Файл: Содержание Введение 2 Основы гидродинамики 3 Насосы в пищевом производстве 7 Заключение 16 Список использованных источников 17 Введение.docx

Содержание

Введение

В современном мире существует огромное число разных типов и масштабов производств. Кроме тех, что обычно ассоциируются со словом «промышленность» (машиностроение, энергетика, металлургия), существуют и менее масштабные производства, в которых тоже есть процессы и аппараты, оборудование и системы управления. Пищевая промышленность характеризуется особыми требованиями к работе оборудования, ведь это в буквальном смысле касается каждого из нас, так как надежность этого оборудования обеспечивает в том числе и безопасность выпускаемой продукции.

В пищевой промышленности осуществляются самые разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате химического взаимодействия претерпевают глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Наряду с химическими реакциями протекают физические (в том числе механические) и физико-химические процессы. К ним относятся: перемещение жидкостей и твердых материалов, их нагревание и охлаждение, разделение жидких и газовых неоднородных смесей, выпаривание растворов, сушка материалов и т.д.

Одна из самых крупных областей для снижения затрат, повышения безотказности и готовности производства связана с насосами. И, конечно, неудивительно, что многие руководители технического обслуживания в пищевой отрасли считают, что они должны «правильно овладеть основами», когда дело касается спецификации и технического обслуживания насоса; как правило, специалистам по ТОиР не хватает времени даже на то, чтобы решать повседневные проблемы производства, не говоря уже о принятии новых стратегий технического обслуживания.

1. 
   Основы гидродинамики
   

Гидродинамика - раздел гидравлики, в котором изучаются законы движения жидкости и ее взаимодействие с неподвижными и подвижными поверхностями.

Если отдельные частицы абсолютно твердого тела жестко связаны между собой, то в движущейся жидкой среде такие связи отсутствуют. Движение жидкости состоит из чрезвычайно сложного перемещения отдельных молекул.

---

Живым сечением ω (м²) называют площадь поперечного сечения потока, перпендикулярную к направлению течения. Например, живое сечение трубы - круг (рис.1, а); живое сечение клапана - кольцо с изменяющимся внутренним диаметром (рис.1, б).


Рисунок 1. Живые сечения: а - трубы, б - клапана
Смоченный периметр χ ("хи") - часть периметра живого сечения, ограниченное твердыми стенками (рис.2, выделен утолщенной линией).



Рисунок 2. Смоченный периметр
Для круглой трубы



если угол в радианах, или



Расход потока Q - объем жидкости V, протекающей за единицу времени t через живое сечение ω.



Средняя скорость потока υ - скорость движения жидкости, определяющаяся отношением расхода жидкости Q к площади живого сечения ω



Поскольку скорость движения различных частиц жидкости отличается друг от друга, поэтому скорость движения и усредняется. В круглой трубе, например, скорость на оси трубы максимальна, тогда как у стенок трубы она равна нулю.

Гидравлический радиус потока R - отношение живого сечения к смоченному периметру



Течение жидкости может быть установившимся и неустановившимся. Установившимся движением называется такое движение жидкости, при котором в данной точке русла давление и скорость не изменяются во времени

υ = f(x, y, z)

P = φ f(x, y, z)

Движение, при котором скорость и давление изменяются не только от координат пространства, но и от времени, называется неустановившимся или нестационарным.

υ = f₁(x, y, z, t)

P = φ f₁(x, y, z, t)

Линия тока (применяется при неустановившемся движении) это кривая, в каждой точке которой вектор скорости в данный момент времени направлены по касательной.

---

Трубка тока - трубчатая поверхность, образуемая линиями тока с бесконечно малым поперечным сечением. Часть потока, заключенная внутри трубки тока называется элементарной струйкой.


Рисунок 3. Линия тока и струйка
Течение жидкости может быть напорным и безнапорным. Напорное течение наблюдается в закрытых руслах без свободной поверхности. Напорное течение наблюдается в трубопроводах с повышенным (пониженным давлением). Безнапорное - течение со свободной поверхностью, которое наблюдается в открытых руслах (реки, открытые каналы, лотки и т.п.). В данном курсе будет рассматриваться только напорное течение.



Рисунок 4. Труба с переменным диаметром при постоянном расходе
Из закона сохранения вещества и постоянства расхода вытекает уравнение неразрывности течений. Представим трубу с переменным живым сечением (рис.4). Расход жидкости через трубу в любом ее сечении постоянен, т.е. Q₁=Q₂= const, откуда

ω₁υ₁ = ω₂υ₂

Таким образом, если течение в трубе является сплошным и неразрывным, то уравнение неразрывности примет вид:

2. 
   Насосы в пищевом производстве
   

Пищевые насосы — это класс промышленных насосов, предназначенных для перекачки пищевых жидкостей, таких как питьевая вода, молоко, соки, подсолнечное масло, пиво, вино, спирт и др.

Пищевые насосы изготавливаются, как правило, из нержавеющей стали, которые не оказывают на перекачиваемую среду окисляющих и иных воздействий. Пищевые насосы работают в широком диапазоне температур и и со средами различных степеней вязкости. Также существуют специальные пищевые насосы во взрывозащищенном исполнении. Такие пищевые насосы подходят для перекачивания спирта и водки. На пищевых насосах для вязких жидкостей можно перекачивать к примеру творожные массы мороженое, и прочие пищевые среды под аналогичную консистенцию. Особенностью пищевых насосов является то, что они обеспечивают высокую продуктивность при малых потерях вещества, а основным преимуществом то, что они просты в эксплуатации и легко подвергаются чистке от перекачиваемого продукта.

---

В России рынок пищевых насосов представлен следующими брендами: Grundfos, Бецема, Катайский насосный завод, Ливгидромаш, ЭНЕРГО, Санкт-Петербургские насосы, Ливнынасос, Агромаш, Агротехнасос, Кристалл, Воронежпродмаш, Промбиофит, Технология, Пищевые насосы, AlphaDynamic, CSF Inox, Ермак, Ареопаг, ТОР и многие другие.

Основные типы пищевых насосов



Рисунок 5. Пластинчатый (шиберный) насос
Рабочий орган пластинчатого (шиберного) насоса выполнен в виде эксцентрично расположенного ротора, имеющего продольные радиальные пазы, в которых скользят плоские пластины (шиберы), прижимаемые к статору центробежной силой. Во время работы на всасывающей стороне образуется разрежение и перекачиваемая масса заполняет пространство между пластинами и далее вытесняется в нагнетательный патрубок.

Пластинчатый насос предназначен для перекачивания вязких, пластичных масс (глазурь, пюре, патока, пралиновые массы, сгущеное молоко).



Рисунок 6. Шестеренный (шестеренчатый) насос
Принцип действия шестеренного насоса состоит в использовании двух вращающихся шестерен, которые выходят из зацепления со стороны всасывающего отверстия насоса, в результате чего образуются пустоты, заставляющие атмосферное давление вталкивать жидкость в камеру насоса. Жидкость транспортируется во впадинах между зубьями шестерен по обеим сторонам серповидного элемента к выпускному отверстию, где шестерни вновь приходят в зацепление, выталкивая жидкость.



Рисунок 7. Поршневые (плунжерные) насосы
Принцип работы поршневого насоса заключается в след за счет поступательного движения поршня в рабочей камере насоса создаётся разрежение, — происходит всасывание жидкости из подводящего (всасывающего) трубопровода. При движении в обратном направлении на всасывающем трубопроводе закрывается клапан, предотвращающий протечку жидкости обратно, и открывается клапан на нагнетательном трубопроводе, который был закрыт при всасывании. Туда вытесняется жидкость, которая находилась под поршнем, и процесс повторяется.

---

Рисунок 8. Роторные насосы
Роторные насосы являются насосами вытеснительного типа, однако захват и перекачка жидкости обеспечиваются вращательным, а не возвратно-поступательным движением рабочего органа. В отличие от центробежных, в роторных насосах увеличение энергии перекачиваемой жидкости происходит не за счет центробежных сил.



Рисунок 9. Мембранный насос



Мембранный насос — объёмный насос, рабочий орган которого — гибкая пластина (диафрагма, мембрана), закреплённая по краям. Пластина изгибается под действием рычажного механизма или в результате изменения давления воздуха или жидкости, выполняя функцию, эквивалентную функции поршня в поршневом насосе. Сжатый воздух, проникающий за одну из мембран, заставляет её сжиматься и продвигать жидкость в отверстие выхода. В это время вторая мембрана напротив создаёт вакуум, всасывая жидкость.

После прохождения импульса пневматический коаксиальный обменник меняет направление сжатого воздуха за вторую мембрану и процесс повторяется с другой стороны.



Рисунок 10. Перистальтический насос



Перистальтический насос — насос для перекачки жидкостей, текущих по гибким трубкам. Принцип действия основан на том, что ролики передавливают трубку с жидкостью, и двигаясь вдоль трубки, проталкивают жидкость вперёд. Обычно состоит из гибкой трубки, нескольких роликов, и поверхности (трека), к которой ролики прижимают трубку. Встречаются конструкции и без опорной поверхности, в них трубка пережимается на роликах благодаря её натяжению.



Рисунок 11. Винтовой (шнековый) насос



Винтовой (шнековый) насос — насос, в котором движение перекачиваемого продукта и необходимый напор создаются за счёт вытеснения продукта винтовым металлическим ротором, вращающимся внутри эластичного статора.

Шнековый насос предназначен для густых текучих масс с допустимым вкраплением воздуха и твердых частиц.

---