Контрольная работа: Устаткування для виробництва цукру

Мал. 3. Утфелезмішувалка РОЗУМ-1

При аварійній зупинці електродвигуна, для того, щоб маса утфеля не застигла і кристали цукру не осіли на дно мішалки, що приведе до поломки приводу у момент пуску електродвигуна, вал мішалки провертається ручним механізмом 10, який складається з храпового колеса і рукоятки. За допомогою цього механізму вал із стрічковим витком провертають уручну до повного вивантаження утфеля з мішалки або до пуску електродвигуна.

Корисна місткість мішалки 30 м3, маса 7 т. Випускається утфелезмішувалка для заводів великої потужності; вона має повну місткість 65 м3, корисну місткість 59 м3, довжину 9600 мм, ширину 3610 ним, висоту 3520 мм, частоту обертання валу 0,011 с-1 (0,65 об/хв), електродвигун потужністю 7,5 кВт, масу 17,24 т.

Приймальня утфелезмішувалка УІІІС-35 для III утфеля принципово не відрізняється від мішалки РОЗУМ-1, але нижче останньою (з метою зменшення загальної висоти установки «вакуум-апарати – приймальна мішалка – кристалізатори – центрифуги») і тому ширше. У зв'язку з більшою шириною в ній обертаються два паралельно розташованих в горизонтальній площині лопатевих валу.

Утфелезмішувалка УІІІС-35 має повну місткість 35 м3, корисну місткість 31 м3, частоту обертання валів 0,011 с-1 (0,65 об/хв), електродвигун потужністю 4 кВт, довжину 12500 мм, ширину 3680 мм, висоту 1740 мм. Маса 8,85 т. Випускається для заводів великої потужності утфелезмішувалка ПУМ-65, яка має повну місткість 65 м3, корисну місткість 59 м3, частоту обертання валів 0,011 с-1 (0,65 об/хв), електродвигун потужністю 22 кВт, довжину 24510 мм, ширину 2915 мм, висоту 1750 мм, масу 19,34 т.

Зварений у вакуум-апаратах III утфель піддається додатковій кристалізації охолоджуванням в спеціальних апаратах – кристалізаторах. При охолоджуванні утфеля підвищується коефіцієнт пересичення міжкристального розчину утфеля, внаслідок чого цукор з цього розчину викристалізовується на кристали цукру, що вже існують в утфелі.

Для проведення процесу додаткової кристалізації застосовується установка з чотирьох кристалізаторів, схема якої показана на мал. 4.

Мал. 4. Апаратурно-технологічна схема кристалізаційної установки III утфеля

Утфель з температурою 76-78 °С з вакуум-апаратів, що періодично діють, спускається в приймальну мішалку /, з якої безперервно поступає в перший кристалізатор 2. З протилежного кінця цього апарату утфель по перехідному жолобу перетікає в початок другого кристалізатора 3, з кінця цього апарату – в початок третього кристалізатора 4. Вода для охолоджування з початковою температурою 20 °С поступає в порожнистий вал третього кристалізатора 4 з кінця, протилежного входу утфеля. З іншого кінця вона виходить і поступає в другий кристалізатор, також в кінець, протилежний входу утфеля в цей апарат. Потім вода таким же чином проходить перший кристалізатор. Таким чином противоточного потоку утфеля, проходячи через кристалізатори, вода поступово охолоджує утфель від температури 70 °С (на початку першого кристалізатора) до 35 °С (в кінці третього кристалізатора), а сама нагрівається від температури 20 °С (на вході в третій кристалізатор) до 45 °С (на виході з першого кристалізатора).

З першого кристалізатора вода поступає в збірку 9, з якого вона насосом 8 подається в теплообмінник 7, де відбувається її охолоджування холодною водою. Після теплообмінника охолоджена циркулююча вода знов поступає в кінець третього кристалізатора.

Для того, щоб декілька знизити в'язкість утфеля перед центрифугуванням, він підігрівається до температури 40-45 °С. Для цього, з третього кристалізатора 4 він перетікає в четвертий кристалізатор 5, в теплообмінну поверхню якого подається гаряча вода (температурою 75 °С). Підігрітий утфель з цього кристалізатора поступає в розподільник 6, а з нього – на центрифуги. Розгойдування утфеля в кристалізаторах проводиться конденсатом із спеціальних мірників.

Існує декілька конструкцій кристалізаторів з штучним охолоджуванням, що відрізняються в основному пристроєм метальних механізмів і поверхонь теплообміну. До них відносяться кристалізатори з нерухомою поверхнею теплообміну у вигляді вертикальних трубчастих змійовиків і стрічковою мішалкою, з циліндровою і дисковою поверхнями теплообміну.

У вітчизняній промисловості найбільш поширений кристалізатор ПМК-30 (мал. 5) з дисковою поверхнею теплообміну.

Мал. 5. Кристалізатор ПМК-30

Цей кристалізатор має теплообмінну поверхню, що обертається, у вигляді тонких дисків. Завдяки цьому утфель чинить лише незначний опір поверхні теплообміну, а кристалізатор володіє великим коефіцієнтом теплопередачі. Зниження температури утфеля в такому кристалізаторі відбувається поступово, що перешкоджає утворенню нових дрібних кристалів цукру («мука»), і відбувається лише зростання вже наявних кристалів. Укріплені на дисках лопаті перемішують утфель, перешкоджаючи осіданню кристалів на дно кристалізатора.

Кристалізатор складається з горизонтального ночвоподібного корпусу 14, в якому в передньому 2 і задньому 8 підшипниках з частотою 0,011 с-1 (0,65 об/хв) обертається порожнистий вал 16, на кінцях якого усередині встановлені глушки 4 і 11. На валу укріплено дві перемішуючі лопаті 17 і 6 і дванадцять елементів теплообміну (дисків) 15 загальною площею поверхні 52 м2. Вхід і вихід води з дисків проводиться через ніппелі. На дисках встановлені перемішуючі лопаті 13. Диски сполучені між собою зовнішніми перехідними трубками 12 так, що вода проходить через них послідовно. Диски мають секторні вирізи і встановлені на валу так, що кожен подальший диск повернений своїм вирізом на 180° по відношенню до попереднього. Таким чином, якщо вирізи всіх парних дисків в даний момент обернені вниз, то непарних – вгору. При цьому забезпечується прохід утфеля уздовж апарату.

Утфель поступає в кристалізатор зверху в лівий кінець його і просувається уздовж нього в протилежний кінець. Тут встановлена перегородка 5, яка з правою торцевою стінкою апарату утворює спускову секцію. У цій торцевій стінці корпусу зроблений отвір, до країв якого під'єднується жолоб для переходу утфеля з цього кристалізатора в іншій. Для остаточного спуску утфеля з апарату в нижній частині правої торцевої стінки є отвір, що закривається шибером 10 з ручним рейковим механізмом 9.

Протилежно руху утфеля рухається вода, що охолоджує, тиском 0,15 Мпа (1,5 кгс/см2). Вона по патрубку 7 через підшипник 8 входить в правий кінець валу. Тут перед заглушкою 11 у валу є отвір, з якого вода по перехідній трубці 12 поступає в перший диск. Перетікаючи по таких трубках з диска в диск, вода через отвір перед заглушкою 4 поступає в протилежний кінець валу і через підшипник 2 і патрубок 1 віддаляється з апарату.

Привід валу з частотою 0,011 с-1 (0,65 об/хв) здійснюється від електродвигуна 20 потужністю 4 кВт через редуктор 19 і передачу, що складається з черв'яка 21 і черв'ячного колеса 22. Зчленування редуктора з електродвигуном і черв'яком проводиться муфтами. За відсутності електроенергії черв'як провертається уручну механізмом 18. Масло для мастила підшипників подається масельничками 3. Повна місткість кристалізатора 32 м3, корисна місткість 30 м3, маса 10,3 т. Випускається кристалізатор ПМК-45 повною місткістю 45 м3 для заводів великої потужності. Замість дисків він має теплообмінні елементи у вигляді концентрично розташованих труб. Корисна місткість кристалізатора 41 м3, частота обертання валу 0,011 с-1 (0,65 об/ мін), потужність електродвигуна 7,5 кВт, довжина 9620 мм, ширина 2765 мм, висота 3315 мм, маса 16,2 т.

Диск кристалізатора ПМК-30 (мал. 6, а) складається з двох листів 4 і 12, стягнутих між собою бобишками 5. Внутрішня товщина диска 16 мм. Між листами встановлено дві фігурні перегородки 2 і 3, службовці для додання потоку води в диску необхідного напряму (напрям руху води показаний стрілками). У перегородці 2 є отвір 1 для виходу повітря. Вода поступає в диск через ніпель 9, а виходить через ніпель 13.

У диску є секторний виріз. Щілини секторного вирізу закриті прутками 8, в яких знаходяться бобишки 6 з пробками у для випуску води з диска. На краю вирізу диска встановлена пластина 14 для кріплення перемішуючої лопаті. За допомогою хомутів 10 диск зміцнюється на валу 11 кристалізатора.

Правий підшипник (мал. 6, би) кристалізатора ПМК-30 складається з чавунного корпусу 5, своїм фланцем що кріпиться до торцевої стінки 7 кристалізатора. У корпусі знаходиться чавунна втулка 6, провертання якої запобігає гвинтом 14. Прядивне сальникове набивання 13 ущільнюється переміщенням по шпильках 9 корпусів 11 сальника, до фланця якого за допомогою шпильок 12 кріпиться трубопровід води. Вода через отвір в цьому фланці і канал в цапфі, що обертається, 10 потрапляє всередину полого валу 1 кристалізатора. Вал з цапфою з'єднується за допомогою фланців 3 і 4, між якими знаходиться прокладка 2. Фланець 4 обертається щодо корпусу 5 підшипника. Мастило підшипника проводиться маслом з масельнички 8.

Мал. 6. Вузли кристалізатора ПМК-30: а – диск; би – правий підшипник

Для охолоджування води, що поступає на батарею кристалізатора, застосовується горизонтальний теплообмінник типу «труба в трубі». Між перехідними коробками теплообмінника затиснуті: труби зі встановленими в них трубками. Гаряча вода, що виходить з кристалізаторів, входить в теплообмінник, протікаючи в міжтрубному просторі, виходить охолодженою і прямує в кристалізатори. Холодна вода з кінця, протилежного входу гарячої води, поступає у внутрішні трубки теплообмінника. Таким чином, здійснюється протитечія холодної і гарячої води. Площа поверхні теплообміну 13,4 м2^, маса 0,6 т.

Обслуговування кристалізаційної станції III утфеля полягає в підтримці рівня утфеля в кристалізаторах, який повинен бути на 150-200 мм нижче за верхнє положення перемішуючих елементів, в регулюванні інтенсивності падіння температури утфеля зміною кількості води, що охолоджує, зміст кристалічного цукру в утфелі і коефіцієнтів пересичення міжкристального оттеку, в регулюванні підігріву утфеля перед фугуванням.