Составление схемы технологического процесса очистки семян

Для того чтобы составить схемы технологического процесса, нужно провести анализ таблиц физико-механических свойств зер­нового материала (таблицы 7, 8 приложения) и вариационных кри­вых (рисунки 1...4 приложения).

При определении нужных размеров ячеек триеров и отверстий решёт следует исходить из потребности в наилучшей очистке, а не из размеров, выпускаемых промышленностью.

Необходимо учитывать, что наиболее дешевым является разде­ление по критической скорости и толщине, а наиболее дорогим - по длине. Поэтому при выделении примесей нужно использовать при­знаки разделения, указанные в таблицах 7, 8 приложения, начиная с правой колонки таблицы. Качество очищенного зерна должно удовлетворять государственным или отраслевым стандартам.

Составление схемы технологического процесса очистки семян начинаем с составления трех списков:

Первый список легкоотделимых примесей составляется на осно­ве таблицы 2 курсовой работы (см. таблицу 8 приложения). В спи­ске указываются легкоотделимые засорители с их порядковыми номерами, вид примеси (легкая, толстая, тонкая и т. д.), граница разделения. Граница разделения выбирается по основной культуре, ближайшая к нижнему и верхнему пределу соответствующего при­знака разделения с учетом отсутствия потерь основной культуры. Например, гречиха татарская (таблица 8 приложения) удаляется как короткая примесь, а граница разделения определяется уменьшени­ем нижнего предела признака разделения «длина» для ячменя (основной культуры) на 0,5σ, т.е. l = 6,96 -0,5∙0,55 = 6,68 мм. Таким образом, для гречихи татарской запись в этом списке будет сле­дующей:

5. Гречиха татарская, короткая, l = 6,68 мм.

Второй список трудноотделимых примесей оформляется анало­гично первому. Чтобы получить наиболее точные результаты, сле­дует для каждой из трудноотделимых примесей наметить несколько признаков разделения, не удовлетворяясь одним. Грани­цы разделения выбирают, анализируя вариационные кривые, при этом признаки и границы выбираются такие, при которых примесь выделяется наиболее полно, а потери основной культуры с засорителем минимальны. В рассматриваемом примере намечено использовать для выделения спорыньи все четыре признака разделения. Для этого засорителя запись во втором списке будет выглядеть следующим образом:

2. Спорынья,

легкая, l = 8,60 м/с;

тонкая, l = 2,20 мм;

узкая, l = 2,85 мм;

короткая, l = 7,20 мм.

Третий список рабочих органов, видов примесей и границ раз­деления составляется на основе анализа первых двух списков. При этом, если в обоих списках имеются одинаковые виды удаляемых, примесей, а границы разделения различны, то принимается более, жесткая граница. Более жесткой границей разделения является та­кая, при которой потери основной культуры возрастают. В рас­сматриваемом примере гречиха татарская выделяется как короткая примесь при l = 6,68 мм, а часть спорыньи как короткая примесь при l = 7,20 мм. Принимаем границу разделения l = 7,20 мм.

Третий список для рассматриваемого примера будет выглядеть следующим образом:

1. Вентилятор, легкая, l = 8,60 мм;

2. Решето ≠, толстая, l = 3,90 мм;

3. Решето ≠, тонкая, l = 2,20 мм;

4. Решето ø, узкая, l = 2,85 мм;

5. Триер Ø, короткая, l = 7,20 мм.

Схема технологического процесса компонуется согласно списку рабочих органов и представлена на рисунке 5 приложения.

2.1.5. Расчёт чистоты и потерь семян

Расчет чистоты производится при следующих упрощениях:

- считается, что разделение зерна по одному признаку не меняет вариационные кривые по другим признакам, (то есть полностью от­сутствует корреляция между признаками);

- каждый рабочий орган делит зерно полностью по указанной на схеме границе разделения.

Например, принято считать, что в сходе с решета ≠ 2,2 пол­ностью отсутствует зерно толщиной меньше 2,2 мм, а в проходе нет зерен толще 2,2 мм. Указанные допущения не соблюдаются в ре­альных машинах, имеющих коэффициент разделения всегда мень­ше 100%. Однако для учебных целей допустимо пренебречь такой разницей между теоретическим разделением и реальным.

Расчет необходимо производить с использованием таблицы ин­теграла Лапласса (нормального интеграла) (таблица 13 приложения).

Расчет удобно вести в таблицах, подобных таблице 10 приложе­ния. На каждый этап очистки, на каждый рабочий орган схемы надо заполнять отдельную таблицу. Таблица 9 приложения и представ­ляет собой первую из четырех подобных таблиц. Мы не приводим их все, а только две первые (таблицы 10, 11 приложения) и послед­нюю (таблица 12).

При расчете эти таблицы заполняются последовательно, в по­рядке, соответствующем операциям очистки зерна по выбранной схеме (третьему списку). Каждая из таблиц, например, таблица 7 приложения, кроме последней, содержит 10 колонок. Над ней ука­зывается значение l - границы разделения на данном рабочем орга­не. Первая колонка - порядковый номер составляющей вороха. По мере выделения и исключения из списка, их номера остаются преж­ними в последующих таблицах.

В третьей колонке 10 таблицы приводится процентное содержа­ние данной составляющей в зерне, поступающем на операцию очи­стки. При этом для первой операции состав берется из таблицы 7 приложения, а для каждой следующей операции - из 10-й колонки предыдущей таблицы (табл. 10).

В четвертую и пятую колонки (табл. 10 прилож.) записывают ве­личины М и σ таблицы 7 по тому признаку, по которому разде­ляет зерновую смесь данный рабочий орган.

В шестую колонку записывают значения, рассчитываемые со­гласно формуле:

(3)

Вышеперечисленные числовые значения, вносимые в таблицу 10 приложения являются входными для таблицы нормального инте­грала. По величине X определяется значение этого интеграла (таб­лица 13 приложения), которая и вписывается в седьмую колонку 10 таблицы приложения (ξ), со знаком числа в шестой колонке.

Пользоваться таблицей интеграла Лапласа (табл. 13 прилож.) не­обходимо следующим образом:

- по величине X находим величину ξ (кси).

- Если, например, Х = 0,42, то следует искать ξ, используя графу поправок. В нашем случае ξ = 1554 + 2∙37, поскольку Х = 0,40 + 0,02, а поправка дается на 0,01X.

- Величину поправки не следует выбирать более 0,05Х В этом случае нужно воспользоваться вычитанием из большего числа.

В 6 и 7 колонках таблицы 10 не следует забывать знаки. Часто в литературе таблицы нормального интеграла представлены не в процентах, а на 10000 зерен (таблица 13 приложения), тогда их сле­дует перевести в проценты, переместив запятую на два знака влево.

В восьмой колонке числа получают сложением результатов (седьмой колонки) с 50% или вычитанием из 50%. Что именно, сложение или вычитание, следует применять в данной таблице, оп­ределяют по числу в восьмой колонке первой строки (по основной культуре). Это число должно быть положительным и больше 50%. Например, в табл. 10 результат в восьмой колонке получили вычи­танием из 50 чисел седьмой колонки. Проконтролировать правильность полученных результатов в восьмой колонке можно по вариа­ционным кривым. Вертикальная линия (граница разделения) долж­на отсечь от вариационной кривой основной культуры участок не­значительной площади.

Числа в девятой колонке получают перемножением чисел треть­ей и восьмой колонок и делением на сто. Числа в девятой колонке должны быть просуммированы. Сумма показывает, какой процент составляющих вороха останется после прохождения данной опера­ции.

Числа в десятой колонке получают путем умножения чисел в соответствующих определенной культуре девятой на сто и делением на сумму чисел в девятой колонке. Сумма чисел десятой колонки должна равняться 100%. В случае несовпадения поправляют в этой колонке число, соответствующее основной культуре.

Одиннадцатая колонка строится только в последней из этой группы таблиц и соответствует рабочему органу, завершающему процесс очистки. Она дает окончательный состав зерна, прошедше­го всю очистку по данной схеме, в штуках примесей на 1 кг очи­щенного зерна. Для расчета одиннадцатой колонки следует соста­вить две пропорции с использованием чисел десятой колонки.

Вначале нужно рассчитать массу семян засорителей в килограм­ме очищенного зерна (в граммах). В нашем примере (табл. 12 при­ложения) окончательный остаток (допустим, спорыньи) составил 0,0061%. Сколько это будет в граммах на I килограмм очищенного зерна, рассчитаем:

1000 – 100 %

x_i – 0,0061 %

Откуда:

Для определения количества зерен засорителя в килограмме очищенного зерна необходимо воспользоваться таблицей 4 прило­жения, откуда для спорыньи возьмем массу 1000 штук, причем зна­чение среднее между "от" и "до" - m₁₀₀₀, г. В нашем примере:

Составляем вторую пропорцию для нахождения примесей в штуках на 1 кг очищенного зерна:

0,061 — х₂

m₁₀₀₀ (6,75 гр) — 1000 шт.

откуда

Полученное число x₂ =9 шт./кг вносится в одиннадцатую колонку напротив спорыньи.

Аналогично проводить расчет количества семян (в штуках на килограмм) для других засорителей.

Результаты расчета очистки зерна (десятая и одиннадцатая ко­лонки) сопоставляются с требованиями ГОСТа (таблица 14 приложения).

Класс чистоты зерна определяется наименьшим из критериев. Если очищенное зерно хотя бы по одному из критериев не соответ­ствует высшему классу, берется класс на один ниже, или, если это уже третий, производится назначение более жестких границ разде­ления и перерасчет чистоты зерна с изменением таблиц, выполняе­мых на каждый рабочий орган или с добавлением новых, соответ­ствующих заново введенным рабочим органам.

Расчет потерь зерна основной культуры при очистке по выбран­ной схеме производится следующим образом: перемножают все числа, относящиеся к основной культуре, из восьмых колонок каж­дой таблицы, делят полученное число на сто в степени, на единицу меньшей числа таблиц, и вычитают полученное число из ста.

В нашем примере:

Не следует допускать суммарные потери основной культуры бо­лее 5%. Исключение можно сделать для случаев, когда количество спорыньи (в процентах) более 0,4.

2.1.6. Расчёт производительности агрегатов

Выбор зерноочистительных машин проводится из условия, что при рациональном их использовании обеспечивается реализация схемы технологического процесса очистки заданного вороха на се­мена. При этом следует предусмотреть поточность обработки зерна с использованием машин, как правило, агрегатов и комплексов. Та­кой подход приближает решение поставленной задачи к производ­ственным условиям, где необходимо для обработки зернового ма­териала заданного состава определить режим работы машин и па­раметры их сменных рабочих органов.

С учетом вышеизложенного, для реализации схемы технологи­ческого процесса (рис. 5) можно использовать зерноочистительно-сушильный комплекс КЗС-25Ш, включающий зерноочистительный агрегат ЗАВ-25 и сушилку шахтную М-819 с топочным блоком ТБ-1,5.

Зерноочистительный агрегат ЗАВ-25 включает машину предвари­тельной очистки МП0-50, машину первичной очистки ЗВС-20А и триерные блоки ЗАВ-10.90.000А. Вместе с тем следует отметить, что полученную в рассматриваемом примере схему технологиче­ского процесса очистки семян можно реализовать и на одной ма­шине вторичной очистки СМ-4. Однако вряд ли можно признать рациональным обработку на этой машине вороха с высокой исход­ной засоренностью (в нашем примере засоренность зерна составля­ет 11%).

Останавливаясь на поточной технологии обработки зерна, сде­лаем следующие замечания. Машина МПО-50 имеет воздушную очистку и сетчатый транспортер, предназначенный для удаления крупных грубых примесей. Так как в исходном ворохе отсутствуют грубые крупные примеси, то производительность МПО-50 будет определяться только производительностью воздушной очистки. Машина ЗВС-20А имеет воздушную и решетную очистку. Исходя из того, что условно выделение легких примесей проведено на МПО-50, воздушная очистка ЗВС-20А будет выполнять только вспомогательную роль, а ее производительность будет определять­ся решетной частью. Если технологической схемой предусмотрено отделение широких и толстых примесей, то следует выбирать до­полнительно машину ОВС-25, работающую последовательно с ос­новой (ЗВС-20А), но на отделении лишь толстых или широких примесей. Это продиктовано тем, что в каждой из этих машин мо­гут стоять два одинаковых решета либо с круглыми, либо с продол­говатыми отверстиями, а последовательно друг с другом два стана работать не могут. И последнее, триерный блок ЗАВ-10.90000А бу­дет использоваться при параллельной работе всех четырех цилинд­ров. В случае, если технологической схемой очистки предусмотре­но отделение длинных и коротких примесей, для очистки нужно применить два триерных блока ЗАВ-10.90000А.

Определяя производительность зерноочистительных машин, следует иметь в виду, что в зависимости от характеристик зерново­го материала, она может быть больше или меньше паспортной.

Зерноочистительный агрегат ЗАВ-25 включает в себя:

Этими машинами следует очищать ворох от примесей, имею­щихся в нем согласно заданию (№ варианта). Имеется технологиче­ская схема очистки (для нашего случая - рис. 5 приложения). Со­гласно ей осуществляется работа вышеперечисленных машин.

2.1.7. Расчёт производительности МПО-50

МПО-50 имеет два рабочих органа: воздушный поток, сетчатый транспортер.

Определим расход воздуха по формуле, м³/с:

G_в = F∙l, (29)

где F - площадь аспирационного канала, м²:

F = a∙в, (30)

где а и в - соответственно глубина и ширина канала; для машины

МПО-50 а = 0,25 м, в = 1,8 м.

F = 0,25∙1,8 = 0,45 м².

где l - скорость воздушного потока (берется из таблицы по расчету отделения легких примесей), в нашем случае l = 8,6 м/с.

Производительность воздушной очистки, т/ч:

(31)

где μ - коэффициент, характеризующий транспортную способность воздуха, принимается μ = 0,15...0,20 кг/кг.

ρ _в - плотность воздуха, ρ_в = 1,2 кг/м³;

β_л - процент удаляемой легкой фракции

=100 - θ, (32)

где θ - сумма девятой колонки той таблицы, которая построена для удаления легких примесей. В нашем случае по таблице 10 прило­жения

θ = 98,15%.

В случае если технологической схемой очистки предусмотрено отделение тяжелых примесей, в курсовой работе подобный расчет проводится для второй машины МПО-50.

2.1.8. Расчёт производительности ЗВС-20А

ЗВС-20А имеет два вида рабочих органов: воздушная и решет­ная части. Будем считать, что скорость в аспирационных каналах такая же, как и у МГ10-50. Производительность ЗВС-20А будет оп­ределяться ее решетной частью. Определим пропускную способ­ность решета, т/ч:

Q_p=K_p∙F_p∙q_p∙3,6 (33)

где К_р - коэффициент, зависящий от основной культуры, для пше­ницы К = 1;

F_p - площадь решета, м².

F_p = a ∙ в, (34)

где а и в - соответственно длина и ширина каждого решета. Эти величины берутся из паспортных данных машин.

q_p - удельная нагрузка на решето. Решета, по которым основная культура движется проходом, имеют большую удельную пропуск­ную способность, чем решета, на которых основная культура идет сходом. Поэтому для решет верхнего яруса (Б₂) q_p = 1,6...2,0 кг/(м²∙ с), для решет нижнего яруса (В, Г)

q_p = 0,5...0,6 кг/(м²∙ с).

Производительности любого одного из решет верхнего и ниж­него ярусов рассчитываются отдельно.

После подсчёта производительности верхнего яруса Q _В.Я. и ниж­него яруса Q_Н.Я. решёт нужно грамотно рассчитать производитель­ность машины ЗВС-20А, и если это предусмотрено - ОВС-25 (в случаях, когда отделяются широкие и толстые примеси одновре­менно).

Возможны следующие варианты компоновки решёт, предусмот­ренные технологическими схемами:

1. Очистка от широких и толстых примесей.

В этом случае применяются две машины: ЗВС-20А и ОВС-25. Производительность ОВС-25, работающей на отделении толстых или широких примесей, находится:

Q_ОВС-25 = Q_В.Я.∙2 (35)

Цифра "2" указывает на то, что оба стана работают параллельно.

В машине ЗВС-20А производительность каждого стана ограни­чивается производительностью нижнего яруса, поэтому производи­тельность стана находится:

Q_ст = Q_Н.Я. (36)

Производительность всей машины:

Q_ЗВС-20А = Q_ст∙2∙2 (37)

Последняя цифра "2" указывает на то, что делительное решето Б₁ делит ворох пополам.

2. Очистка от широких (толстых), узких и тонких примесей.

Этот вариант рассмотрен в первом пункте на примере ЗВС-20А.

3. Очистка от широкой или толстой примеси.

Этот вариант рассмотрен в первом пункте на примере ОВС-25, но машина для этого применяется ЗВС-20А.

4. Очистка от узких и тонких примесей.

В этом случае применяется машина ЗВС-20А с работающими нижними ярусами решётных станов.

Производительность машины в этом случае будет находиться:

Q_ЗВС-20А = Q_Н.Я.∙2 (38)

5. Очистка от широких (толстых) и узких (тонких) примесей.

Поскольку производительность нижнего яруса решётного стана ниже чем решёта Б₂, он будет ограничивать производительность всей машины. Так как технологией предусмотрена очистка от узких или тонких примесей, то два решета нижнего яруса устанавливают с одинаковыми отверстиями. Это позволит увеличивать производи­тельность нижнего яруса вдвое.

После расчёта производительности нижнего яруса Q_Н.Я.,её сравнивают с производительностью решета Б₂. Наименьшая из вы­шеуказанных производительностей будет ограничивать производи­тельность решётного стана. Производительность машины находит­ся:

Q_ЗВС-20А = Q_min∙2∙2∙2 (39)

В первом пункте рассмотрен вариант использования двух зерноочистительных машин. В остальных достаточно эксплуатировать лишь комплекс.