Модернізація пляшкомийної машини АММ-6

5. Розрахункова частина

5.1 Технологічний розрахунок

Вихідні дані:

Тривалість кінетичного  циклу  с; тривалість конвеєра с;

число гнізд в пляшконосії ;

Визначаємо число робочих  циклів за годину:

.  (1)

Теоретична продуктивність машини:

 пл/год.   (2)

Визначаємо дійсну продуктивність машини:

 пл/год,   (3)

де  – коефіцієнт використання машини.

Визначаємо ,,ідеальну” продуктивність машини, тобто кількість виробів, які могли б бути оброблені в машині при відсутності втрат часу на холості ходи:

 пл/год,   (4)

де  – коефіцієнт продуктивності.

Показує яка частина робочого циклу використовується для миття пляшок.

Визначаємо коефіцієнти, що характеризують дану машину:

Коефіцієнт габаритності:          

,   (5)

де  м – довжина машини;

м – ширина машини;

 

 

м – висота машини;

 пл/год – теоретична продуктивність;

хв – загальний корисний час  миття.

Коефіцієнт корисної дії циклу  миття:

,   (6)

 – тривалість перебування  пляшок в машині:

хв,   (7)

де  – число завантажених касет,

Коефіцієнт використання касет:

,   (8)

де  – загальна кількість касет в пляшкомийній машині.

5.2 Тепловий розрахунок

Вихідні дані:

Теоретична продуктивність –  пл/год,

маса пляшки ємністю 0,5л – 0,525кг.

Температури :  холодної води С;

                             забруднених пляшок С;

                             чистих пляшок С;

                            конденсата пари С.

Тиск граючої пари ам; КДж/кг.

Розрахунок ведемо по методу теплового балансу, який в загальному вигляді можна представити так:

Прихід тепла:

з пляшками ; 

з холодною водою  ;

з граючою парою  ; 

Витрати тепла:

з пляшками  ;

з відпрацьованою водою  ;

з конденсатом пари ;  

витрати в навколишнє середовище ,

де  – маса пляшок, кг;

 КДж/кг.с – питома теплоємність скла;

 – витрати холодної води,кг (відповідає витратам теплої води);

 – витрати пари,кг;

  – тепломісткість граючої пари, КДж/кг;

 – тепломісткість конденсату, КДж/кг.

Визначаємо кількість теплоти, що поступає в пляшкомийну машину:

з пляшками

 КДж/год   (9)

з холодною

 КДж/год   (10)

з граючою парою

 КДж/кг  (11)

Всього:

 КДж/год   (12)

Визнаємо кількість  теплоти, що виходить з пляшкомийної машини:

з пляшками

 КДж/год;   (13)

з відпрацьованою водою

 КДж/год;   (14)

з конденсатом пари

 КДж/год   (15)

Всього:

   (16)

З рівняння теплового балансу визначаємо витрати пари:

   (17)

 кг/год

Приймаємо витрати тепла  в навколишнє середовище 20% до витрат пари.

Тоді загальні витрати пари складають:

 кг/год.   (19)

Такі витрати пари будуть тільки при установленому  режимі роботи. Витрати тепла на нагрівання миючих рідин і машини не враховані. 

Приймаємо, що машина працює в одну зміну на протязі годин. За ніч рідини охолоджуються близько 20%.

Кількість мийних рідин в ваннах в робочому стані:

лужного розчину в  першій ванні  ; C;

в другій ванні  ; C;

в верхній ванні  ; C;

води в другій верхній ванні  ; C.

Враховуючи малу концентрацію мийних розчинів, теплоємністю їх нехтуємо:

Тоді втрати тепла на нагрівання мийного розчину в першій ванні:

 КДж.   (20)

Витрати тепла на нагрівання розчинів в другій і верхній ваннах:

 КДж.  (21)

Витрати тепла на нагрівання води:

 КДж.   (22)

Лужні розчини нагріваються парою  через поверхню теплопередачі, щоб  запобігти їх розбавленню. При температурі  конденсата C, ам, КДж/кг, витрати пари на нагрівання розчинів буде дорівнювати:

 кг.   (23)

Витрати пари на нагрівання води:

 кг.   (24)

Загальна витрата пари на нагрівання миючих рідин:

 кг.   (25)

Визначаємо витрати  пари за добу:

 кг.   (26)

Визначаємо витрати  пари на кожні 1000 пляшок:

 кг.   (27)

5.3 Гідродинамічний розрахунок

Визначаємо граничну кількість  миючих рідин, що подається в пляшку при шприцюванні:

 м³/с,   (28)

де  мм – внутрішній діаметр горличка пляшки.

Визначаємо граничний  діаметр сопла, шприця.

 м.   (29)

де, – коефіцієнт витрат рідини при витіканні її з отвору;

 Па – тиск мийного розчину в шприцювальних трубах;

 кг/м³ - густина мийного розчину.

Приймаємо діаметр сопла  шприця мм.

Граничний діаметр отвору ополоскуючої форсунки:

 м.   (30)

де  м³/с – кількість мийного розчину необхідного для ополіскування зовнішньої поверхні пляшки;

 Па – тиск мийного розчину  перед форсункою.

Приймаємо витрати лужного  розчину та розчину на шприцювання  і 

ополіскування пляшок:

   (31)

де шт. – кількість отворів на шприцювальних трубках;

 шт. – кількість отворів  на опліскуючих трубках;

Визначаємо потужність насосу, що перекачує лужний розчин:

 кВт,   (33)

де  Па – тиск лужного розчину;

– ККД насосу;

Z – ККД двигуна;

Визначаємо витрати  води на шприцювання і ополіскування  пляшок:

,   (34)

де шт. – кількість отворів на шприцювальних трубках;

 шт. – кількість отворів  на ополіскувальних трубах;

 м³/с

Потужність насосів, що перекачують воду

 кВт   (36)

Розрахунок циркуляційного контуру.

Для здійснення поперечної циркуляційного розчину в першій ванні необхідно відбирати розчин з одного боку машини і відцентровим насосом подавати з іншого боку.

Визначаємо подачу насосу:

 м³/год,   (37)

де  м³ - об’єм першої мийної ванни;

 – кратність циркуляцій об’єму розчину за год.

Виходячи з економічно доцільних швидкостей руху рідини по трубопроводу приймаємо швидкість руху рідини всмоктуючого трубопроводу м/с, швидкість руху рідини нагнітального трубопроводу м/с.

За рівнянням постійності  витрат:

.   (38)

Визначаємо діаметри всмоктуючого і нагнітального трубопроводів

 м;   (39)

 м,   (40)

де  м³/с – подача насоса;

 – діаметр всмоктуючого  трубопровода;

 – діаметр нагнітального  трубопровода;

Для циркуляцій лужного  розчину вибираємо відцентровий насос марки К 20/ 18 б з подачею 13 м³/год, частотою обертів вала електродвигуна 2900 об/хв, напором 15,1 м. Потужність насосу 0,8 кВт, діаметр робочого колеса 106 мм.

Визначаємо потужність насосу, який здійснює циркуляцію лужного розчину:

 кВт,   (41)

де  Па – тиск лужного розчину;

 – ККД насосу;

 – ККД двигуна.

Для вибраного відцентрованого  насосу приймаємо електродвигун типу 4АМ71В2У3 потужністю 1,1 кВт, з номінальною частотою обертання об/хв.