Производительность центрифуг

Главная Справочники Производительность центрифуг

Производительность отдельной центрифуги зависит от количества утфеля, одновременно вмешивающегося в ротор, и продолжительности полного цикла работы центрифуги. Различают производительность центрифуг циклического действия с цилиндрическим и цилиндроконическим роторами.

Производительность центрифуг с цилиндрическим ротором (кг/с)

G = q / t (14.1)

где q – количество одновременно загруженного в ротор центрифуги утфеля, кг; t – продолжительность полного цикла работы центрифуги, с.

Максимальная масса утфеля (кг):

qmax = (π(D2 - d2)/4 ) * hp (14.2)

где D – внутренний диаметр ротора центрифуги, м; d – диаметр верхнего ограничительного кольца ротора, м; p – плотность утфеля, кг/м3;

Максимальная толщина слоя утфеля в роторе (м):

Bmax= (D - d)/2 (14.3)

На практике принимают q=0,95qmax

Суточная производительность всех центрифуг (т) для определения расхода утфеля в пересчете на свеклу:

Gсут = (24 * 60 * 60 * 0,95π(D2 - d2)hpφεm) / 4 * 10tP (14.4)

Число центрифуг, необходимых для фуговки утфеля:

m = (4 * 10tP ) / (24 * 60 * 60 * 0,95π(D2 - d2)hpφε) (14.5)

В сахарорафинадном производстве производительность центрифуг определяется количеством производимого рафинада (т/сут):

Gсут.р. = (24 * 60 * 60 * 0,95π(D2 - d2)hpφεm) / 4 * 10tP (14.6)

где D – внутренний диаметр ротора центрифуги, м; d – диаметр загрузочного отверстия ротора, м; h – высота ротора; p – плотность утфеля, кг/м3(принимают p=1450 ru/м3); φ – коэффициент, учитывающий отклонение частоты вращения ротора от нормальной; ε – эксплуатационный коэффициент ( ε =0,9); t – продолжительность одного цикла работы центрифуги, с; P – выход футуемого утфеля данного продукта, % массы свеклы или рафинада; m – число центрифуг данного назначения.

Расчет центрифуг с цилиндрическим ротором отличается от расчета центрифуг с плоским днищем тем, что учитывают количество утфеля, размещающегося в конической части ротора.

Производительность центрифуг (т/сут) данного типа:

Gсут.р = (24 * 60 * 60 * 0,95π[ 3(D2 - d2)h + (D2 +Dd - 2d2)h] pφεm) / 12 * 10tP (14.7)

Отсюда число центрифуг:

m = (12 * 10tP ) / (24 * 60 * 60 * 0,95π[ 3(D2 - d2)h + (D2 +Dd - 2d2)h] pφε) (14.8)

В формулах (14.7) и (14.8) обозначения те же, что и в формулах для определения производительности центрифуг с цилиндрическим ротором. Дополнительная высота h1 представляет собой высоту конической части ротора в метрах, диаметр загрузочного отверстия ротора равен диаметру нижнего отверстия конической части ротора.

При использовании формул необходимо знать значения величин P и t. Количество утфеля в процентах по отношению к массе свеклы или сахару-рафинаду определяют из продуктового расчета данного производства, а продолжительность цикла работы центрифуги принимают по справочнику.

Определение потребной мощности привода

Мощность электродвигателя, потребная для вращения ротора центрифуги, не одинакова в различные периоды ее работы. Наибольшая мощность необходима в начальный период цикла, когда массу загружаемого утфеля и массу ротора необходимо разогнать до определенной окружной скорости. После разгона расход энергии значительно снижается и к концу цикла работы центрифуги энергия расходуется на преодоление сил трения барабана о воздух и механического трения в опорах ротора и электродвигателя.

Неравномерный расход энергии в период цикла работы центрифуги значительно усложняет конструкцию привода. В качестве привода применяют многоступенчатые дорогостоящие электродвигатели.

Работа (Дж), затрачиваемая на сообщение вращающемуся телу угловой скорости ,

А = (Iω2) / 2 = (Iω02) / 2 (14.9)

Поскольку в начале цикла ω0 = 0, то

А = (Iω2) / 2 (14.10)

где I – экваториальный момент инерции тела, кг·м2.

Момент инерции ротора при небольшой толщине стенки по сравнению с его диаметром может быть определен как момент боковой поверхности цилиндра.

Iц = mц * (D2 / 4) (14.11)

где mц – масса ротора, кг; D – диаметр ротора, м.

Работа, затрачиваемая на разгон ротора (Дж):

А = (mц D2ω2) / 2 (14.12)

Мощность, потребная для совершения этой работы (кВт):

Nц = (mц R2 ω2) / 2 * 103 tц (14.13)

где tц – продолжительность разгона центрифуги, с

Аналогично определяют мощность, потребную для разгона утфельного кольца в роторе центрифуги. В этом случае, используя формулу для момента инерции полого цилиндра, получим

I = (mц (R2 + r2)) / 2 (14.14)

где mц – масса утфеля в центрифуге, кг; R – радиус ротора, м; r – радиус внутреннего кольца утфеля, м.

Мощность, потребная на разгон утфельного кольца (кВт),

N = (mц (R2 + r2) * ω2) / 4 * 103t1η (14.15)

где t1 – продолжительность разгона утфеля, с; η – коэффициент, учитывающий гидравлическое сопротивление при перемещении утфеля и патоки в роторе (принимают η = 0,8).

Мощность (кВт), потребная на преодоление сил трения ротора центрифуги о воздух, может быть найдена по применяемой в турбостроении формуле:

Nв = 1,36βHD4n3 (14.16)

где β – коэффициент, равный 1,8·10-4; Н – высота, м; D – диаметр ротора, м; n – частота вращения ротора, мин-1.

Мощность, потребная на преодоление сил трения в подшипниках (кВт):

Nt = (μmц gv) / 1000 (14.17)

где μ – коэффициент трения (принимают 0,03); mц – масса ротора центрифуги, кг; v – окружная скорость на поверхности шейки вала в подшипнике, м/с.

Мощность привода (кВт) в период разгона центрифуги до номинальной частоты вращения:

N1 = Nц + Nу + Nв + Nt (14.18)

Мощность в рабочий период после разгона ротора (кВт):

N2 = Nв + Nt (14.19)

Производительность центрифуг

Производительность отдельной центрифуги зависит от количества утфеля, одновременно вмешивающегося в ротор, и продолжительности полного цикла работы центрифуги. Различают производительность центрифуг циклического действия с цилиндрическим и цилиндроконическим роторами. Производительность центрифуг с цилиндрическим ротором (кг/с) G = q / t (14.1) где q – количество одновременно загруженного в ротор центрифуги утфеля, кг; t – продолжительность полного цикла работы центрифуги, с. Максимальная масса утфеля (кг): qmax = (π(D2 - d2)/4 ) * hp (14.2) где D – внутренний диаметр ротора центрифуги, м; d – диаметр верхнего ограничительного кольца ротора, м; p – плотность утфеля, кг/м3; Максимальная толщина слоя утфеля в роторе (м): Bmax= (D - d)/2 (14.3) На практике принимают q=0,95qmax Суточная производительность всех центрифуг (т) для определения расхода утфеля в пересчете на свеклу: Gсут = (24 * 60 * 60 * 0,95π(D2 - d2)hpφεm) / 4 * 10tP (14.4) Число центрифуг, необходимых для фуговки утфеля: m = (4 * 10tP ) / (24 * 60 * 60 * 0,95π(D2 - d2)hpφε) (14.5) В сахарорафинадном производстве производительность центрифуг определяется количеством производимого рафинада (т/сут): Gсут.р. = (24 * 60 * 60 * 0,95π(D2 - d2)hpφεm) / 4 * 10tP (14.6) где D – внутренний диаметр ротора центрифуги, м; d – диаметр загрузочного отверстия ротора, м; h – высота ротора; p – плотность утфеля, кг/м3(принимают p=1450 ru/м3); φ – коэффициент, учитывающий отклонение частоты вращения ротора от нормальной; ε – эксплуатационный коэффициент ( ε =0,9); t – продолжительность одного цикла работы центрифуги, с; P – выход футуемого утфеля данного продукта, % массы свеклы или рафинада; m – число центрифуг данного назначения. Расчет центрифуг с цилиндрическим ротором отличается от расчета центрифуг с плоским днищем тем, что учитывают количество утфеля, размещающегося в конической части ротора. Производительность центрифуг (т/сут) данного типа: Gсут.р = (24 * 60 * 60 * 0,95π[ 3(D2 - d2)h + (D2 +Dd - 2d2)h] pφεm) / 12 * 10tP (14.7) Отсюда число центрифуг: m = (12 * 10tP ) / (24 * 60 * 60 * 0,95π[ 3(D2 - d2)h + (D2 +Dd - 2d2)h] pφε) (14.8) В формулах (14.7) и (14.8) обозначения те же, что и в формулах для определения производительности центрифуг с цилиндрическим ротором. Дополнительная высота h1 представляет собой высоту конической части ротора в метрах, диаметр загрузочного отверстия ротора равен диаметру нижнего отверстия конической части ротора. При использовании формул необходимо знать значения величин P и t. Количество утфеля в процентах по отношению к массе свеклы или сахару-рафинаду определяют из продуктового расчета данного производства, а продолжительность цикла работы центрифуги принимают по справочнику. Определение потребной мощности привода Мощность электродвигателя, потребная для вращения ротора центрифуги, не одинакова в различные периоды ее работы. Наибольшая мощность необходима в начальный период цикла, когда массу загружаемого утфеля и массу ротора необходимо разогнать до определенной окружной скорости. После разгона расход энергии значительно снижается и к концу цикла работы центрифуги энергия расходуется на преодоление сил трения барабана о воздух и механического трения в опорах ротора и электродвигателя. Неравномерный расход энергии в период цикла работы центрифуги значительно усложняет конструкцию привода. В качестве привода применяют многоступенчатые дорогостоящие электродвигатели. Работа (Дж), затрачиваемая на сообщение вращающемуся телу угловой скорости , А = (Iω2) / 2 = (Iω02) / 2 (14.9) Поскольку в начале цикла ω0 = 0, то А = (Iω2) / 2 (14.10) где I – экваториальный момент инерции тела, кг·м2. Момент инерции ротора при небольшой толщине стенки по сравнению с его диаметром может быть определен как момент боковой поверхности цилиндра. Iц = mц * (D2 / 4) (14.11) где mц – масса ротора, кг; D – диаметр ротора, м. Работа, затрачиваемая на разгон ротора (Дж): А = (mц D2ω2) / 2 (14.12) Мощность, потребная для совершения этой работы (кВт): Nц = (mц R2 ω2) / 2 * 103 tц (14.13) где tц – продолжительность разгона центрифуги, с Аналогично определяют мощность, потребную для разгона утфельного кольца в роторе центрифуги. В этом случае, используя формулу для момента инерции полого цилиндра, получим I = (mц (R2 + r2)) / 2 (14.14) где mц – масса утфеля в центрифуге, кг; R – радиус ротора, м; r – радиус внутреннего кольца утфеля, м. Мощность, потребная на разгон утфельного кольца (кВт), N = (mц (R2 + r2) * ω2) / 4 * 103t1η (14.15) где t1 – продолжительность разгона утфеля, с; η – коэффициент, учитывающий гидравлическое сопротивление при перемещении утфеля и патоки в роторе (принимают η = 0,8). Мощность (кВт), потребная на преодоление сил трения ротора центрифуги о воздух, может быть найдена по применяемой в турбостроении формуле: Nв = 1,36βHD4n3 (14.16) где β – коэффициент, равный 1,8·10-4; Н – высота, м; D – диаметр ротора, м; n – частота вращения ротора, мин-1. Мощность, потребная на преодоление сил трения в подшипниках (кВт): Nt = (μmц gv) / 1000 (14.17) где μ – коэффициент трения (принимают 0,03); mц – масса ротора центрифуги, кг; v – окружная скорость на поверхности шейки вала в подшипнике, м/с. Мощность привода (кВт) в период разгона центрифуги до номинальной частоты вращения: N1 = Nц + Nу + Nв + Nt (14.18) Мощность в рабочий период после разгона ротора (кВт): N2 = Nв + Nt (14.19)

Возврат к списку