Зміст
1. Будова і принцип дії багатоходового кожухотрубного підігрівача
2. Будова і принцип дії ротаційного пресу для рафінаду. Недоліки і переваги
3. Будова і принцип дії горизонтальної мішалки-кристалізатора
1. Будова і принцип дії багатоходового кожухотрубного підігрівача
Нагрів рідких продуктів цукрового виробництва здійснюється в підігрівачах за допомогою теплоносія – пари або гарячої води.
Підігрівачі бувають поверхневими (у яких тепло передається через поверхню нагріву – металеву стінку, що розділяє продукт, що нагрівається, і теплоносій) і контактними (у яких продукт нагрівається при безпосередньому контакті з теплоносієм).
Поверхневі підігрівачі можуть бути сорочковими (парові камери похилого шнекового дифузійного апарату), кожухотрубними одноходовими (калоризатори дифузійної батареї) і багатоходовими (підігрівачі дифузійного і сатурованих соків), пластинчастими (плоскі і спіральні), погрузними (змійовики в збірках і мішалках).
До контактних підігрівачів відносяться, наприклад, опарювателі стружки, барботери в збірках і мішалках, струменеві і конденсаційні підігрівачі води.
Питому витрату тепла (у Дж на 100 кг буряка) на нагрів продуктів цукрового виробництва визначають по формулі
де – коефіцієнт, що враховує втрати тепла в навколишнє середовище [для поверхневих підігрівачів (окрім змієвикових) ; для контактних [змієвикових підігрівачів ];
– кількість продукту % до маси буряка;
– питома теплоємність продукту, що підігрівається, Дж/(кг°С) [для води Дж/(кг°С); для соків Дж/(кг°С); для сиропу Дж/(кг°С)];
– кінцева температура продукту °С;
– початкова температура продукту °С.
Витрату пари (у % до маси буряка) на нагрів продуктів знаходимо по формулах:
для поверхневих підігрівачів
;
для контактних підігрівачів
де – ентальпія гріючої пари, Дж/кг;
– теплоємність конденсату гріючої пари, Дж/(кг°С);
– температура конденсату °С;
– кінцева температура продукту °С.
Для нагрівання рідин, що мають кислу реакцію (дифузійний сік, компресова вода), застосовують багатоходові трубчасті підігрівачі твань ПДС. Для рідин, що мають лужну реакцію (сатуровані соки, сироп, що сульфітуються), застосовуються багатоходові трубчасті підігрівачі типу ПСС. Обидва ці типу підігрівачів конструктивно однакові і відрізняються лише матеріалом, з яких виготовлені нагрівальні трубки. Багатоходовою трубчастий підігрівач типу ПДС (мал. 1) складається із сталевого циліндрового корпусу 11, закритого кришкою 7 і днищем 10, які шарнірно сполучені з корпусом. Для полегшення відкриття кришка і днище сполучені між собою штангою 22 і можуть одночасно відкриватися і закриватися гвинтовим пристроєм 21. До корпусу кришка і днище притискаються відкидними болтами 23. Підігрівачі старих конструкцій гвинтового пристрою не мали.
Усередині корпусу знаходяться верхня 19 і нижняя 24 трубні грати, в які ввальцовані трубки 16. У підігрівачах типу ПСС для продуктів з лужною реакцією застосовують безшовні трубки з вуглецевої сталі, в підігрівачах типу ПДС для продуктів з кислою реакцією – трубки електрозварювань з неіржавіючої сталі.
Камери 17 і 25, утворені просторами між трубними гратами, кришкою і днищем, розділені за допомогою перегородок 12 на секції (ходи). Їх число завжди парне (у підігрівачах типу ПДС 10 секцій). Завдяки перегородкам 12 рідина, що нагрівається, кілька разів міняє напрям свого руху і послідовно проходить всі пучки труб. Внаслідок цього швидкість рідини в таких підігрівачах велика (1,2-1,8 м/с) і вони володіють високим коефіцієнтом теплопередачі.
Мал. 1. Багатоходовою трубчастий підігрівач типу ПДС
Підігрівач має два двохклапанні обхідні вентилі 5 і 13 (підігрівач типу ПСС має один вентиль). Коли обидва клапани вентиля 5, керовані одним шпінделем 14, відкриті, рідина поступає у вентиль з одного боку через патрубок 4 і, пройшовши всі ходи підігрівача, відводиться через патрубок 9 з Іншою. Коли клапани закриті, рідина, не потрапляючи в підігрівач, проходить через вентиль. Таким чином, є можливість подавати рідину, минувши будь-який підігрівач. З вентиля рідина по пучку труб в секції І піднімається вгору, переходить в пучок секції ІІ, у нім опускається вниз, переходить в пучок секції ІІІ, піднімається вгору і т.д. (секції IV-X). У непарних секціях рідина рухається від низу до верху, в парних – зверху вниз. Відведення рідини з підігрівача здійснюється з нижньої камери через той же вентиль. У підігрівачах старої конструкції, в яких вхід і вихід рідини знаходяться вгорі, вона в непарних ходах рухається зверху вниз, а в парних – від низу до верху. При відкритих за допомогою шпінделя 15 клапанах вентиля 13 і закритих клапанах вентиля 5 в підігрівач поступає сік I сатурації, що володіє абразивними властивостями, або розчини соди і соляної кислоти для очищення підігрівача від накипу.
Гріюча пара в підігрівач подається через патрубок 6. Гази, що не конденсуються, з верхньої частини парової камери збираються в кільцевий колектор 18 і відводяться через патрубок 8. Конденсат з нижньої частини парової камери перетікає в колектор 3 і відводиться через зворотний клапан 2.
Для контролю температури і тиску рідини на вході і виході її встановлюють термометри і манометри. У кришці і днищі є краники 20 і 26. Верхній краник відкривають для випуску повітря при наборі підігрівача рідиною під час його включення, нижній – при остаточному спуску рідини з підігрівача. По лотку 1 рідину зливають в приймальну воронку.
Активна довжина трубок всіх типорозмерів підігрівачів складає 3500 мм. Найбільший робочий тиск в соковій камері підігрівачів складає 0,6 Мпа (6 кгс/см2), в паровій – (0,3 Мпа (3 кгс/см2).
2. Будова і принцип дії ротаційного пресу для рафінаду. Недоліки і переваги
Преси можуть бути дисковими (з одностороннім і двостороннім пресуванням) і ротаційними. На дисковому пресі з двостороннім пресуванням і ротаційному пресі виходить рафінад у вигляді окремих шматочків, а на дисковому пресі з одностороннім пресуванням – у вигляді окремих шматочків або брусків. Основний вид бруска має розміри 23х23х184 мм і масу 125 г в сухому вигляді, що дає можливість формувати напівкілограмові пачки з чотирьох розколених на шматочки брусків, а кілограмові – з восьми. Для упаковки коленого цукру в пачки по 1 кг на лініях ПЛР матриці преса випускаються для отримання бруска розмірами 18х24х150 мм.
Незалежно від конструкції преса, для наповнення матриць кашкою застосовують так звану набивну коробку. Коробка є відкритою зверху і знизу прямокутну ємкість. Нижня частина коробки примикає до пресу, а до верхньої її частини приєднується бункер для кашки. У нижній частині коробки за допомогою шестерень обертаються валики з штифтами. На один з валиків насаджена зірочка, через яку всі вони приводяться в рух. Штифти, що обертаються, сприяють набиванню матриць рафінадною кашкою.
На вітчизняних заводах працюють в основному дискові преси одностороннього пресування малої і великої моделей. На зарубіжних заводах застосовуються преси і двостороннього пресування. Найбільше розповсюдження знайшов прес малої моделі. Дисковим такий прес називається тому, що одній з основних частин його є горизонтальний диск (круг) з симетрично розташованими чотирма вікнами-вирізами. У ці вікна вставлені матриці, рухомим дном яких служать пуансони. Диск обертається в горизонтальній площині на вертикальній осі.
Основними вузлами дискового преса малої моделі є: набивна коробка; диск з матрицями, пуансонами і іншими деталями, призначеними для виконання всіх стадій процесу пресування; механізм виштовхування брусків рафінаду з матриць; механічний стіл (при індивідуальній установці преса) для приймання порожніх сушильних планок, наповнення їх сирими брусками і переміщення планок; механізм для очищення пуансонів від прилиплого цукру; привід і трансмісія; чавунна фундаментна плита для монтажу деталей преса.
При обробленні брусків рафінаду на дискових пресах утворюється багато відходів. Якщо ж на дисковому пресі отримують шматочки, то при зрушенні їх з преса на сушильну планку вони в більшості випадків деформуються. Цих недоліків позбавлені ротаційний прес і дисковий прес з двостороннім пресуванням.
При порівняно невеликих габаритах ротаційного преса продуктивність його складає до 100 т в добу рафінаду у вигляді шматочків з рівними поверхнями всіх граней. Проте рафінад, що отримується на ротаційних пресах, менш міцний (так званий «швидкорозчинний»).
Ротаційний прес фірми «Шамбон» (мал. 2) працює таким чином. Рафінадна кашка, що направляється на пресування, поступає в бункер над пресом. Для подальшого просування кашки в прес під бункером встановлена набивна коробка 2, забезпечена горизонтальними валиками 3 з штифтами. Основною частиною преса продуктивністю 50 т рафінаду в добу є що обертається з частотою 0,15 с-1 (9 об/хв) на горизонтальному валу барабан (ротор) 8, складається з двадцяти блоків 7 з 36-45 осередками пуансонів 5 і матриць 4 в кожному блоці. Таким чином, ротор преса має 720-900 осередків.
Усередині барабана розташовані нерухомі пази, по яких рухаються ролики, що знаходяться на валиках блоків пуансонів. До цих валиків прикріпляються всі пуансони блоку. При обертанні барабана ролики, проходячи по черзі по пазах барабана, переміщають валики блоків в осьовому напрямі. Завдяки цьому досягаються переміщення в тому ж напрямі пуансонів кожного блоку і пресування рафінадної кашки, що поступає в матриці з набивної коробки у момент проходження під нею блоків. У момент пресування цукру до барабану, що обертається, із зовнішнього боку притискається бронзова плита 1.
Мал. 2. Ротаційний прес фірми «Шамбон»:
а – схема пресування; б – загальний вигляд
Цукор з ротаційного преса потрапляє на алюмінієві касети, просувні ланцюговим конвеєром. При проходженні блоків над касетами пуансони продовжують своє просування вперед під дією пружинних молотків, завдяки чому спресований рафінад виштовхується на рухомою під пресом касету.
На поверхні пуансона після виштовхування шматочка рафінаду залишаються кристали цукру. Ці кристали очищаються з пуансонів нейлоновою щіткою, що обертається, 6. Після очищення поверхня пуансонів натирається за допомогою спеціального механізму бруском стеарину, змішаного з маргарином. Потім механічною щіткою віддаляється надмірно нанесена маса.
Привід преса здійснюється через клиноремінну передачу від електродвигуна потужністю 11 кВт з регульованою частотою обертання. За кожен оборот барабана пресується 720-900 шматочків цукру масою по 5,5 г розмірами 27,3х17,4х11,1 мм.
Всі зовнішні рухомі частини рафінадних пресів повинні бути надійно захищені. Огорожі повинні володіти необхідною жорсткістю, легко зніматися. Чищення деталей преса і його розбирання-збірку можна проводити тільки при вимкненому електродвигуні, Роботи по чищенню пуансонів, матриць і інших деталей диска або барабана преса можна проводити лише при вимкненому пресі. Необхідно приймати заходи для запобігання травмуванню робочих, обслуговуючих преси.
Технічна норма продуктивності преса по рафінаду (у т/доб) визначається по формулі
,
де – маса сирого шматка або бруска, г;
– число пресувань в хвилину;
– число брусків або шматків при кожному пресуванні;
– тривалість роботи преса в добу, мін;
– відношення кількості товарного рафінаду до маси спресованого .
Для ротаційних пресів і пресів з двостороннім пресуванням число пресувань в хвилину приймається рівним числу оборотів преса. Число шматочків при кожному пресуванні для цих пресів приймається рівним кількості матриць преса.
Рафінад, що отримується з вологої кашки пресуванням, не задовольняє підвищеним вимогам до його якості.
З метою усунути недоліки пресованого рафінаду (неправильна форма шматочків від коління, відсутність блиску на поверхні шматків і ін.) в Швеції була запропонована і випускається установка для ущільнення і формування рафінаду за допомогою вібрації. Така автоматизована установка випускає швидкорозчинний рафінад абсолютно правильної форми, з блискучою поверхнею унаслідок незруйнованих кристалів цукру з точною масою окремих шматочків.
3. Будова і принцип дії горизонтальної мішалки-кристалізатора
Для прийому I і II утфеля застосовується утфелезмішувалка РОЗУМ-1, показана на мал. 3. У її ночвоподібному сталевому корпусі 9 в підшипниках ковзання 3 з частотою 0,011 с-1 (0,65 об/хв) обертається вал 4 із спіральними встановленими на нім лопатями 6 і витками 5 із сталевої стрічки, що доходять майже до напівциліндрового днища мішалки. Привід мішалки здійснюється від електродвигуна 11 потужністю 4 кВт через редуктор 1 і передачу, що складається з черв'яка 12 і черв'ячного колеса 2.
Утфель подається через верх мішалки, стрічковим витком переміщається уздовж мішалки і виходить через отвір, що закривається шибером 8 з ручним приводом 7.
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 відно
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.
Кристалізацію необхідно проводити так, щоб росли вже наявні в утфелі кристали, а нові не з'являлися, тобто не утворювалася б кристалічна «мука», яка утрудняє фугування. Для цього кристалізація проводиться при коефіцієнтах пересичення 1,20-1,25. Якщо в процесі кристалізації коефіцієнт пересичення значно підвищується, то необхідно уповільнити процес охолоджування, зменшивши кількість води, що охолоджує.
Оскільки з пониженням температури утфеля в'язкість його різко збільшується, то для зниження в'язкості утфель необхідно розгойдати водою температурою, рівній температурі утфеля. Вся кількість води для розгойдування утфеля, як правило, вводять у відсік, відокремлений зануреною в утфель перегородкою в кінці другого або початку третього кристалізатора, в місці, де температура утфеля складає 60-65 °С.
У всіх випадках припинення обертання метальних механізмів (зупинка двигуна, поломка зубів шестерень і ін.) необхідно припинити подачу води, що охолоджує, в кристалізатори. У разі сильного загусання утфеля він може бути розігрітий подачею в поверхню теплообміну гарячої води.
Для проведення процесу афінації жовтого цукру III утфеля застосовується аффінаційна мішалка ПМА-5,5 (мал. 7). Мішалка складається з трьох відділень 2, 5 і 6. Відділення 5 я 6 розділені перегородкою, що не доходить до дна. Що поступає зверху у відділення 6 цукор перемішується з тим, що поступає сюди ж розбавленим до 75% СВ першим оттеком I утфеля за допомогою ряду лопатей 7, укріплених на двох валах 4, таких, що обертаються в різні боки. Потім маса переходить у відділення 5, де цукор перемішується протягом тривалішого часу, причому тут і відбувається найефективніше процес афінації. Цукор пересувається по напряму вихідного патрубка 9 за допомогою стрічкових шнеків 17 і лопатей 15, укріплених на валах 4, таких, що обертаються з частотою 0,25 с-1 (15 об/хв). Такий принцип подвійного перемішування забезпечує рівномірність і однакову щільність продукту (89-90% СВ).
Мал. 7. Аффінац
ій
нна мішалка ПМА-5,5.
Вали мішалки обертаються в підшипниках 1 і 8 і приводяться в дію електродвигуном 12 потужністю 3 кВт через редуктор 13 і шестерні 11 і 10, закриті кожухом 14. Регулювання тривалості афінації (в середньому 20 мін) здійснюється зміною за допомогою важеля 16 положень шибера 3. Мішалка встановлюється на опорних лапах, а її привід – на рамі. Повна місткість мішалки – 5,5 м3, маса 3,2 т. Випускається аффинационная мішалка АМД-6 принципово такій же конструкції. Вона має корисну місткість 5,3 м3, частоту обертання валів 0,091 с-1 (5,5 об/хв), електродвигун потужністю 7,5 кВт, довжину 5870 мм, ширину 2280 мм, висоту 1505 мм, масу 5,5 т.
З утфелезмішувачів, кристалізаторів і аффінационних мішалок утфель поступає в утфелераспределители, що розподіляють утфель по центрифугах. Комплектно з батареєю автоматизованих швидкохідних центрифуг типу ФПН поставляється утфеле-розподілювач, показаний на мал. 8.
Мал. 8. Утвелерозподілювач.
Ночвоподібний корпус 15 його має три або чотири (по числу центрифуг в комплектній батареї) патрубки 14, через яких утфель прямує в центрифуги. У розподільник утфель поступає зверху. Усередині корпусу в кінцевих 4 і 11 і проміжних 7 підшипниках ковзання, підтримуваних стягуваннями 20, з частотою 0,05 с-1 (3 об/хв) обертається вал 6 з насадженими на нім шкрябаннями 5. Мастило підшипників проводиться маслом, що поступає по трубках 8 з масельничок 3.
Для запобігання охолоджуванню утфеля корпус розподільника має сорочку 19, в яку по патрубку 9 подається гаряча вода.
Пройшовши сорочку, вода віддаляється з неї по патрубку 10.
Вал приводиться в обертання електродвигуном 30 потужністю 4,5 кВт через редуктор 29 і передачу, що складається з черв'яка 38 і черв'ячного колеса 2. Зчленування редуктора з черв'яком проводиться муфтою 36, осьове переміщення якої обмежене шайбою 35. Черв'як обертається в масляній ванні 41. Кінці валу 31 черв'яка обертаються в підшипниках ковзання 34 і в наполегливому шарикопідшипнику 32. Осьове переміщення валу черв'яка запобігає кільцем 37, закріпленим на валу гвинтом 33. Обертання черв'яка щодо валу запобігає шпонкою 39. Для спуску масла з ванни служить бобишка, що закривається пробкою 40. Для ручного провертання черв'яка служить рукоятка 42, насаджена на вал 31.
Спусковий патрубок 14 розподільника закривається шибером 25, переміщуваним гвинтом 28 за допомогою електродвигуна 18 потужністю 1,5 кВт через ланцюгову передачу 17. Електродвигун відключається в крайніх положеннях шибера за допомогою кінцевих вимикачів 27. Ручне переміщення шибера можливе за допомогою рукоятки 16 обертанням гвинта 28. До патрубка 14 кріпиться спусковий жолоб 26, що закривається шибером 24, штоком, що приводиться в рух, 23 пневматичні циліндри 22. Цей циліндр кріпиться до опорної конструкції 21 центрифуги.
Утвелерозподілювач спирається стійками 12 на балки, а електродвигун і редуктор встановлені на кронштейні 1. Для контролю температури утфеля служить термометр 13. Утвелерозподілювач, показаний на мал. 116, призначений для подачі утфеля в три центрифуги. Його повна місткість 3,3 м3, площа поверхні нагріву водяної сорочки 12,6 м2 і маса 3,8 т. Утвелерозподілювач для чотирьох центрифуг має загальну довжину 7700 мм, місткість 4,5 м3, площа поверхні нагріву 16,6 м2 і масу 4,7 т.
Для I утфеля на багатьох заводах застосовується також міксер-апарат, в якому об'єднані функції як мішалки, так і розподільника, завдяки чому знижується загальна висота установки «вакуум – апарати – центрифуги» і скорочуються втрати тепла під час переходу утфеля з одного апарату в іншій.
Розчинення жовтого цукру II утфеля і афінованого цукру в бурякоцукровому виробництві, білого, рафінадного і продуктових Сахаров в рафінадному виробництві здійснюється в клеровочних мішалках. На вітчизняних заводах в основному застосовується двохкотельна клеровочна установка, що складається з двох спарених мішалок.
Клеровочна мішалка (мал. 9) є вертикальним сталевим циліндровим корпусом 11, в центрі якого проходить вал 7 з насадженими на нім верхньою 10 і нижней 12 лопатями змішувального пристрою. Вал спирається на підп'ятник 13 і обертається з частотою 0,33 с-1 (20 об/хв). Привід валу здійснюється через муфту 4 від вертикального електродвигуна 6 потужністю 1,7 кВт і редуктор 5.
Мал. 9. Клеровочна мішалка.
Мішалка має подвійне дно: нижнє – суцільне і внутрішнє 1, виготовлене з штампованого сита з квадратними отворами 8x8 мм (живий перетин 50%). Жовтий цукор, що поступає в мішалку зверху через люк 15, потрапляє на ситчате дно і перемішується планками 2, привареними до нижньої лопаті 12. Отримана при перемішуванні і розчиненні цукру у фільтрованому соку II сатурації або воді клеровка через сито потрапляє в нижню секцію і через патрубок 17 віддаляється з мішалки. Цукор і особливо великі грудки його в нижню секцію потрапити не можуть, оскільки вони затримуються ситом. Сік або вода поступають в мішалку по патрубку 8. Для нагріву клеровки в нижній секції мішалки встановлений барботер 14, пара в який подається через патрубок 16. Гази, що не конденсуються, і пара відводяться через патрубок 18. Мішалка закрита кришкою 9, в якій є люк 3.
Такі мішалки працюють періодично. Спочатку готується клеровка в одній мішалці і готова викачується насосом з нижньої секції. Потім клеровку готують в другій мішалці. Ці дві мішалки, що періодично діють, можуть бути перекладені на безперервну, роботу. Для цього цукор подають тільки в одну мішалку і в ній готує клеровку підвищеної щільності (70-75% СВ). З нижньої секції цієї мішалки густа клеровка по перепускній трубі поступає в другий апарат, де щільність клеровки доводиться до нормальної (65% СВ). З другої мішалки нормальна клеровка викачується насосом на подальшу переробку.
За кордоном експлуатуються як вертикальні, так і горизонтальні клеровочні апарати.
У Польщі, наприклад, застосовується апарат горизонтального типу, що безперервно діє. Він є ночвоподібним корпусом, розділеним вертикальною ситчатою перегородкою на дві нерівні частини. У більшій секції обертається горизонтальний вал зі встановленим на нім стрічковим шнеком як змішувальний пристрій. У цю секцію подаються цукор і сік або вода. Підігрівши клеровки проводиться парою, що входить в парову сорочку. Клеровка фільтрується через сито і з другої секції віддаляється з апарату. Механічні домішки через край сита потрапляють на ситчатий лоток, з якого і віддаляються.
Перед початком роботи мішалок, кристалізаторів, розподільників слід перевірити місця мастила всіх частин, що обертаються, і переконатися в наявності мастила. Під час роботи необхідно стежити, щоб температура нагріву підшипників електродвигуна і редуктора не перевищувала 50 °С, а підшипників ковзання 60 °С. Не допускається попадання сторонніх предметів в робочу зону апарату. Необхідно остерігатися опіків гарячим продуктом.
При експлуатації всі відкриті елементи приводу, що обертаються, повинні бути захищені щитками. Ремонт апарату під час його роботи не вирішується. Перед пуском апарату необхідно дати попередження. Ремонт електродвигуна, приводу і пускової апаратури можна проводити тільки при вимкненій електромережі. Корпус електродвигуна повинен бути надійно заземлений.
Підшипники електродвигуна і редуктора набиваються мастилом двічі в сезон, а підшипники ковзання змащуються двічі в зміну. У черв'ячні передачі двічі в сезон заливається масло.
Приймальні утфелезмішувачі встановлюються під вакуум-апаратами уздовж них. Нижче утфелезмішувачів I і II утфелів, позаду фронту центрифуг, встановлюються утфелерозподілювач. Під приймальнею утфелезмішувачем III утфеля встановлюється батарея кристалізаторів, теплообмінник, збірка і насоси якої розташовуються, як правило, на першому поверсі. З кристалізаторів утфель самоплив поступає в утфелерозподілювач, встановлений позаду фронту центрифуг.
Аффінаційнна мішалка встановлюється на першому поверсі. Жовтий цукор III утфеля з центрифуг подається в неї шнеком, а готова аффінаційна маса подається з аффінационної мішалки насосом в утфелерозподілювач. Клеровочні мішалки і насоси до них встановлюються на першому поверсі.
Повна місткість утфелезмішувача (у м3
) розраховується по формулі
,
де – маса одного вару найбільшого вакуум-апарата даної кристалізації, т;
– щільність утфеля, кг/м3; для I утфеля кг/м3, для II утфеля – 1501 кг/м3, для III утфеля – 1505 кг/м3;
– коефіцієнт заповнення мішалки .
Повна місткість кристалізаторів III утфеля, аффінационних і клеровочних мішалок (у м3) визначається по формулі
,
де – кількість даного продукту % до маси буряка;
– щільність продукту, кг/м3; III утфеля рівна 1505 кг/м3, аффінационної маси – 1450, клеровки –1310 кг/м3 (при 65% СВ);
– тривалість процесу, мін; у кристалізаторах III утфеля мін (32 ч), в аффінационних і клеровочних мішалках – 20 мін;
– коефіцієнт заповнення апарату .
Повна місткість утфелерозподілювача (у м3) визначається по формулі
де – об'єм разового завантаження утфеля у всі центрифуги (з резервною) даної групи.
Приклад
. Визначити повну місткість аффінаційної мішалки для цукрового заводу потужністю 3000 т буряка в добу при кількості аффінаційної маси 5% до маси буряка.
м3.