4.2. Розрахунок барометричного конденсатора
Приймаємо барометричний тиск у конденсаторі 750 мм.рт.ст. Тиску в конденсаторі відповідає вакуум 88 кПа. Цьому тиску, згідно таблиць водяної пари [9] відповідає температура tнас = 49 C і ентальпія i = 2590 кДж/кг. Температуру води приймаємо tвп = 20C. Температуру води, що виходить з конденсатора приймемо на 3 нижче температури насиченої пари, тобто:
tвк = tнас – 3 = 49 – 3 = 46 C.
Витрати води в конденсаторі визначимо по формулі:
, (14)де D – кількість пари, що конденсується, кг/с; cв – середня питома теплоємність води,
Дж/(кг К); tвп, tвк – початкова і кінцева температура води, C; i – ентальпія пари, Дж/кг.
При теплоємності води cв = 4187 Дж/(кг К), витрати води складуть:
кг/с.Визначимо об'єм пари, що проходить через конденсатор:
Vп = D v = 0,589 12,59 = 7,42 м3/с,
де v – питомий об'єм пари при p = 12 кПа, м3/кг.
Діаметр конденсатора визначимо з рівняння витрати:
, (15)де w – швидкість пари в корпусі конденсатора, м/с.
Приймаючи швидкість пари 18 м/с, отримаємо:
м.До установки приймаємо типовий конденсатор з dк = 0,8 м.
Висоту шару води на полці визначимо по формулі:
м,де b = 0,98 dк = 0,98 0,8 = 0,784 м – ширина полки.
Початкова швидкість витоку води з першої полки визначається по формулі:
м/с.Середню швидкість витоку струменю води з полки визначимо по формулі:
м,де hп = 0,4 м – прийнята відстань між полками.
Еквівалентний діаметр струменю визначається по формулі:
, (16)де b – ширина полки, м;
м – товщина шару води.Таким чином:
м.Температуру води, що виходить з першої полки визначимо з рівняння:
, (17)де dе – еквівалентний діаметр плоского струменю, м; wп – швидкість витоку струменю, м/с;
hп – відстань між полками в конденсаторі, м
Підставляючи дані в формулу (17), отримаємо:
.тобто:
,таким чином:
,звідки:
tв1 = 32,6 C.
Число необхідних ступенів процесу в конденсаторі розрахуємо по формулі:
.Приймаємо n = 4, при цьому число полок в конденсаторі дорівнює 5.
Визначимо діаметр барометричної труби по формулі:
, (18)де D і W – кількість пари і води, кг/с; ρ – густина барометричної води (при tвк), кг/м3;
ω – швидкість барометричної води, м/с.
Приймаючи швидкість води в барометричній трубі ω = 0,4 м/с, отримаємо:
м.Приймаємо dб = 0,25 м.
Висоту барометричної труби розрахуємо по формулі:
, (19)де b – розрідження в конденсаторі, Па; p'a – тиск, що відповідає 7600 мм.рт.ст.; ω – швидкість води і конденсату в барометричній трубі, м/с; ∑ξ – сума коефіцієнтів опору місцевих втрат напору; λ – коефіцієнт опору тертю на прямій ділянці труби; H і d – висота і внутрішній діаметр барометричної труби, м.
Приймаючи коефіцієнт опору труби λ = 0,03, ∑ξ =1,5, висота барометричної труби по формулі (19) складе:
.Звідки:
H = 9,5 м.
З урахуванням занурення нижньої частини труби на 1 м в барометричний збірник приймаємо висоту труби H' = 10,5 м.
Кількість повітря, що відкачують з конденсатора визначимо по емпіричній формулі:
Gп = 0,001 (0,025 W + 10 D), (20)
де W і D – витрати охолоджуючої води і пари, кг/с.
Таким чином, отримаємо:
Gп = 0,001 (0,025 12,97 + 10 0,589) = 0,0062 кг/с.
Об'єм цього повітря визначають по формулі:
, (21)де tп – температура повітря, C; pп – парціальний тиск повітря, Па.
Температуру повітря визначимо по формулі:
tп = tвп + 0,1 (tвк – tвп) + 4 = 20 + 0,1 (46 – 20) + 4 = 26,6 C,
де tвп, tвк – початкова і кінцева температура охолоджуючої води, C
Парціальний тиск водяної пари при tп = 26,6 C, складає pпари = 3551 Па. Тоді парціальний тиск повітря в конденсаторі складе:
pп = p – pпари = 12000 – 3551 = 8449 Па.
Об'єм повітря, що відкачується вакуумним насосом, по формулі (21) складе:
м3/с = 3,8 м3/год.4.3. Розрахунок діаметрів штуцерів
Діаметр штуцерів розраховується по формулі:
d =
,де G – масова витрата теплоносія; ρ – густина теплоносія; w – швидкість руху теплоносія в штуцері.
Діаметр штуцера для входу пари, що гріє.
Приймаємо швидкість пари в штуцері w = 25 м/с, об'єм пари:
м3/с.Тоді:
м.Приймаємо dп = 200 мм.
Діаметр штуцера для виходу конденсату. Приймаємо швидкість конденсату 1 м/с.
м3/с.Тоді:
м.Приймаємо dк = 30 мм.
Діаметр штуцера для входу томатної маси. Приймаємо швидкість томатної маси 1 м/с. Густина її 1080 кг/м3.
м3/с.Тоді:
м.Приймаємо dт = 50 мм.
Діаметр штуцера для виходу томатної маси. Густина томатної маси 1100 кг/м3.
м3/с.Тоді:
м.Приймаємо dт = 40 мм.
Усі штуцера забезпечуються плоскими приварними фланцями за ДСТ 12820-80, конструкція й розміри яких приводяться нижче:
Рис. 11. Фланець штуцер подачі пари і розчину
Таблиця 3
| dум | D | D2 | D1 | h | n | d |
| 30 | 120 | 90 | 70 | 12 | 4 | 11 |
| 40 | 130 | 100 | 80 | 13 | 4 | 14 |
| 50 | 150 | 110 | 90 | 14 | 4 | 16 |
| 200 | 315 | 280 | 258 | 18 | 8 | 18 |
4.4. Розрахунок теплової ізоляції
Як матеріал теплової ізоляції виберемо совеліт (85% магнезії + 15% азбесту), що має коефіцієнт теплопровідності і = 0,09 Вт/мК. Приймаємо температуру зовнішньої поверхні стінки tст.в. = 40 C; температуру навколишнього середовища tв = 18 C, тоді товщина шару ізоляції:
,де в – коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні ізоляції в навколишнє середовище:
в = 9,3 + 0,058 tст.в. = 9,3 + 0,058 40 = 11,6 Вт/м2К.
м.Приймаємо товщину теплової ізоляції 30 мм.
Висновки
В курсовому проекті розроблена вакуум-випарна установка для отримання томатної пасти. Багатокорпусна випарна установка має ряд переваг у порівнянні з однокорпусними апаратами – можливість використання вторинної пари, що утворюється при кипінні розчину. Випарювання при зниженому тиску дозволяє знизити температуру кипіння розчину, а отже зберегти цінні харчові властивості продукту.
Обрана конструкція апарату – з виносною нагрівальною камерою працює при більш інтенсивній природній циркуляції. Завдяки універсальності, зручності експлуатації й гарній теплопередачі апарати такого типу одержали широке поширення.
Список використаної літератури
Дикис М.Я., Мальский А.Н. Оборудование консервных заводов. – М.: Пищепромиздат., 1962. – 467 с.
Кичигин М.А. Костенко Г.Н. Теплообменные аппараты и выпарные установки. М., Госэнергоиздат, 1965. 392 с.
Чернобыльский И.И. Выпарные установки. Киев, Изд-во Киевского ун-та, 1960. 263 с.
Сенеш Э., Надабан П. Процессы выпаривания в пищевых производствах. Перев. С венгерского. М., «Пищевая промышленность», 1969. 312 с.
Гореньков Э.С., Бибергал В.Л. Оборудование консервного производства: переработка плодов и овощей. Справочник. – М.: Агропромиздат, 1989. –256с.
Ситников Е.Д., Качанов В.А. Оборудование консервных заводов.– М.: Пищевая промышленность, 1981. – 246с.
Дикий Б.Ф.,Фанг-Юнг А.Ф. Автоматизация консервного производства.– М.: Пищевая промышленность, 1966.-432с.
Краткий справочник по химии./ Под ред. А.Т. Пилипенко.—К.: Наукова думка.—1987.—829 с.
Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных—2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984, 80 с. с ил.
Справочник технолога плодоовощного и консервного производства./ Под ред. В.И. Рогачева. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. — 408 с.
Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. — М.: Агропромиздат. 1985. — 503 с.
Зміст
Реферат 1
Вступ 2
1. Технологічна схема 4
2. Пристрій випарних апаратів 7
3. Вибір конструкційного матеріалу 17
4. Розрахунок установки 20
4.1. Розрахунок поверхні теплопередачі 20
4.2. Розрахунок барометричного конденсатора 26
4.3. Розрахунок діаметрів штуцерів 30
4.4. Розрахунок теплової ізоляції 32
Висновки 33
Список використаної літератури 34
1 2 3 4 5