Дәріс 2. Ет өнеркәсібіндегі технологиялық жабдықтардың негізгі параметрлері

1. Ө ндірістің тактісі (m) немесе ритмі (ә сіресе конвейерлер ү шін).

2. Технологиялық процестің жылдамдығ ы немесе оның кинетикасының жылдамдығ ы.

3. Технологиялық жабдық тың жұ мысшы органындағ ы ө німнің қ озғ алыс жылдамдығ ы.

4. Технологиялық жабдық тың ө німділігі (M_{нақ ты}, М_к, М_дана, М_в).

5. Процеске қ ажетті қ уат (N) немесе қ озғ алтқ ыштың қ уаты.

1. Ө ндірістің тактісі немесе ритмі дегеніміз ө нім бірлігін (дана, тонна, кг, м³) ө ндіруге қ ажетті уақ ыт (с, мин, сағ ат).

Ол келесі формуламен анық талады:

m = 3600/М_дана,

немесе

m = 60/М_дана (1)

мұ нда 3600 жә не 60 - уақ ыт коэффициенттері; М_дана - машинаның даналық ө німділігі, дана/сағ.

Тактіге келесі қ асиеттер тә н:

- такт даналы ө німді ө ндіретін машиналарды есептеу арқ ылы анық талады;

- ө нім тұ тас қ абатта немесе кө лемде ө ндірілетін машиналарда такт анық талмайды;

- такт ө німділікке кері параметр болып табылады.

Сур. Схема конвейера для транспортировки мясных туш.

2. Процесс кинетикасының жылдамдығ ы ө німнің ө ң делу қ арқ ындылығ ын сипаттайды.

Қ арқ ындылық дегеніміз:

- процесс кезіндегі энергияның, материал мен шикізаттың аз шығ ыны;

- процестің ағ ындылығ ы;

- процесс кезінде жұ мысшы орган ішінде ө німнің жоғ ары қ озғ алыс жылдамдығ ы.

Кинетика жылдамдығ ы тө мендегі тең деумен анық талады:

u^* = L/R (2)

мұ нда L - процестің қ озғ аушы кү ші; R - процеске кедергі.

Мысалы, жылу процестері ү шін:

u^* = L/R = Q/F·t, Дж/м²с (3)

немесе

u^* = k·F·Dt·t/F·t (4)

мұ нда алымында:

- процестің қ озғ аушы кү ші, яғ ни процесті жү ргізуге қ ажетті жылу мө лшері;

- немесе стационарлы емес жылу процестерінің негізгі тең деуі;

бө лімінде:

- процеске кедергі жасайтын жылу беру ауданы мен процестін мерзімі

(ұ зақ тылығ ы, уақ ыты);

(F·t) қ ысқ артқ аннан кейін нақ ты келесі тең деуді аламыз:

u^* = k·Dt = Dt/R, Дж/м²с (5)

k = 1/R болғ андық тан

мұ нда k - жылу беру коэффициенті, Вт/м²град; Dt - температуралар айырмасы, град (процестің қ озғ аушы кү ші); R - жылу процесіне кедергі.

Жылу процестерінің кинетика жылдамдығ ының ө лшемі аса маң ызды болып табылады. Оны басқ а процестердің ө лшемдеріне сә йкес келтіру ү шін Дж/м²с тү рінде аламыз.

Дегенмен, Вт=Дж/с тү рінде де дұ рыс болар еді. Сонда жылдамдық тың ө лшемі Вт/м² болады.

Сонымен кинетика жылдамдығ ын белгілі аудан (м²) арқ ылы берілетін жылу ағ ыны (Вт) анық тайды.

Яғ ни, бұ л уақ ыт бірлігінде (с) белгілі аудан (м²) арқ ылы ө німге берілетін жылу мө лшері (Дж).

Массаалмасу, біртексіз сұ йық ортада бө ліну мен ажрату жә не престеу процестері ү шін кинетика жылдамдығ ы келесі тең деумен анық талады:

u^* = L/R = G/F·t, кг/м²с (6)

мұ нда G - масса, кг.

Дегенмен (u^*) ә рбір нақ ты жағ дайда ә ртү рлі физикалық мағ ынағ а ие.

Ә рбір процестердің қ озғ аушы кү штері ә ртү рлі.

Массаалмасу ү шін - u^* = G/F·t = DС/R - концентрациялар айырмасы

Сұ йық тыктарды бө лу (ажрату) ү шін - u^* = G/F·t = Dr/R –

тығ ыздық тар айырмасы (7)

Престеу ү шін - u^* = G/F·t = DР/R - қ ысымдар айырмасы

3. Машиналардың жұ мысшы органдарындағ ы ө німнің қ озғ алыс жылдамдығ ы (u). Ол алдымен ө ң делетін ө німнің сипатына тә уелді болады.

Егер ө нім сұ йық, пластикалық -тұ тқ ыр, сусымалы немесе кесекті (сұ йық май немесе сорпа, ет турамасы, шыжық, майда кесекті ет жә не т.б. тү рінде) болса, сонда сондай онім машинада тұ тас қ абатта немесе кө лемде ө ң деледі.

Осы жағ дайда, ө ң делетін ө німнің қ озғ алыс жылдамдығ ы Торичелли формуласы бойынша қ ысым немесе тегеуірін функциясы тү рінде анық талады:

u = Ö 2·DR/r

немесе u = Ö 2·g·H

бұ дан DR = u²r/2

Н = u²/2g (8)

Ү здіксіз ә рекетті шприцтің сұ лбасы.

Бұ л жылдамдық ты ө німділіктің функциясы тү рінде ағ ынның ү здіксіздік тең деуінен де анық тауғ а болады:

u = М_к/f = 4·M_к/p·d² м/с (9)

мұ нда М_к - технологиялық жабдық тың кө лемдік ө німділігі, м³/с; f - технологиялық жабдық тың шығ ар арнасының кө лденең қ имасының ауданы, м²; d - осы шығ ар арнаның диаметрі, м.

Егер ө нім даналы (ет ұ шасы, жә шік, фляг, қ аң қ а, консерві банкісі жә не т.б. тү рінде) болса, жә не ү здіксіз ә рекетті машиналарда ө ң деліп тасымалданса, мысалы: конвейерлер, таспалы тасымалдағ ыштар, элеваторлар жә не т.б., онда тасымалдау жылдамдығ ы келесі тең деумен анық талады:

u = М_дана·L, м/с (10)

мұ нда М_дана - даналы ө німділік, дана/с; L - ө нім бірліктері арасындағ ы қ ашық тық, м.

Дегенмен, (дана/с) конвейерлер мен басқ а да ет ө неркә сібінің технологиялық жабдық тарына тә н келмейтін ө те кіші ө лшем, сондық тан есептеулерде кө бінесе келесі форму(ланы пайдаланады:

u = М_дана·L/60·j, м/мин (11)

мұ нда М_дана - даналы ө німділік, дана/сағ; 60 - уақ ыт коэффициенті; j - ө німнің біртексіз тү су коэффициенті.

Егер ө нім даналы болса жә не оны тасымалдау жылдамдығ ы технологиялық жабдық тың жұ мысшы органының жылдамдығ ымен сә йкес келсе жылдамдық ты келесі тү рде анық тауғ а болады:

u = Н/t, м/с (м/мин) (12)

мұ нда Н - тактта ө німнің қ озғ алыс жолының ұ зындығ ы, м; t - қ озғ алыс уақ ыты, с (мин).

Егер ө нім даналы болса жә не жұ мысшы органның қ озғ алысы ритмді, сонымен қ атар жұ мысшы органның қ озғ алысы мерзімді ә рекетті болса, онда тасымалдау жылдамдығ ы (12) формуласымен анық талады.

Технологиялық жабдық тың нақ ты ө німділігі

Ө німділік процесс кинетикасының жылдамдығ ы немесе машинаның жұ мысшы органындағ ы ө нім қ озғ алысының жылдамдығ ы арқ ылы анық талады.

Бірінші жағ дайда ө німділік нақ ты деп аталады, ал екіншісі ө ткізгіштік қ абілеттілік деп аталады.

Жылулық жабдық тарда нақ ты ө німділік ү здіксіздік тең деуі бойынша анық талады:

М_{нақ ты}= F·u^* = F·Q/F·t = Q/t, Дж/с = Вт (13)

мұ нда F - жылу ө ткізу ауданы, м²; Q - жылу мө лшері, Дж; t - процесс уақ ыты, с.

Яғ ни, нақ ты ө німділік - бұ л жылулық аппараттардың ө німге жылу беру қ абілеттілігі.

Ал ө ткізгіштік қ абілеттілік М_{ө ткіз}= F·u = м³/с

Массаалмасу процестері, ортадан тепкіш немесе гравитациялық жазық та тығ ыздық тар айырмасы ә серінен сұ йық жә не қ атты фазалардың бө лінуі жә не престеу, яғ ни шикізаттан сұ йық фаза бө лу арқ ылы қ ұ рғ ақ немесе қ атты ө нім алуғ а арналғ ан жабдық тардың нақ ты ө німділігі келесі тең деумен анық талады:

М_{нақ ты}= F·u^* = F·G/F·t = G/t, кг/с (14)

Яғ ни, массаалмасу аппараттары (кептіргіш немесе вакуум-буландыру аппараты), тұ ндырғ ыштар немесе центрифугалар жә не престердің нақ ты ө німділігі - бұ л бастапқ ы ө німнен уақ ыт бірлігінде белгілі массаны бө лу қ абілеттілігі.

Мысалы:

кептіргіштер ү шін - бұ л уақ ыт бірлігінде ө німнен буланғ ан су мө лшері; (егер мысалы кептіруге 1000 кг шикізат берілсе, одан мысалы 800 кг су бу болып шығ ады, ал онда кепкен ө німнін массасы 200 кг, сондық тан нақ ты ө німділігі – 800 кг/сағ, ал ө ткізгіштік қ абілеттілігі – 1000 кг/сағ);

тұ ндырғ ыштар мен центрифугалар ү шін - бұ л уақ ыт бірлігінде бастапқ ы суспензиядан бө лінген қ атты тұ нбаның мө лшері; (егер сепараторғ а 1000 литр суспензия барса, одан мысалы 7 кг тұ нба шығ ады, ал 993 литр таза сұ йық тық болып шығ ады, сондық тан нақ ты ө німділігі – 7 кг/сағ, ал ө ткізгіштік қ абілеттілігі – 1000 кг/сағ);

пресс ү шін - бұ л уақ ыт бірлігінде ет шыжығ ынан бө лінген майдың мө лшері (егер прессте 1000 кг ет шыжығ ы сығ ылса, одан 200 кг май шығ ады, ал басқ асы қ алдық болып қ алады)

Дегенмен, аталғ ан ү ш жағ дайда да формула бірдей сипатта болғ анымен, аралық формулалардың физикалық мағ ыналары ә ртү рлі:

- массаалмасу ү шін М_{нақ ты}=F·u^* = F·k·DC = F·DC/R, кг/с (15)

- бө ліну ү шін М_{нақ ты}=F·u^* = F·k·Dr = F·Dr/R, кг/с (16)

- престеу ү шін М_{нақ ты}=F·u^* = F·k·DР = F·DР/R, кг/с (17)

Бұ л формулаларда:

F - ауданның ө лшемі бар, бірақ ә рбір нақ ты жағ дайда ө німнің ауданы, тұ ндырғ ыш тү бінің ауданы немесе май шығ уғ а арналғ ан саң ылаудың ауданы, м²; K - массаалмасу, бө ліну қ арқ ындылығ ы немесе престеу коэффициенті; DC, Dr, DР - процестің қ озғ аушы кү ші; R - ә рбір жағ дайдағ ы процеске ә сер ететін кедергі.

Ө німді кө лемдік ө ң деудегі ү здіксіз ә рекетті машинаның ө німділігі (М_к)

Ө ткізгіштік қ абілеттілік (немесе кө лемдік ө німділік) ү здіксіздік тең деуі бойынша анық талады:

М_к = f·u, м³/с (18)

мұ нда f - шығ ар ауыздың немесе ө німге арналғ ан арнаның ауданы, м²; u - жылдамдық (жұ мысшы камерадағ ы жылдамдық немесе технологиялық жабдық тың жұ мысшы органында туындайтын жылдамдық), м/с.

Ө ткізгіштік қ абілеттілік - бұ л технологиялық жабдық тың бастапқ ы ө німнің белгілі кө лемін ө ткізу қ абілеттілігі.

(I-18) тең деу ү здіксіз ә рекетті барлық машиналарды (ө нім тұ тас кө лемде қ озғ алатын, жұ мысшы органның жылдамдығ ына тең жылдамдық ты жә не жұ мысшы органның жылдамдығ ына тең емес жылдамдық ты) есептеуде кең інен қ олданылады.

Мысалы, кез келген сусымалы ө нім (ағ аш ұ нтағ ы) тасымалдағ ыштың таспасында таспаның жылдамдығ ына сә йкес қ озғ алады. Сонымен қ атар, осы мезгілде сусымалы ө нім (ағ аш ұ нтағ ы) шнектің кө мегімен шнектің ө стік жылдамдығ ынан неғ ұ рлым тө мен ө стік жылдамдық пен қ озғ алады.

Бұ л тең деу сусымалы, сұ йық жә не пластикалық -тұ тқ ыр ө німдер ү шін ақ иқ ат болып табылады.

Дегенмен, кө лемдік ө німділік (м³/с) ө лшем бірлігінде тә жірибеде ың ғ айсыз болып табылады. Сондық тан, егер бұ л тең деуді 3600-ге кө бейтсек сағ аттық ө німділік алынады:

М_к = 3600· f ·u, м³/сағ (19)

Егер бұ л тең деуді ө німнің тығ ыздығ ына (r) кө бейтсек, онда технологиялық жабдық тың массалық сағ аттық ө німділігі алынады:

М_В = 3600· f·u·r, кг/сағ (20)

Бұ л тә уелділік ү здіксіз ә рекетті машиналардың барлығ ында қ олданылады (ет тартқ ыштар, ү здіксіз ә рекетті куттерлер, ү здіксіз ә рекетті шприцтер, сораптар, тасымалдағ ыштар жә не т.б.).

Ө німді кө лемдік ө ң деудегі мерзімді ә рекетті машинаның

ө німділігі (М_к)

(I.18) тең деу мерзімді ә рекетті машиналардың ө німділігін анық тауда да пайдаланылады.

Егер жылдамдық ты ауыстырсақ (I-12 формула):

u = Н/t, м/с, (м/мин)

сонда М_к = f· Н/t = V/t, м³/с (21)

Мерзімді ә рекетті фаршараластырғ ыш тостағ аны

Ауданның (м²) сызық ты ө лшемге (м) туындысы кө лемді (м³) береді.

Сондық тан, мерзімді ә рекетті машиналардың кө лемдік ө німділігі жұ мысшы камера кө лемінің машинаның жұ мыс уақ ытына қ атынасына тең.

Бұ л ө те маң ызды формула. Ол есептеулерде кең інен тарағ ан. Оны тө мендегідей маң ызды параметрлермен де толық тыруғ а болады:

r - ө німнің тығ ыздығ ы (сусымалы масса), кг/м³;

a - жұ мысшы камераның толу коэффициенті, < 1, 0;

St = t₁ + t₂ + t₃ - машинаның жұ мыс уақ ыты, с (мин);

Сонымен қ атар, уақ ыт коэффициенттері 3600 немесе 60.

Сонда тағ ы екі тә уелділік алуғ а болады:

М_к = 3600 V·r·a/St = 3600 G/St, кг/сағ (22)

Сондай-ақ, мерзімді ә рекетті машиналарда ү здіксіз ә рекетті машиналардағ ы сияқ ты 18 жә не 21 формулалардың модификациясы қ олданылады:

М_к = V/t = f· Н·n·a = 0, 25 p·D²·H·n·a, м³/с (23)

Бұ л ішінде ілгерілмелі-кейінді немесе айналмалы қ озғ алатын жұ мысшы органы бар цилиндрлі жұ мысшы камералы машиналарғ а тә н (поршенді сорап, ет тартқ ыш, гомогенизатор, шнекті шприц жә не т.б.).

Бұ л алмастыру орынды, себебі n - айналыс саны уақ ытқ а кері шама болып табылады:

n = 1/t, мин^-1 (с^-1) (24)

мұ нда Н, D - жұ мысшы камераның биіктігі мен диаметрі, м; a - толу коэффициенті.

Поршенді сорап.

Ө німді даналы шығ аруда немесе ө ң деудегі ү здіксіз ә рекетті машиналардың ө німділігі (М_дана)

Ө ндірістің кез келген саласында ө нім даналы қ озғ алатын машиналар кө птеп кездеседі.

Мысалы:

- кез келген конвейерлер, таспалы тасымалдағ ыштар, жуу машиналары;

- буып-тү ю машиналары жә не т.б.

Мұ ндай машиналардың ө німділігіне қ озғ алыс ерекшеліктері (ү здіксіз немесе циклді жә не машиналардың қ ұ растырылуы (сызық ты немесе каруселді) ә сер етеді.

Ү здіксіз қ озғ алыста жә не сызық ты қ ұ растырылуда (конвейер)

М_дана = 3600 u/L

немесе М_дана = 60 u/L, дана/сағ (25)

мұ нда u - жылдамдық, м/с (м/мин); L - жү ктер арасындағ ы қ ашық тық, м.

Бұ л негізгі формуланы бірнеше параметрлермен толық тыруғ а болады, мысалы:

Z - жұ мысшы органның ені бойынша жү ктер саны, дана;

j - жү ктердің ә ркелкі тү су коэффициенті.

Осы толық тыруларды ескерсек формула келесі тү рге келеді:

М_дана = 3600·u·Z·j/L

немесе М_дана = 60·u·Z·j/L, дана/сағ (26)

АК-2М40 котлет автоматының стө лі

Жұ мысшы органның ү здіксіз, айналмалы қ озғ алысында жә не шең берлі қ ұ растырылуда (АК2-М40 котлет автоматы):

М_дана = 60·n·z·x, дана/сағ (27)

мұ нда n - ротордың айналыс саны, мин^-1; z - ротордағ ы ұ яшық -тесіктердің саны; х - ротордағ ы қ атарлар саны.

Мерзімді ә рекетті циклді айналмалы, сондай-ақ сызық ты қ озғ алыста (М6-ОР2Б автоматы, Тетра-Пак, бө телке жууғ а арналғ ан машиналар жә не т.б.):

М_дана = 3600 Z/T_цикл, дана/сағ (28)

мұ нда Z - қ атарлар саны, дана; T_цикл - қ озғ алыс жә не тоқ тау мерзімдерінің қ осындысы, с.

Ет жә не ө неркә сіптің басқ а да салаларындағ ы мерзімді жә не ү здіксіз ә рекетті машиналардың ө німділігін анық таудағ ы негізгі тә уелділіктер осындай.

Сондай-ақ, ө неркә сіптерде қ олданылатын машиналар мен аппараттардың ө німділігін анық тауда басқ а да тә уелділіктер бар екенін атап ө ту қ ажет. Олардың біразы жоғ арыда келтірілген тә уелділіктерге қ арағ анда неғ ұ рлым кү рделі болып келеді. Кейбіреулері тіптен критериялық тү рде берілген. Дегенмен, мұ қ ият талқ ылайтын болсақ олардың барлығ ы дерлік жоғ арыда келтірілген тә уелділіктерден шығ ады.

Процестің жү руіне қ ажетті қ уат (N) немесе машина қ озғ алтқ ышының қ уаты

1. Мерзімді жә не ү здіксіз ә рекетті машиналардың барлығ ына, егер тө мендегілер белгілі болса:

1) жұ мысшы органнан туындайтын кедергі (Р, Н);

- немесе ө нім ө ң делетін кү штер (Р, Н);

- немесе ө німді тасымалдауғ а қ ажетті кү штер (Р, Н);

2) жұ мысшы органдардың жылдамдығ ы (u, м/с).

Сонда:

N = P·u = Н·м/с = Вт; (29)

Дегенмен, бұ л тә уелділік физикалық тү рде кө рсетілген. Оны инженерлік тү рдегі тә уелділікке алмастыру ү шін:

- қ уаттың қ ор коэффициентіне h_а = 1, 2-1, 5 кө бейтеміз;

- жә не коэффициенттерге бө леміз:

- 1000 - (Вт)-тан (кВт)-қ а алмастыру ү шін;

- жә не машинаның жетекті механизмінің п.ә.к. h < 1, 0.

N = P·u·h_а/1000·h, кВт (30)

Бұ л екі формула машина қ озғ алтқ ышының қ уатын анық тауда негізгі тә уелділіктер болып табылады.

Кейбір жағ дайда қ уатты белгілі уақ ытта (t) машинаның жұ мысшы органы атқ аратын жұ мыс (А) арқ ылы да анық тауғ а болады:

N = А/t = Дж/с = Н·м/с = Вт (31)

Бұ л тә уелділік алдың ғ ысымен ө зара байланыста. Жұ мыс (А) жолғ а (Н) жұ мсалғ ан кү шке (Р) тең екені белгілі. Уақ ытқ а (t) бө лінген осы жол (Н) жылдамдық ты (u) береді.

1. Кейбір мерзімді жә не ү здіксіз ә рекетті машиналардың жұ мысшы органдары (поршень, қ алақ ша, шнек жә не т.б.) ө нім ағ ынына қ ысым (DR, Па) тудырады. Мысалы: шприцтер, еттартқ ыштар, сораптар жә не т.б.

Сонда:

N = DR·f·u = (Н/м²)(м²)(м/с) = Вт (32)

немесе

N = DR·М₀ = (Н/м²)(м³/с) = Вт (33)

Мұ ндай алмастыруды (f·u = М_к), яғ ни кө лемдік ө німділік негізінде жү ргізуге болады.

Кейбір машиналарда жұ мысшы органдар бұ раушы момент (М_б, Н·м) жә не бұ рыштық жылдамдық (w, рад/с) ә серінде айналмалы қ озғ алыс жасайды.

Мысалы: барабанды жуу машиналары, центрифугалар, сепараторлар, мерзімді ә рекетті май жасағ ыштар жә не т.б. Сонда:

N = M_бw = (Нм)(рад/с) = Вт (34)

Ет жә не ө неркә сіптің басқ а да салаларындағ ы мерзімді жә не ү здіксіз ә рекетті машиналар қ озғ алтқ ышының қ уатын анық таудағ ы негізгі тә уелділіктер осындай.

Сондай-ақ, ө неркә сіптерде қ олданылатын машиналар мен аппараттар қ озғ алтқ ышының қ уатын анық тауда басқ а да тә уелділіктер бар екенін атап ө ту қ ажет. Олардың біразы жоғ арыда келтірілген тә уелділіктерге қ арағ анда неғ ұ рлым кү рделі болып келеді. Кейбіреулері тіптен критериялық тү рде берілген. Дегенмен, мұ қ ият талқ ылайтын болсақ олардың барлығ ы дерлік жоғ арыда келтірілген тә уелділіктерден шығ ады.

Дә ріс 3. Ет ө ндірісіндегі технологиялық жабдық тардың жұ мысшы органдары

1. Ет ө неркә сіптеріндегі технологиялық жабдық тардың жұ мысшы органдары