Определение расхода пара

3 Определение расхода пара

Расход пара в аппарате определяем из уравнения теплового баланса:

, (3.1)

где D_п – расход греющего пара, кг;

W_вып – количество выпариваемой влаги, кг;

i_п, i_вт, i_к – соответственно удельная энтальпия греющего пара, вторичного пара и конденсата, кДж/кг;

Q_пот – потери теплоты в окружающую среду, кДж;

С_вып – теплоёмкость воды при температуре кипения затора, кДж/(кг·К), С_вып = 4,23 кДж/(кг·К);

 Отсюда расход греющего пара равен:

. (3.2)

При настойном способе затирания количество выпариваемой влаги составляет 2 % от массы затора, то есть

 кг  (3.3)

При температуре насыщенного водяного пара (греющего пара) t_н.п = 138^оС:

 кДж/кг, 1

 кДж/кг. 1

Давление вторичного пара Р_бар = 0,1033 МПа, тогда

 кДж/кг.  1

Потери теплоты в окружающую среду Q_пот рассчитываются по формуле:

, (3.4)

где α_об – коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, Вт/м²·К;

t^’_ст, t_возд – температуры стенки аппарата и воздуха соответственно, ^оС.

. (3.5)

Для зимнего периода работы, когда потери тепла в окружающую среду максимальны, примем t_возд = 15 ^оС.

По технике безопасности температура стенки не должна превышать 40 ^оС [2], то есть t^’_ст = 40 ^оС. Тогда согласно формуле (3.5):

 Вт/м²·К. 1

Тогда, исходя из выражения (3.4)

 кДж. 1

Общий расход греющего пара с учётом потерь в окружающую среду по (3.2):

 кг. 1

Удельный расход пара на 100 кг зернопродуктов равен:

 кг. 1

4 Расчёт мощности электродвигателя мешалки

Поскольку Re_меш > 50 (Re_меш = 122,5·10⁵), то режим движения можно считать турбулентным. Для лопастной мешалки установлена следующая зависимость между критериями мощности и Рейнольдса [1] для турбулентного режима:

. (4.1)

Поправочные коэффициенты, которые влияют на мощность привода мешалки, определяются следующими выражениями:

, (4.2)

где α – коэффициент, учитывающий отношение D/d_м для лопастной мешалки, α = 3,0;

, (4.3)

где

Н_ап = Н_ц + h_дн + h_кр = 2,4 + 1,2 + 0,72 = 4,32 м ; (4.4)

,  (4.5)

где β – коэффициент, учитывающий отношение b/d_м для лопастной мешалки, β = 0,25.

Критерий мощности для перемешивания заторной массы равен:

. (4.6)

Мощность, требуемая для перемешивания в аппарате равна:

 Вт. (4.7)

С учётом КПД передачи и сопротивлений, возникающих в аппарате при движении затора, мощность электродвигателя:

, (4.8)

где f_г – коэффициент сопротивления гильзы для термометра, f_г = 1,1;

f_тр – коэффициент сопротивления трубы для стягивания заторной массы, f_тр = 1,2;

f_ш – коэффициент, учитывающий шероховатость стенок аппарата, f_ш = 1,1;

η – КПД передачи, η = 0,85. Тогда

 Вт. 1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе был осуществлён расчёт заторного аппарата - неотъемлемой части такого технологического этапа пивоваренного производства, как приготовление сусла.

Спроектированный заторный аппарат имеет внутренний диаметр равный 4,8 м и рассчитан на единовременное затирание 5500 кг солода. Он соответствует стандартной модели заторного аппарата ВКЗ-5. По заданию же проекта затирается 4000 кг солода, а значит, сокращается расход греющего пара, он по итогам работы оказался равен 1937,9 кг. Также была выбрана мешалка типа лопастная с числом лопастей, равным двум. Данный тип мешалки прост в исполнении, хорошо подходит для перемешивания вязких смесей, какой является смесь солод – вода. Также мы рассчитали необходимую мощность для привода мешалки – 11 кВт.

В итоге можно сказать, что рассчитанный заторный аппарат пригоден для крупных заводов, так как позволяет затирать одновременно большое количество сухого солода. А в связи с этим экономятся производственные площади и время на технологическом этапе приготовления сусла.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.         Кретов И. Т., Антипов С. Т., Шахов С. В. Инженерные расчёты технологического оборудования предприятий бродильной промышленности. – М. : КолосС, 2004. – 391 с.

2.         Антипов С. Т., Кретов И. Т., Остриков А. Н. и др. Машины и аппараты пищевых производств. – М. : Высш. шк., 2001. – Кн. 2. - 680 с.

3.         Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л. : Химия, 1987. – 576 с.

4.         Кавецкий Г. Д., Васильев Б. В. Процессы и аппараты пищевой технологии. – М. : КолосС, 2000. – 551 с.

5.         Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры: справочник. – Л. : Машиностроение, 1970. – 752 с.