Министерство Образования Российской Федерации
Оренбургский Государственный Университет

Контрольная работа
(индивидуальная)

по курсу: Основы инженерно-технологические процессы

Выполнил студент Биккинин Р.Т.

Специальность ЭиУ

Курс 2

Группа ЭС2-3

Шифр студента 98-Э-250

Руководитель Асеева В.В.

________________ подпись

________________ дата

Оценка при защите_____________

Подпись___________дата________

Уфа – 2000 г.
ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ДАВЛЕНИЕМ (ПРЕССОВАНИЕМ)

I. Общие сведения

Прессованием называют процесс обработки материалов воздействием внешнего давления, создаваемого в прессах. При этом преследуют следующие цели: отжатые жидкости из твердых материалов, формование пластических материалов, уплотнение сыпучих материалов.

2. Отжатие жидкости из твердых материалов

Отжатие жидкости прессованием широко используется, например, для выделения соков из ягод и плодов, масла из масличных семян, жира из шквары, воды из свекловичного жома и др. При этом одновременно с отжатием жидкости происходит уплотнение и брикетирование твердого остатка.
Основы теории процесса. Основной величиной, характеризую щей процесс отжатия прессованием, является выход жидкости, зависящий от величины рабочего давления, характера связи жидкой фазы с клеточной структурой, содержания жидкой фазы в исходном материале и остатке, температуры процесса, толщины слоя и продолжительности процесса.
Физическая сущность отжатия жидкости прессованием .заключается в следующем. При сближении частиц материала, внутри и на поверхности которых жидкость удерживается силами молекулярного сцепления, сначала начинается движение жидкости по каналам между частицами, а затем в процессе прессования жидкость движется в слое пористого материала по капиллярам переменного сечения и кривизны, т. е. процесс подобен фильтрованию. В связи с этим количество жидкости V, протекающей через капилляр за единицу времени, можно определить по уравнению Пуазейля.

[pic] (1)

где [pic]- перепад давлений в капилляре; d диаметр капилляра. [pic]- вязкость жидкости; l - длина капилляра.
Согласно уравнению (1) количество жидкости, выделяемой при прессовании, прямо пропорционально перепаду давлений и размеру капилляров и обратно пропорционально вязкости жид-. ми т и длине капилляра. Следовательно, более полному отжатию жидкости способствует увеличение давления и уменьшение вязкости жидкости. Однако чрезмерное увеличение давления уменьшает сечение капилляров, а следовательно, и производительность пресса. Поэтому оптимальное рабочее давление при прессовании устанавливают опытным путем с учетом структурно-механических свойств материала, количества и качества получаемой жидкости. Для обеспечения наиболее полного выделения жидкости при отжатии исходный материал зачастую подвергают измельчению и обработке термической, а иногда и электрической. Для уменьшения вязкости жидкости прессуемый материал часто нагревают до температуры, допустимой технологическими условиями.
Сложность и недостаточная изученность явлений, происходящих при отжатии, разнообразие сырья и методов его предварительной обработки не дают возможности предложить единое уравнение для расчета выхода жидкости. Такие зависимости пока определяют опытным путем. Хотя уравнение (1) и не учитывает ряда факторов, связанных с деформацией прессуемой массы, ее пористостью и толщиной слоя, и не является расчетным, вместе г тем оно позволяет наглядно анализировать процесс по входящим в него величинам.
Машины для отжатая жидкости (прессы). По принципу действия различают прессы периодического и непрерывного действия, по способу создания рабочего давления — прессы механические и пневматические. Широко применяются в промышленности шнековые и вальцовые прессы непрерывного действия, а также пневматические и корзиночные прессы периодического действия.
Шнековые прессы. Устройство горизонтального шнекового пресса показано на рис. (1). В перфорированном цилиндре 1, помещенном в горизонтальном корпусе
2, расположен шнек 3 с уменьшающимся шагом, который предназначен как для транспортировки материала, так и для отжатия из него жидкости. Выделяемая при этом жидкость различной мутности отводится в виде I, II и III фракций через отверстия в основании корпуса. Окончательное извлечение жидкости достигается в. камере давления 4.
[pic]Рис 1 Шнековый пресс.
Выходное отверстие пресса закрывается конусом 5, с помощью которого регулируется ширина кольцевого зазора, а следовательно, и степень отжатия жидкости. Внутреннюю часть цилиндров и вал таких шнеков выполняют цилиндрическими или ступенчатыми: витки шнеков изготовляют различными по профилю, длине и высоте. Сырье Отжатие жидкости из материала в шнековом прессе происходит в результате постепенного уплотнения массы материала за счет: сокращения объема материала, находящегося между витками, уменьшения шага витков, а иногда и их высоты; механического воздействия витков на материал в процессе вращения шнека; трения прессуемого материала о поверхность витков, стенки цилиндра и частиц материала между собой; сопротивления устройства, регулирующего величину выходного отверстия для уплотненного остатка.
Выход жидкости и ее качество зависят от степени сжатия материала между витками шнека. Степень сжатия характеризуется коэффициентом сжатия ?, представляющим собой отношение объема vi, занимаемого материалом в первом витке, к объему остатка У2 в последнем витке, т. е. ? = V1/V2. При отжатии сока из винограда ?= 3-6, при отжатии масла из семян в зависимости от конструкции пресса ?=3-23.
В связи с увеличивающимся сопротивлением по ходу движения материала в шнековых прессах происходит обратное движение получаемого в результате прессования пластического материала через зазор между шнеком и корпусом.
Это явление учитывается коэффициентом [pic], зависящим в основном от ширины выходной щели для спрессованного остатка. Например, при прессовании хлопковых и подсолнечных семян для выходной щели шириной 12-6,5 мм
[pic]=0,5-0,75.
Производительность шнековых прессов по массе перемещаемого материала рассчитывают с учетом их конструктивных и технологических особенностей.
Зная объем цилиндра [pic], охватывающего шнек диаметром D, объем вала [pic] диаметром d. и объем [pic] нитки витка, можно определить теоретическую объемную производительность V (в м3) шнекового звена за один оборот.

[pic] (2)

Зная шаг витка t (в м), частоту вращения шнека п (в об/мин) и пренебрегая объемом нитки витка, находят секундную производиельность шнека
V (в м3/с).

[pic] (3)

С учетом средней объемной массы р (в кг/м3) прессуемого материала, к. п. д. пресса [pic] и коэффициента [pic] формула (3) для массовой производительности G (в кг/с) примет вид

[pic] (4)