Подбор и техническая характеристика оборудования

2. Подбор и техническая характеристика оборудования

Подбор оборудования производится в зависимости от производственной мощности предприятия: 1500 тонн в год. Известно, что предприятие работает 250 дней в году, тогда за одни сутки производственная мощность составит: 1500:250 = 6 т в сутки.

Часовая производительность сироповарочной станции составляет 850 кг; за одну смену работы (8 ч) станция произведёт 850 х 8 = 6800 ч.

Подобранное оборудование сводится в таблицу, где приводятся технические характеристики оборудования.

Таблица 2.1 – Технические характеристики оборудования

Поз. №	Наименование	Количество	Тип, марка	производительность	Установленная мощность, кВт	Размеры, мм
						длина	ширина	высота
1 2 3 4 5 6 7	Ёмкость для сиропа Плунжерный насос Варочная колонка Вакуум-камера Ловушка для карамельной массы Вакуум-насос Конденсатор	1 1 1 1 1 1 1	—— М-193 33-А —— —— ВВН-30 Труба в трубе	1,5 м2 До 900 850 850 —— До 30 м3/ч ——	—— 1 кВт —— —— —— —— ——	1000 820 996 990 640 1292	1500 602 975 910 480 850 450	1300 1205 1775 1438 670 2005 1000

Таблица 2.2 – Техническая характеристика станции

Показатели

Производительность по карамельной массе, кг/ч

Греющая часть Площадь поверхности нагрева змеевика, м2 Диаметр медных труб змеевика, мм Давление сиропа в змеевике, МПа Рабочее давление пара, МПа Давление при гидравлическом испытании, МПа Примерный расход пара, кг/ч Объём парового пространства, л Габариты, мм  длина  ширина  высота Масса, кг Выпарная часть Рекомендуемое остаточное давление, МПа Объём верхней вакуум-камеры, л Объём нижнего копильника, л Периодичность выгрузки массы, мин Габариты, мм Масса, кг То же, с автоматом вакуум-выгрузки, кг Сепаратор-ловушка Рекомендуемое остаточное давление, МПа Остаточное давление при испытании, кПа Габариты,мм Масса, кг

7,5 55х2 До 0,4 До 0,6 До 0,9 220 570 996 975 1775 502 0,01 140 90 2 990х910х1438 176 243 До 0,01 До 7 640х480х670 39

Рисунок 1.1 – машинно-аппаратурная схема производства

1 – ёмкость для сиропа,

2 – плунжерный насос (дозатор),

3 – варочная колонка,

4 – вакуум-камера,

5 – ловушка для карамельной массы,

6 – вакуум-насос,

7 – конденсатор.

3. Расчётная часть

Данные для расчёта

— производительность П = 850 кг/ч

— влажность сиропа W_с = 16%

— влажность готовой карамельной массы W_к = 3%

— разряжение в вакуум-камере р_вак = 74,7 кПа

— диаметр витка змеевика (средний) D_зм = 0,6 м

— потери тепла в окружающую среду Q_п = 18600 Вт

Остальные данные принять по литературным источникам и в соответствии с промышленными конструкциями.

3.1 Теплотехнический расчёт аппарата

Составляем расчётную схему греющей части аппарата (рис.1) обозначением тепловых потоков и концентрации сиропа и готового продукта:

а_с – концентрация сиропа, %;

а_к – концентрация готового продукта, %;

q_н, q_к – соответственно начальное и конечное удельное теплосодержание увариваемой массы, Дж/кг;

Q_п – потери тепла в окружающую среду конвекцией, Вт;

D – потребное количество пара, кг;

i₁^', i₁^'' – удельное теплосодержание греющего пара и конденсата, Дж/кг;

G_с – количество исходного сиропа, кг;

G_к – количество получаемой карамельной массы, кг;

D₂ – количество выпаренной влаги (вторичного пара), кг/с;

i₂^'' – теплосодержание вторичного пара, Дж/кг

Рисунок 3.1 – Расчетная схема греющей части аппарата

Составляем уравнение теплового баланса:

G_с q_с + Di₁'' = G_к q_к + D₂ i₂^''+Di₁^' + Q_п [1.c62,ф1]

или при q = ct, G_к = П

G_с c_с t₁ + Di₁'' = П c_к t_к + D₂i₂'' + Di₁' + Q_п [1.c62,ф2] Вт

Определяем требуемое количество исходного сиропа из уравнения материального баланса сухих веществ:

G_с a_с = G_к a_к ; [1.c62,ф3]

G_с =  [1.c62,ф4] кг/кг

G_к = 850 кг/ч;

G_к =

а_с = ,

а_с =

a_к =

a_к =

G_с = .

Определяем температуру кипения карамельного сиропа по графику температур [4, с.47] при W_с = 16% и давлении р_а = 98 кПа (атмосферном):

t_с = 122°С

Т_с = t_с + 273,15; Т_с = 395,15°К

Определяем по тому же графику температуру кипения карамельной массы t_к в зависимости от заданной влажности W_к = 3% и давлении (абсолютном) в вакуум-камере Р_а , определяем по формуле:

Р_а = Р₀ + (-Р_вак) [1.c63,ф8]

Р_а = 98 – 74,7 = 23,3 кПа

t_к = 118°С

Т_к = 391,15°К

Определяем удельную теплоёмкость сиропа С_с и карамельной массы С_к по формуле В.В. Яновского [4,с.43] для сахаристых веществ, в том числе и для сахаро-паточного сиропа, имеющей общий вид:

С = 4190 – (2514 – 7,54t) а [1.c63,ф9] Дж/(кгК)

Для сиропа:

С_с = 4190 – (2514 – 7,54 t_с) а_с [1.c63,ф10]

С_с = 4190 – (2514 – 7,54 · 122) · 0,84 = 2850 Дж/(кгК)

Для карамельной массы:

С_к = 4190 – (2514 – 7,54 · t_к)а_к [1.c64,ф11]

С_к = 4190 – (2514 – 7,54 · 118) · 0,97 = 2614 Дж/(кгК)

Количество образовавшегося вторичного пара определяем из уравнения материального баланса:

G_с = G_к + D₂

или G_с = П + D₂

G_са_с = Па_к

Решая совместно последние два уравнения, получим:

D₂ =

D₂ =

Теплосодержание вторичного пара i₂^'' определяется по абсолютному давлению в вакуум-камере аппарата по таблице М.П. Вукаловича "Термодинамические свойства водяного пара":

i₂^'' = 2620 кДж/кг.

Теплосодержание греющего пара i₁^'' и конденсата i₁^' определяем по таблице М.П. Вакуловича при р = 0,6 МПа и t_нас = 158,8 °С:

i₁^'= 670,4 кДж/кг = 670400 Дж/кг

i₁^'' = 2756400 Дж/кг.

Определяем полезно затраченное тепло:

Q_пол = G_к c_к t_к + D₂ i₂^'' – G_с c_с t_с;

Q_пол = 0,236 · 2614 · 118 + 0,037 · 2620 ·10³ – 0,27 · 2850 · 122 = 75856 Дж/с (Вт).

Расход греющего пара:

 кг/с;

.