шпора
.doc
1.Расчет насосов. Необходимая мощность насоса: , где: N - мощность насоса, кВт; V - подача насоса, м3/час; - удельный вес перекачиваемой жидкости, кг/м3; H - напор столба подаваемой жидкости, м; h - сумма всех сопротивлений на рассматриваемом участке; мех. - механический к.п.д. насоса. Центробежный насос. 1.Подача: V = b1( D1-z)v1об., где V - подача, м3/час; b1 - ширина колеса по внутренней окружности, м;
D1 - внутренний диаметр колеса, м; - толщина лопатки, м; z - число лопаток в колесе; v1 - скорость движения жидкости на внутренней стороне диска, м/с; об. - объемный к.п.д. насоса. 2.Напор, фактически создаваемый насосом: Н = v2/2g , где: Н - напор, м; - коэффициент напора, = 0,8 0,9; v - окружная скорость вращения рабочего колеса или диска, м/с; g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.
Поршневой насос. Объемная производительность: а) насос одинарного действия: V = kSn60об., где: k - число цилиндров; D - диаметр поршня или плунжера, м; S - ход поршня или плунжера, м; n - число ходов поршня или плунжера в минуту; об. - объемный к.п.д. насоса; об. = 0,7 0,8; б) насос двойного действия: V = k(2- )Sn60об., где: d - диаметр штока поршня, м. Шестеренчатый насос с внешним зацеплением. Подача: V = 60 2 Dнач. m b nоб., где: Dнач. - диаметр начальной окружности шестерен, м; m - модуль зацепления, м; b - ширина шестерен, м; n - частота вращения шестерен, об./мин. об. - объемный к.п.д. насоса; об. = 0,7 0,8.
5.Расчет и подбор пластинчатых и трубчатых теплообменников. Порядок выполнения работы: Расчет и подбор теплообменной установки сводится к определению площади поверхности теплопередачи каждой секции, а затем расчетная площадь (Fр.) всех секций сравнивается с паспортной (F п.). Если Fр. Fп., то установка выбрана правильно. Количество тепла, переданного в секции (установке): Q = F K Tср. , Дж., где:
K - коэффициент теплопередачи, Вт/м2град. (Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 64-65); Tср.- логарифмическая разность температур (температурный напор), о С; - время теплопередачи, с. (принимаем = 1 с.). Определяем площадь теплопередачи: F = , м2. Для определения температурного напора строим схему каждой секции по образцу:
Предположим, что на входе молока Тн.м. = 4о С, Тк.г.в.= 80о С, Т1 = Тк.г.в. - Тн.м. = 80 - 4 =76 о С; на выходе молока Тк.м.= 75 о С, Тн.г.в. = 95 о С, Т2 = Тн.г.в. - Тк.м. = 95 - 75 =20 о С. Так как 76 20, следовательно Т1 присваиваем индекс «большее» (Тб.), а Т2 - «меньшее» (Тм.). Если Тб./ Тм. 2, то Тср. = ; если Тб./ Тм. 2, то Тср. = 0,5(Тб. +Тм.). Можно найти значение Тср. в книге: Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 400-403 (на пересечении значений Тб. и Тм.). При расчетах теплообменных установок могут быть использованы уравнения теплового баланса: I уравнение: GCм.(T1 - T2) = FKТср, где G - производительность аппарата, кг/с (кг/ч); Cм.- теплоемкость молока, Дж/кгград.; T1 ,T2 - температура молока на входе и выходе из секции, о С;
K - коэффициент теплопередачи, Вт/м2град. - время работы установки, с (час); расчет обычно ведется для = 1час. Следовательно, F = , м2. II уравнение: GCм.(T1 - T2) = WCв.(T2 - T1 ), где W - количество теплоносителя (хладоносителя), кг/с (кг/ч); Cв.- теплоемкость теплоносителя (хладоносителя), Дж/кгград.; T1 ,T2 -температура воды (рассола) на входе и выходе из секции, о С. Следовательно, кратность теплоносителя (хладоносителя): N = W / G = Cм.(T1 - T2)/ Cв.(T2 - T1 ). III уравнение (для определения расхода греющего пара в трубчатых пастеризаторах): GCм.(T1 - T2) = Dгр. (i - Cк.tк.), где Dгр. - расход греющего пара, кг/с (кг/ч); i - энтальпия (теплосодержание) пара, Дж/кг (Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 394-395); Cк.- теплоемкость конденсата, Дж/кгград.; t к.- температура конденсата, о С (можно принять t к. = 95 - 100 о С); - к.п.д. установки ( = 0,9 0,95). Следовательно, Dгр. = , кг/c (кг/ч).
|
2.Расчет трубопроводов. Порядок выполнения работы:
, где: V - пропускная способность трубы, м3/час; d - внутренний диаметр трубы, м; v - скорость движения жидкости в трубе, м/с. Рекомендуемые скорости движения жидкостей при перекачивании: сливки, сгущенное молоко и другие вязкие жидкости v = 0,5 м/с (ламинарный режим движения); молоко v = 0,5 1,5 м/с; пахта, сыворотка v = 1 2 м/с 2.Необходимый диаметр трубы: , м. 3.Допускаемое давление в трубе: , где: P - допускаемое давление в трубе, Н/ м2 (1 кгс/см2 = 0,9807105 Н/ м2 ); RZ - допускаемое напряжение на растяжение, Н/ м2; - толщина стенки, м; c - запас толщины стенки на механический износ и коррозию, м; d - внутренний диаметр трубы, м. Для меди RZ = 3,92·107 Н/м2, для стали RZ = 9,81·107 Н/м2. При большой протяженности трубопроводов и больших местных сопротивлениях не следует допускать максимальных нагрузок на стенки трубы. Рекомендуемое значение максимального допускаемого давления в трубе: Р = 2,94105 Н/ м2. 4.Необходимый напор для движения жидкости по трубам: P = Pн + Pс, где:
Pн - напор для подъема жидкости на высоту Н, Н/ м2; Pс - напор для преодоления сопротивления в трубе и для создания скорости движения жидкости, Н/ м2. Pн = Н g, где: Н - геометрическая высота подъема жидкости, м; - плотность жидкости, кг/ м3; g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2. Pс = , где: V - пропускная способность трубы, м3/час; тр - коэффициент трения продукта по внутренней поверхности трубы; L - длина трубы, м; d - внутренний диаметр трубы, м; мс - сумма коэффициентов местных сопротивлений. 5.Режим движения жидкости (ламинарный или турбулентный) зависит от критерия Рейнольдса: Re = , где - кинематическая вязкость продукта, м2/с. При Re 2320 режим движения жидкости турбулентный, при Re 1200 1600- ламинарный.
4.Расчет пластинчатых теплообменников. Порядок выполнения работы:
2. Задаем температуры по движению молока: Т1 = 10о С- температура молока, поступающего в установку; Т2 = 4045о С - температура сепарирования молока; Т4 = 7476о С - температура пастеризации молка; Т7 = Тн.х.в.+(34)о С; Т8 =28 о С - температура резервирования молока.
Тн.х.в. - зависит от источника воды и рассчитывается для летнего периода: Тн.х.в.= 58 о С для артезианской скважины, Тн.х.в.=1214о С для магистрального водопровода (из открытого водоема); Тн.р. = -5 о С -начальная температура рассола; Тн.г.в. = Т4 +(34)о С - начальная температура горячей воды. 4.Определяем температуры по движению молока: коэффициент рекуперации e = - отношение тепла, повторно использованного в секции рекуперации, ко всему количеству тепла, полученного молоком в установке; DТ = (Т4 - Т3) = (Т5 - Т2) = (Т6 - Т1) - температурный перепад между горячей и холодной жидкостью, о С; Т5 = Т2+ DТ, о С; Т6 = Т1+ DТ, о С.
Определяем температуры по движению теплоносителей и хладоносителей: Тк.г.в. = , о С, где Nг.в. -кратность горячей воды - отношение количества горячей воды, пропускаемой через секцию пастеризации в единицу времени, к производительности секции пастеризации; С г.в., С к.- теплоемкость горячей воды и конденсата, Дж/кгград. (Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 394; С к= 4187 Дж/кгград.); Тк.х.в. = , где Nх.в. - кратность холодной воды; Тк.р. = , где Nр. - кратность рассола, С р.- теплоемкость рассола, Дж/кгград.
|
3.Расчет емкостей. 1.Геометрическая вместимость (объем): а) цилиндрические резервуары, баки, цистерны и т. п. с плоским днищем: V = R2H, где: V - объем емкости, м3; R - радиус емкости, м ; Н - высота емкости (для горизонтальных емкостей – длина), м; б) цилиндрические емкости со сферическими выпуклыми днищами: V R2H1+0,28(D/H), где: Н - высота цилиндрической части емкости (для горизонтальных емкостей - длина), м; в) емкости эллиптической формы: V = /4 a b L, где: a, b, L - высота, ширина и длина емкости, м. 2.Рабочая вместимость: Vр. = (0,9 0,95) V. 3.Время опорожнения (заполнения) емкости насосом: = Vр. / М, где: - время опорожнения (заполнения) емкости, с; М - производительность насоса, м3/с.
а)для горизонтальных резервуаров: = 1,7 Vф./(fvmax.), где: - время опорожнения емкости самотеком, с; Vф. - фактический объем жидкости, м3; f - площадь сечения сливного штуцера, м2; vmax. - наибольшая скорость истечения жидкости, м/с; б) для вертикальных резервуаров: = 2 Vф./(fvmax.): в) для ванн, покатых баков и т.п.: = 1,5 Vф./(fvmax.). 5.Скорость движения жидкости, вытекающей из сливного патрубка, м/с: а) при опорожнении самотеком: vmax. = , где: - коэффициент расхода (истечения); для молока = 0,70,75; Н - высота столба жидкости от поверхности до сливного патрубка, м. б) при опорожнении с помощью сжатого воздуха: vmax. = , где: Ризб. - избыточное давление сжатого воздуха, атм.; - плотность жидкости, кг/м3. 6.Продолжительность нагрева молока в емкости: , где: - время работы установки, с (час); G - масса молока, кг; C- теплоемкость молока, Дж/кгград.; T1 ,T2 - начальная и конечная температура молока, о С;
k - коэффициент теплопередачи, Вт/м2град.
|
||
|
|
|
||
6.Расчет и подбор вакуум-выпарных установок. Порядок выполнения работы: Расчет и подбор вакуум-выпарных установок сводится к определению их типа и производительности. Если концентрация сухих веществ в продукте превышает 40%, то используют вакуум-выпарные установки циркуляционного типа (желательно двухкорпусные), если не превышает - циркуляционные или пленочные. В вакуум-аппарат поступает М кг молока (сырья) в смену, из которого удаляется W кг испаренной влаги (в виде водяного пара). , где
М- масса сырья, кг; С1 , С2 - массовая доля сухих веществ в сырье и продукте, %. Рассчитаем время эффективной работы вакуум-аппарата эф., которое зависит от продолжительности его непрерывной работы в течение суток с учетом подготовительных и заключительных работ (1 час в начале непрерывной работы отводится на пуск вакуум-аппарата и 1 час - на его мойку). Например, при двухсменной работе при продолжительности смены 8 часов: эф.= (28)-2 = 14 час. Количество испаренной влаги в час W (производительность вакуум-аппарата): W = W / эф. = (W / 14) кг исп.вл./час. Аналогично рассчитывается W для любой величины эф.. По каталогу или по паспорту оборудования [1, с.262, 265, 267, 268] подбираем вакуум-аппарат таким образом, чтобы он подходил по типу и по производительности. Если в каталоге нет аппарата нужной производительности, то выбираем и проверяем два таких аппарата, один из которых имеет производительность меньшую, а другой - большую, чем необходимо. Для обоих аппаратов рассчитываем фактическое время работы в течение суток: ф. = W / Wпасп., час., где Wпасп. - паспортная производительность вакуум-аппарата, кг исп.вл./ час. Из двух вакуум-аппаратов выбирают один таким образом, чтобы величина ф. не превышала продолжительность непрерывной работы в сутки за вычетом времени пуска вакуум-аппарата. При этом продолжительность работы аппарата должна быть максимальной. Например, если для эф.= 14 час. мы выбрали один вакуум аппарат, для которого по расчету ф. = 14,9 час., а для второго ф.= 13 час., то для рассчетов выбираем первый вакуум-аппарат. Определяем количество молока, которое подаем на вакуум-аппарат в час: М' = М/τф или, кг/час. Количество молока, которое выходит из вакуум-аппарата в час: G' = M' - W'. Определяем расход греющего пара: , где Dгр.- расход греющего пара, кг/ч; - количество испаренной влаги в час, кг исп. вл./ час; - масса молока, поступающего в вакуум-аппарат в час, кг/час; См, Скон - теплоемкость молока и конденсата, Дж/кгград.; Твх.м., Ткип.м. - температура молока (продукта) на входе в вакуум-аппарат и температура кипения в аппарате, 0 С; если в аппарате число корпусов 2, то берем среднюю арифметическую температуру кипения; Ткон. - температура конденсата, 0 С; принимаем на 1,5 - 20 С ниже температуры греющего пара или берем из паспорта вакуум-аппарата; i - энтальпия (теплосодержание) греющего пара, Дж/кг (Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 394-395); r – теплота парообразования при температуре кипения Дж/кгград.; - к.п.д. установки ( = 0,97 0,98).
|
7. Расчет и подбор сушилок. Порядок выполнения работы: Расчет и подбор сушилок проводится аналогично расчету вакуум-выпарных установок. Сушилка работает параллельно с вакуум-аппаратом и заканчивает работу не раньше его. Количество испаренной при сушке влаги: , где W* - количество испаренной при сушке влаги, кг исп.вл.; С2 , С3 - массовая доля сухих веществ поступающего (подсгущенного) и сухого молока, % ; для распылительных сушилок С3 = 96 97%, для вальцовых С3 = 93 94%. Принимаем теоретическое время работы сушилки равным фактическому времени работы вакуум-аппарата: * теор. = ф., где * теор., ф. - теоретическое время работы сушилки и фактическое время работы вакуум-аппарата, час. Теоретическая производительность сушилки: W* = , где W* - теоретическая производительность сушилки, кг исп. вл./час. Подбираем (по каталогу) сушилку по производительности и по требуемому качеству продукта (С3) При сушке обезжиренного молока можно использовать вальцовую сушилку; распылительная сушилка может быть использована для любого вида жидких продуктов. Рассчитываем фактическое время работы сушилки в течение суток: ф.*= W* / W*пасп., час., где W*пасп. - паспортная производительность сушилки, кг исп.вл./ час. Количество продукта, подаваемого на сушилку в течение часа, кг: G = G/ф.*. Определяем расход греющего пара: , где Dгр.- расход греющего пара, кг/ч; W*- количество испаренной при сушке влаги в час, кг исп. вл./ час; G*- количество молока, поступающего в сушилку в час, кг/час; С2, С3, Скон.- теплоемкость сгущенного и сухого молока и конденсата, Дж/кгград.; Тсг.м., Тсух.м. - температура молока (продукта) на входе в сушилку и на выходе, 0 С; Ткон. - температура конденсата, 0 С; принимаем на 1,5 - 20 С ниже температуры греющего пара или берем из паспорта сушилки; i - энтальпия (теплосодержание) греющего пара, Дж/кг(Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В . Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 394-395); можно для определения энтальпии использовать i - d диаграмму (Золотин Ю.П., Френклах М.Б., Лашутина Н.Г. Оборудование предприятий молочной промышленности. - С. 179); - к.п.д. установки ( = 0,85).
|
|