Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

РАСЧЕТ ИНЖЕКТОРА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СОРТИРОВКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ВОДКИ

Рузанов С.Р. 1
1 ГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
Приведен анализ способов и оборудования для приготовления сортировки в производстве водки. Учитывались производительность способов и устройств для смешения компонентов сортировки, возможность экономии производственные площадей и переход на «безлюдные» технологии. Отмечается перспективность применения для приготовления сортировки инжекционных аппаратов. Приведена схема инжекционной установки. Сформулированы исходные данные для расчета инжекционного устройства, включающие расходы рабочей и инжектируемой жидкостей, давления на входе смешиваемых сред. Предложена методика инженерного расчета основных конструктивных и режимных параметров инжектора: диаметры сопла, камеры смешения, диффузора; длины сопла, камеры смешения, диффузора; относительного перепада давления создаваемого инжектором, давления сортировки на выходе из диффузора. Методика расчета инжектора может быть использована при конструировании инжекторов для смешения и других жидких сред.
расчет
инжектор
смешение
сортировка
водка
1. Малахов Н.Н., Плаксин Ю.М., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств: Учебник.- Орел: Изд. Орловского государственного технического университета, 2001.- 687 с.
2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу про¬цессов и аппаратов химической технологии.– Л.: Химия, 1987. – 575с.
3. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. - М.: Энергоатомиздат, 1989. – 352 с.
4. Технология пищевых производств / А.П. Нечаев, И.С. Шуб, О.М. Аношина и др.; Под ред. А.П. Нечаева.- КолосС, 2005. – 768 с.
5. Фараджева Е.Д., Федоров В.А. Общая технология бродильных производств. – М.: Колос, 2002. – 408 с.

Для приготовления вод­ки ректификованный спирт смешивают с подготовленной умягченной водой, получаемая при этом водно-спиртовая смесь называется сортировкой. Обычно сортировку готовят периодически в герметически закрытом смесителе, представляющим собой цилиндрический резервуар вместимостью от 300 до 1200 дал [4]. В смеситель из мерников подается расчетное количе­ство спирта, а затем воды. Для смешения компонентов используют: механическое перемешивание с помощью мешалок; гид­родинамическое перемешивание с помощью насоса; перемешивание сжатым воздухом, подаваемым из комп­рессора через барботер, находящийся внутри смесителя.

Сортировку можно получать также непрерывным способом, который обеспечивает большую производи­тельность, экономию производственные площадей, и при современном развитии средств АСУ TП перехо­д на «безлюдные» технологии. При непрерывном способе приготовления сортировки для смешения спирта и воды используются либо проточные многоступенчатые смесители [1], либо инжекционные аппараты [5]. Последние наиболее перспективны для приготовления сортировки.

Схема инжекционной установки приготовления сортировки приведена на рисунке 1.

Рисунок 1- Схема инжекционной уста­новки:

1- насос подачи умягченной воды; 2 - ма­нометры; 3 - инжектор; 4 - обратный клапан; 5 - напорные чаны; 6 - сборник умягченной воды; 7 - мерник спирта; 8 - смотровой фонарь; 9 - бачок постоянного уровня; 10- регулирующий вентиль для подачи спирта

Основным элементом установки является инжектор, полный расчет которого весьма сложен и трудоемок [3], что является одной из причин более широкого использования устройства для приготовления сортировки.

Ниже предлагается методика инженерного (упрощенного) расчета инжектора. Расчетная схема устройства приведена на рисунке 2.

Рисунок 2- Расчетная схема инжектора:

1- сопло; 2- камера смешения; 3- диффузор

Исходными данными для расчета являются:

  • массовый расход воды (рабочая жидкость) Gв, кг/с;
  • массовый расход спирта (инжектируемая жидкость) Gс, кг/с;
  • давление воды на входе в инжектор рв, Па;
  • давление спирта на входе в инжектор рс, Па.

Массовые расходы воды и спирта определяются из материального баланса стадии приготовления сортировки. Давления смешиваемых компонентов на входе в инжектор принимаются по производственным данным.

Необходимый коэффициент инжекции определяется соотношением

. (1)

По полученному коэффициенту инжекции, согласно рекомендациям [3], определяется оптимальное соотношение сечений камеры смешения и сопла

. (2)

Площадь сечения сопла вычисляется по формуле

, (3)

где j1 = 0,95 – коэффициент скорости сопла [3]; Dрр = ррв – рс – перепад давлений между входными потоками инжектора, Па; rв – плотность воды, кг/м3.

Диаметр сопла

. (4)

Площадь сечения камеры смешения

. (5)

Диаметр камеры смешения

. (6)

Длина свободной струи воды после сопла

, (7)

где а = 0,16 – опытная константа для несжимаемых сред [3].

Диаметр рабочей струи воды на расстоянии

. (8)

Если d3 > d4, то расстояние от выходного сечения сопла до входного сечения цилиндрической части камеры смешения принимается равным

.

Если d3 < d4, то расстояние от выходного сечения сопла до входного сечения цилиндрической части камеры смешения определяется по формуле

, (9)

где = (d4 - d3)/2 – длина конического участка камеры смешения при угле раскрытия конуса 90о.

Длина цилиндрической части камеры смешения определяется из соотношения

. (10)

Диаметры штуцеров, подводящих воду и спирт к инжектору, а также готовой сортировки определяются из уравнения расхода

, (11)

где vi - объемный расход соответствующего потока, кг/м3; wi – рабочая скорость среды в штуцере, принимаемая по рекомендациям [2].

Длина диффузора

, (12)

где dс – диаметр выходного сечения диффузора, м.

Относительный перепад давления, создаваемый инжектором

, (13)

где Dрс = рср – рс – перепад давлений между выходом сортировки из инжектора и входом спирта в инжектор; rс – плотность спирта, кг/м3; rср – плотность сортировки, кг/м3; j2 = 0,975, j3 = 0,9, j4 = 0,925 – коэффициенты скорости в соответствующих сечениях инжектора [3]; n – коэффициент, определяемый соотношением

. (14)

Давление сортировки на выходе из диффузора определяется по формуле

рср = рс + Dрр. (22)

Приведенная выше методика расчета инжектора для непрерывного приготовления сортировки в производстве водки позволяет определить конструктивные размеры основных элементов устройства и режимные параметры его эксплуатации.

Методика может быть использована при конструировании инжекторов для смешения и других жидких сред.

Рецензенты:

Когтев С.Е., д.т.н., профессор, директор по развитию производства ООО «Синтез-ПКЖ», г. Дзержинск.

Сидягин А.А., д.т.н., профессор кафедры «Машины и аппараты химических и пищевых производств» ГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева», г. Дзержинск.


Библиографическая ссылка

Рузанов С.Р. РАСЧЕТ ИНЖЕКТОРА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СОРТИРОВКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ВОДКИ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=11284 (дата обращения: 02.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074