Лабораторная работа № 4

2. Роторы для фасования жидкостей

2.2. Определение времени наполнения тары

1. Цель и задачи работы.

- изучить основы расчета времени наполнения тары в роторных машинах для фасования жидкостей;

- выполнить соответствующий расчет.

2. Общие положения (теоретические сведения).

В зависимости от типа используемого дозатора время наполнения бутылки будет различным.

Гидравлический расчет разливочного автомата сводится к определе­нию времени слива жидкости в бутылку, что является главным показа­телем пропускной способности разливочного устройства машины.

Теоретический расход жидкости, вытекающей через отверстие в дне сосуда,

, (1)

где – коэффициент расхода; – площадь сечения отверстия для выхода жидкости, м²; g – ускорение силы тяжести, м/с²; — высота столба жидкости, м; р₁ – давление газа над жидкостью в расходном резервуаре или в наполнительном приборе, Па; р₂ – давление газа в бутылке, Па; – удельный вес жидкости, кг/м³.

Каждый разливочный или дозировочный прибор машины имеет каналы для жидкости и газа. В процессе наполнения бутылки жидкость вытесняет из ее полости воздух (а при розливе шампанского — углекислый газ), который отводится через газопровод в расходный резервуар. Вытесняемый из бутылки воздух встречает сопротивление в газовом канале и на выходе. Это вызывает повышение давления газа и, следовательно, уменьшение производительности прибора. Поэтому при определении производительности прибора следует учитывать не только коэффициент расхода жидкостного канала, но и коэффициент расхода газопровода.

Расход вытесняемого из бутылки газа:

, (2)

где – удельный вес газа, кг/м³ (принимаем кг/м³); – площадь сечения отверстия для выхода жидкости, м²; – коэффициент расхода, определяемый выражением

. (3)

Влияние сопротивлений в газовых каналах на производительность разливочной системы или снижение расхода сливной системы может быть выражено уравнением:

. (4)

Давление воздуха в бутылке р₂:

. (5)

Давление газа в расходном резервуаре:

. (6)

Расход жидкости с учетом изменения давления:

. (7)

Гравитационный метод розлива может осуществляться с дозированием жидкости по объему или по уровню. В зависимости от способа дозировки время наполнения бутылки одним и тем же объемом жидкости изменяется,

Если в сосуде уровень жидкости меняется, то время наполнения бутылки жидкостью:

, (8)

где V – объем одной бутылки, м³.

Если в сосуде поддерживается постоянный уровень жидкости, что характерно для случая дозирования жидкости по уровню:

, (9)

Когда поперечное сечение сосуда, например, дозировочного прибора, изменяется по высоте, приведенные формулы неприменимы. В этом случае задача решается графо-аналитическим методом (в работе не рассматриваем).

Уравнения (8) и (9) распространяются на случаи истечения жидкости из отверстий в тонкой стенке днища сосуда. При этом струя преодолевает лишь местное сопротивление в отверстии тонкой стенки.

Наполнительные приборы разливочных автоматов имеют насадки (патрубки) различной длины и формы, через которые сливается жидкость.

В насадке возникают гидравлические сопротивления, вызывающие потерю напора и оказывающие влияние на скорость истечения жидкости, а, следовательно, и на расход. Это следует учитывать при расчете.

Длина насадка зависит от глубины ввода его в бутылку. Для формирования и изменения направления струи отверстие для выхода жидкости в насадке выполняется различной формы: треугольное, дающее треугольную струю; кольцевое, создающее струю в форме «шатра», стекающую по внутренним стенкам бутылки тонкой пленкой, и др.

С овременные распространенные разливочные автоматы построены по одной из двух гидравлических схем слива жидкости в бутылки – схеме 1 (рис. а) и схеме 2 (рис. б).

Рис. Схемы к расчету насадок при дозировании жидкости по уровню (а) и по объему (б)

Схема 1. Гравитационный метод розлива с дозированием жидкости по уровню. Режим движения жидкости – установившийся. Напор постоянный.

Время наполнения бутылки:

, (10)

где – действующий напор; – площадь поперечного сечения выходного отверстия насадка.

Схема 2. Гравитационный метод розлива с дозированием жидкости по объему. Режим движения жидкости – неустановившийся. Напор переменный.

Время наполнения бутылки:

, (11)

где , – начальный и конечный напоры; F – площадь сечения мерного стакана.

3. Объекты исследования, оборудование, материалы и наглядные пособия.

Автоматические роторные машины и линии для фасования жидких пищевых продуктов, особенности их расчета.

4. Задание на работу (рабочее задание).

Для проведения работы бригаде студентов предоставляются методические указания, а преподаватель иллюстрирует основные теоретические сведения эскизами на доске. Каждый студент обязан принять участие в работе, оформить отчет и рассчитать основные параметры роторных машин для фасования в соответствии с заданием.

Недостающие данные взять из справочной литературы..

5. Ход работы (порядок выполнения работы).

Выполнение работы заключается в расчете роторных машин для фасования жидких пищевых продуктов.

Порядок выполнения работы.

5.1. Подробно изучить основные теоретические сведения (п. II).

№ вар.	П, шт./мин	V, л	по объему					по уровню
			с ковшовым дозатором			с клапанным дозатором		при атмосферном давлении			под давлением
			D, м	H, м	, м	, м		h, м		, м		, кг/м3
1	180	0,75	0,070	0,20	0,010	0,010	0,45	0,12	0,60	0,008	0,55	900
2	200	1,00	0,075	0,25	0,012	0,012	0,50	0,15	0,65	0,016	0,60	880
3	100	0,25	0,080	0,30	0,014	0,014	0,55	0,12	0,45	0,020	0,65	1050
4	80	0,50	0,085	0,20	0,008	0,008	0,60	0,15	0,50	0,015	0,45	870
5	120	0,75	0,090	0,25	0,016	0,016	0,65	0,12	0,55	0,013	0,50	1100
6	150	1,00	0,070	0,30	0,020	0,020	0,45	0,15	0,60	0,009	0,55	1020
7	180	0,25	0,075	0,20	0,015	0,015	0,50	0,12	0,65	0,011	0,60	1045
8	200	0,50	0,080	0,25	0,013	0,013	0,55	0,15	0,45	0,008	0,65	1010
9	100	0,75	0,085	0,30	0,009	0,009	0,60	0,12	0,50	0,016	0,55	1020
10	80	1,00	0,090	0,20	0,011	0,011	0,65	0,15	0,55	0,020	0,60	1035
11	120	0,25	0,070	0,25	0,010	0,010	0,45	0,12	0,60	0,008	0,65	920
12	150	0,50	0,075	0,30	0,012	0,012	0,50	0,15	0,65	0,016	0,45	970
13	180	0,75	0,080	0,20	0,014	0,014	0,55	0,12	0,45	0,020	0,50	940
14	200	1,00	0,085	0,25	0,008	0,008	0,60	0,15	0,50	0,015	0,55	1015
15	100	0,25	0,090	0,30	0,016	0,016	0,65	0,12	0,55	0,013	0,60	1060
16	80	0,50	0,070	0,20	0,020	0,020	0,45	0,15	0,60	0,009	0,65	870
17	100	0,75	0,075	0,25	0,015	0,015	0,50	0,12	0,65	0,011	0,55	1100
18	120	1,00	0,080	0,30	0,013	0,013	0,55	0,15	0,45	0,008	0,60	1020
19	120	0,25	0,085	0,20	0,009	0,009	0,60	0,12	0,50	0,016	0,65	1045
20	150	0,50	0,090	0,25	0,011	0,011	0,65	0,15	0,55	0,020	0,45	870

5.2. Рассчитать конструкции роторных машин для фасования жидких пищевых продуктов.

6. Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

- название работы;

- цель работы;

- расчет роторных машин для фасования жидких пищевых продуктов.

7. Список использованных источников.

1. Зайчик Ц.Р. Технологическое оборудование винодельческих предприятий. М.: Агропромиздат, 1988. 351 с.

2. Харитонов Н.Ф. Автоматы и поточные линии розлива вин. М.: Машиностроение, 1967. 248 с.