- •Министерство сельского хозяйства и
- •Учебно-методический центр
- •С Пинский государственный колледж мясной и молочной
- •Тематика курсовых проектов
- •Содержание курсовых проектов
- •Расчетно-пояснительная записка
- •Графическая часть
- •Расчеты технологического оборудования
- •1 Резервуары для хранения молока
- •Приложение 7 Теплофизические характеристики сухого воздуха
- •2 Трубопроводы и насосы
- •Сухой насыщенный пар по давлениям
- •Сухой насыщенный пар по температурам
- •Сепараторы
- •Теплофизические свойства воды
- •Плотность, теплоемкость, теплопроводность и вязкость некоторых продуктов и материалов.
- •Расчет и подбор сечения проводов и кабелей для подключения технологического оборудования. Расчет и подбор плавких вставок
- •Кинематические расчеты оборудования
- •Расчет потребляемой сепаратором мощности
- •19 Машины для розлива молока и жидких молочных продуктов
- •Гомогенизаторы клапанного типа
- •5 Трубчатые пастеризационные установки
- •Пластинчатые охладители
- •18 Оборудование для мойки тары, машин и аппаратов
- •Пластинчатые пастеризационно-охладительные установки
- •17 Оборудование для производства мороженого
- •16 Барабанная сушилка
- •Расчет размеров выдерживателя а Выдерживатель выполнен в виде трубы
- •Б Выдерживатель выполнен в виде вертикальной емкости из нержавеющей стали
- •Маслоизготовители
- •Маслоизготовители периодического действия
- •8.2 Маслоизготовители непрерывного действия
- •Оборудование для производства сыра
- •15 Сушилка «кипящего» слоя
- •Оборудование для производства творога
- •11 Вакуум - выпарные установки
- •14 Распылительные сушильные установки
- •12 Вакуум – кристаллизатор для сгущенного молока
- •13 Вальцовые сушилки
5 Трубчатые пастеризационные установки
Поверхность теплопередачи трубчатого пастеризатора (в м2) определяется по формуле
|
(5.1) |
-19-
где G –расход нагреваемой жидкости (производительность аппарата), кг/с;
с – удельная теплоемкость жидкости, Дж/(кг ·К);
tн и tк – начальная и конечная температуры жидкости, 0С;
К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К);
∆tср – средний температурный напор, 0С.
Расход нагреваемой жидкости (в кг/с) определяют так
-
(5.2)
где М – расход нагреваемой жидкости, (л/ч);
ρ - плотность нагреваемой жидкости, (кг/л).
Удельная теплоемкость жидкости определяется по таблице (см. приложение 1) при средней температуре этой жидкости в рассчитываемой секции.
Коэффициент теплопередачи может быть определен расчетом, однако такой расчет связан с определенными сложностями, поэтому в курсовых проектах техникумов этот коэффициент рекомендуется принимать в следующих пределах: К = 1400÷1600 Вт/(м2 .К).
Средний температурный напор определяется по формуле
-
(5.3)
где ∆tб и ∆tм - бόльшая и меньшая разности температур между горячим теплоносителем и продуктом на концах теплообменника, 0С.
Формула (5.3) применима для прямотока и противотока, а также при постоянной температуре теплоносителя.
Если ∆tб / ∆tм 2, то среднелогарифмическую разность (средний температурный напор) можно заменить без большой погрешности среднеарифметической
-
(5.4)
Величины Δtб и Δtм определяются при помощи температурного графика.
В трубчатых пастеризаторах в настоящее время, как правило, для нагрева продукта применяется насыщенный пар давлением 0,03÷0,05 МПа по манометру, т.е. температура теплоносителя постоянна, поэтому температурный график имеет следующий вид
-20-
g – ускорение силы тяжести, м/с2;
L – общая длина трубопровода, м;
λтр - коэффициент сопротивления по длине трубопровода;
d - внутренний диаметр трубопровода, м;
- коэффициент местного сопротивления.
Коэффициенты местных сопротивлений (кранов, тройников и др.) определяют по соответствующим таблицам.
Для определения λтр рассчитывают число Рейнольдса
, (18.21)
где ν – коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости, м2/с.
Если расчетное число Рейнольдса больше критического Reкр =2320, то режим движения жидкости турбулентный.
Для этого режима
. (18.22)
Если расчетное число Рейнольдса меньше критического, то режим движения жидкости ламинарный. Для этого режима
. (18.23)
Потребляемую насосом мощность определяют по формуле (2.10), после чего подбирают насос.
Геометрический объем бака для рабочей жидкости (в м3) определяют по формуле
, (18.24)
где Vр – рабочий объем, м3.
Vр , (18.25)
где V1 – объем контура мойки, м3;
V2 – объем, необходимый для предотвращения засасывания
центробежным насосом воздуха и обеспечения его нормальной работы, м3.
; (18.26)
, (18.27)
где F - площадь сечения бака, м2;
h – высота столба жидкости над центром отверстия, из которого вытекает моющий раствор к насосу, м (h = 0,15÷0,20 м).
, (18.28)
где а – ширина бака, м;
b – длина бака, м.
-61-
т.е.
. (18.15)
Температура бутылок при входе в машину и выходе из нее мало отличаются одна от другой, поэтому можно считать tкон = tнач , что приводит к выражению
. (18.16)
Так как потери тепла равны 20 %, то окончательно расход тепла на мойку (в Вт)
(18.17)
Расход холодной воды на одну бутылку по существующим нормативам следующий:
Емкость бутылок, л …………………………………… 0,25 0,5 1,0
Расход воды на одну бутылку, л ……………………… 0,4 0,5 0,7
Температуру смешанной воды для упрощенных расчетов можно принять в пределах tсм = (36÷42) 0С.
Расход пара (в кг/с), необходимого для поддержания заданного стационарного режима работы бутылкомоечной машины, с достаточной для практики точностью можно вычислить по эмпирической формуле
(18.18)
где W - расход холодной воды, м3/с.
При расчете систем циркуляционной мойки подбирают центробежный насос, который должен прокачивать воду и моющие растворы через объект мойки с заданной скоростью.
Величина скорости движения воды и моющих растворов берется в пределах (1,5÷2) м/с, что позволяет сохранять турбулентный режим потоков при мойке.
Рассчитывают также объем баков для воды, моющих и дезинфицирующих растворов.
Для подбора центробежного насоса необходимо знать количество воды или моющего раствора, циркулирующих в контуре, необходимый для циркуляции напор и потребляемую насосом мощность.
Расход рабочей жидкости (в м3/с) определяется по формуле:
, (18.19)
г де d - внутренний диаметр трубопровода, м;
υ – средняя скорость потока, м/с.
Общий напор, необходимый для движения рабочей жидкости с заданной скоростью при мойке трубных коммуникаций (в Па), определяется по формуле
, (18.20)
где h1 – геометрическая высота подачи жидкости, м;
ρ – плотность рабочей жидкости, кг/м3;
υ – скорость движения рабочей жидкости, м/с;
-60-
Рис. 5.1 Температурный график
Очевидно, Δtб = tп – tн и Δtм = tп – tк.
Температура пара tп определяется с помощью таблицы параметров сухого насыщенного водяного пара по известному (заданному) давлению пара.
Число труб в цилиндрах (секциях) определяется по формулам
(5.5)
где F1 и F2 - поверхность теплообмена соответственно первого и второго цилиндров, м2;
l - длина трубы в цилиндре, м;
d - расчетный диаметр трубы, м.
Расчетный диаметр трубы определяется так
где dв и dн – соответственно внутренний и наружный диаметры трубы, м
Диаметр труб в цилиндрах пастеризатора принимается в пределах d = =(16÷38) мм, толщина стенки трубы – (1,5÷2) мм, а длина труб – (1,0÷1,4) м.
При расчете трубчатых аппаратов необходимо иметь в виду, что из конструктивных соображений поверхности нагрева цилиндров принимают одинаковыми, т.е. F1 = F2 , а следовательно и число труб в цилиндрах должно быть одинаковым n1 = n2.
-21-
Расход пара D (в кг/с) определяется по формуле
где i " , i´ – энтальпия пара и конденсата, Дж/кг; |
(5.6) |
G – расход нагреваемой жидкости (продукта), кг/с;
с – удельная теплоемкость нагреваемой жидкости, Дж/(кг· К);
ηт – тепловой КПД аппарата (для аппарата с тепловой изоляцией
ηт = 0,85÷0,90).
Энтальпия конденсата определяется по формуле i' = cкон . tкон. Теплоемкость конденсата с достаточной для расчетов точностью можно принимать cкон =4190 Дж/(кг·.К).
Толщина стенки корпуса δ (в метрах) определяется по формуле
-
(5.7)
где Р – давление пара в аппарате (по манометру), Па;
Dв - внутренний диаметр корпуса, м;
σдоп – допустимое напряжение, Па; для стали марки ст.3
σдоп =(0,89÷0,95) МПа при температуре стенки не выше 2500С;
φ - κоэффициент прочности сварного шва; φ= 0,65 при односторонней сварке и φ=0,85 при двусторонней;
с - прибавка на коррозию [c=(0,002÷0,008) м].
Толщина трубной решетки (из стали) должна быть не менее
(5.8)