного возникновения опасных ситуаций на вновь создаваемом или модернизируемом оборудовании.

Требования безопасности к технологическому комплексу должны также учитывать возможные опасности, вызванные совместным функционированием единиц производственного оборудования, составляющих комплекс.

4. Каждый технологический комплекс и автономно используемое производственное оборудование должны укомплектовываться эксплуатационной документацией, содержащей требования (правила), предотвращающие возникновение опасных ситуаций при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации. Общие требования к содержанию эксплуатационной документации в части обеспечения безопасности приведены в приложении.

5. Производственное оборудование должно отвечать требованиям безопасности в течение всего периода эксплуатации при выполнении потребителем требований, установленных в эксплуатационной документации.

6. Производственное оборудование в процессе эксплуатации не должно загрязнять природную среду выбросами вредных веществ и вредных микроорганизмов в количествах выше допустимых значений, установленных стандартами и санитарными нормами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данный курсовой проект представляет собой комплекс расчетно-графических работ, по конструированию и выбору экстрактора. Спроектированный теплообменный аппарат позволяет проводить необходимые процессы с заданными параметрами.

Проведя анализ работы экстрактора, я разобрал принципы конструирования узлов агрегата. Выяснил основные моменты, которые мне помогли глубже понять основы конструирования машин и аппаратов пищевого производства. В ходе проведения проектных и расчетных работ (конструктивный расчет, гидравлический расчет, расчет на прочность) выбраны конструктивные единицы, подтверждена механическая надежность, экономически-обоснованный выбор (материал, длина и т. д.), конструктивное совершенство аппарата. Эти факторы являются основными для высокопродуктивной, бесперебойной работы оборудования в промышленных условиях. Мой проект является основанием закрепления дисциплин, связанных с проектированием, которые я благополучно буду применять на практике, при освоении новых дисциплин, связанных с моей специальность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Соколов В.И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Машиностроение, 1983. - 447 с.

2. Харламов С.В Практикум по расчету и. конструированию машин иаппаратов пищевых производств: Учебное пособие. - Л.: Агропромиздат, 1991.

3. Кононюк Л.В., Басанько В.А. Справочник конструктора оборудования пищевых производств. -- К.: Техника, 1981.

4. Остриков А.Н., Абрамов О.В, Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Учебник для вузов. -- СПб.: ГИОРД, 2003.

5. Курочкин А.А., Зимняков В.В. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств. - М.: Колос, 2006.

6. ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность

7. ГОСТ 24755-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий

8. ГОСТ 25867-83 Сосуды и аппараты. Сосуды с рубашками. Нормы и методы расчета на прочность

9. ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности

Приложение А

Номограмма для расчета на устойчивость в пределах упругости цилиндрических обечаек, работающих под наружным давлением

Приложение Б

График для определения коэффициента f

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Центрифуги периодического действия с ручной и гравитационной выгрузкой. Автоматические центрифуги периодического действия с ножевым съемом осадка на ходу. Центрифуги непрерывного действия с инерционной выгрузкой. Изготовление труб радиальным прессованием.

курсовая работа , добавлен 07.12.2014


Расчет средней производительности фильтра периодического действия, средней производительности фильтрующей центрифуги периодического действия. Подбор стандартизированной колонны. Гидравлический расчет колонны с решетчатыми (провальными) тарелками.

контрольная работа , добавлен 29.01.2015


Расчет теплообмена в топливных и электрических печах. Расчет нагрева "тонких" изделий в печах периодического и методологического действия. Сущность и особенности нагрева длинномерных изделий в электрических конвекционных печах периодического действия.

курсовая работа , добавлен 08.06.2010


Автоматизированный контроль обработки железобетонных изделий в камерах периодического действия, описание функциональной смены. Расчет сужающего устройства, измерительной схемы автоматического потенциометра и схемы электронного автоматического моста.

курсовая работа , добавлен 25.10.2009


Классификация центрифуг. Наиболее популярные типы центрифуг периодического действия: маятниковые, подвесные, горизонтальные с ножевой выгрузкой осадка и осадительные со шнековой выгрузкой. Технологический процесс погрузки сахара на вибротранспортер.

реферат , добавлен 03.04.2013


Выбор и расчет влаготеплообработок в сушильной камере. Определение параметров агента сушки на входе в штабель. Расчет расходов тепла на сушку. Подготовка сушильной камеры к работе. Погрузочно-разгрузочные работы. Планировка сушильного цеха, охрана труда.

курсовая работа , добавлен 28.05.2013


Обоснование приборов и устройств автоматического контроля и регулирования экстрактора противоточного типа. Выбор датчика давления в теплообменнике, расходомера, датчика температуры, регуляторов, уровнемера. Спецификация на выбранные средства измерения.

курсовая работа , добавлен 06.03.2011


Технология приготовления маргарина и кулинарных жиров. Расчет цикла работы смесителя периодического действия. Определение массы загружаемого сырья. Расчет расхода воды на нагрев эмульсии. Расчет кинематических элементов для каждой передачи привода.

курсовая работа , добавлен 16.12.2014


Анализ организации аэродинамического расчета камеры в электронных таблицах табличного процессора Excel. Определение потребного напора вентилятора, мощности электродвигателя. Оптимизация процесса сушки пиломатериалов в камере периодического действия.

курсовая работа , добавлен 07.06.2012


Ознакомление с оборудованием для замеса тестовых полуфабрикатов. Подробная разработка принципа работы тестомесильной машины А2-ХТЗ-Б периодического действия с подкатной дежой емкостью 330л. и расчет ее основных характеристик. Создание новых технологий.