Навигация
Конструктивний розрахунок
19216
знаков
0
таблиц
0
изображений
3.2 Конструктивний розрахунок
Визначення діаметра внутрішньої труби
dв = √(4· G2 ) / (π · ρ2 ·w2) = √(4· 1,6) / (3,14 · 1026,08 · 1,1) = 0,04 м
Визначення загальної довжини труби l = (F / 3,54) · √(w2 · ρ2)/G2 = (12,6/3,54) · √(1,1·1026,08)/1,6 = 95,76м
Визначення кількості елементів теплообмінника
n = l / l1,
де l1 – довжина труби одного змієвика.
Приймаємо, що довжина труби одного змієвика дорівнює 7 м. Тоді кількість елементів теплообмінника становить
n = 95,76/ 7 = 13,68 ≈ 14
Визначення внутрішнього діаметра зовнішньої труби
Dв = √(4 · υ) / (π · w1) + dз = √(4 · 0,0023) / (3,14 · 1,2) + 0,044 = 0,09 м
Визначення об`ємних витрат рідини
υ = G1 / ρ1 = 2,25 / 980,5 = 0,0023 м3/с
Визначення діаметра патрубків:
- патрубок на вході води
dв.вх = 1,13√ G1 / (ρ · w1) = 1,13√2,25 / (965 · 1,2) = 0,048 м
- патрубок на виході води
dв.вих = 1,13√ G1 / (ρ · w1) = 1,13√2,25 / (992 · 1,2) = 0,049 м
- патрубок на вході бульйону
dб.вх = 1,13√ G2 / (ρ · w2) = 1,13√1,6 / (1026 · 1,2) = 0,041 м
- патрубок на виході бульйону
dб.вих = 1,13√ G2 / (ρ · w2) = 1,13√1,6 / (1026,1 · 1,2) = 0,04 м
3.3 Гідравлічний розрахунок теплообмінника
Цей розрахунок потрібний для визначення потужності насосів для бульйону та води, а також для встановлення оптимального режиму роботи теплообмінника.
Провіряємо умову вибору рівняння для розрахунку коефіцієнта тертя бульйону λ.
Так як
Re > 500 dв/Δ,
де Δ – абсолютна шорсткість, яка для нових труб з нержавіючої сталі дорівнює 0,06 мм. Коефіцієнт опору тертя розраховуємо за формулою
λ = 0,11 · (Δ/dв)0,25
λ = 0,11 · ( 0,06/0,04)0,25 = 0,12
Приймаємо слідуючи місцеві опори на шляху руху бульйону:
∑ξ = ξ1 + ξ2 + ξ3,
де ξ1 = 1 – вхід в трубу;
ξ2 = 2 – поворот на 180º через коліно;
ξ1 = 1 – вихід з труби.
∑ξ = 1 + 2 · 13 + 1 = 28
Знаходимо повний гідравлічний опір, який складається із втрат тиску на подолання опору тертя і на подолання місцевих опорів:
Δр = Δртр + Δрм.с = (λ · (l / dв) + ∑ξ) · (w22·ρ2)/2,
де λ – коефіцієнт опору тертя;
l – довжина труби;
dв – діаметр труби;
ρ2 - густина кісткового бульйону при температурі 45º;
w2 – швидкість руху бульйону.
Δр = ( 0,12 · (96,76/0,04) + 28 ) · (1,12 · 1026,08)/2 = 318,3 · 620,8 = =197601 Па
Потужність, що потрібна для переміщення теплоносія через апарат:
N = (υ · Δр) / η,
де η – коефіцієнт корисної дії насоса, який приймаємо рівним 0,8.
N = ( 0,0023 · 197601) / 0,8 = 568 Вт
3.4 Розрахунок теплової ізоляції
Теплова ізоляція – один із основних факторів, які необхідні для безпечної, продуктивної та економічно вигідної роботи теплообмінника.
Для розрахунку теплової ізоляції приймаємо наступні значення:
tі = 40ºС – температура на поверхні ізоляції;
tп = 20ºС – температура повітря;
tа = 88ºС – температура в апараті.
λ = 0,047 – коефіцієнт теплопровідності для теплової ізоляції.
Знаходимо сумарний коефіцієнт тепловіддачі від стінки до повітря:
α = 9,76 + 0,07 ( tі – tп ) = 9,76 + 0,07 ( 40 – 20 ) = 11,16 Вт/м2·К
Товщина теплової ізоляції:
δ = (λ · ( tа – tі )) / (α · ( tі – tп )) = (0,047 · (88 – 40)) / (11,16 · (40 – 20 )) = 0,01 м
4. Техніко-економічні показники роботи апарату
Визначаємо амортизаційні витрати
Ка = F · СF · а,
де F – площа теплообміну;
СF – вартість 1 м2 поверхні теплообміну апарата, яка складає 1000грн/м2;
а – річна частина амортизаційних відрахувань, яка становить 0,08%.
Ка = 12,6 · 1000 · 0,08 = 1008 грн/рік
Визначаємо експлуатаційні витрати
Ке = N · Се · τ,
де N – потужність електродвигуна насоса;
Се – вартість 1 кВт·год електроенергії, яка становить 0,6грн/(кВт·год);
τ – кількість годин роботи теплообмінника за рік, яка складає 5460год.
Ке = 0,568 · 0,6 · 5460 = 1861 грн/рік
Отже, сумарні затрати складають
К∑ = Ка + Ке = 1008 + 1861 = 2869 грн/рік
Розрахунок оптимального режиму і конструкції апарата
Для побудови графіка оптимізації і вибору оптимальної швидкості руху продукту були проведені розрахунки амортизаційних, експлуатаційних та сумарних витрат при різних швидкостях руху продукту:
w1 = 0,2 м/с ; w2 = 1,2 м/с; w3 = 1,8 м/с
При w1 = 0,2 м/с
dв = √(4· 1,6) / (3,14 · 1026,08 · 0,2) = √ 6,4 / 644 = 0,099 м
Re = (0,2 · 0,099 · 1026,08) / 2,4 · 10-3 = 20,3 / 2,4 · 10-3 = 8458
Pr = (3998 · 2,4·10-3) / 616,37·10-3 = 15,6
(Dв / dз)0,45 = (0,152 / 0,103)0,45 = 1,2
Nu = 0,023 · 84580,8 · 15,60,4 ·1,2 = 0,023 · 1386 · 3 · 1,2 = 114,8
α2 = (114,8 · 616,37·10-3) / 0,099 = 714 Вт/(м2 · К)
К = 1 / (1/6992 + 0,002/17,5 + 1/714) = 1 / (0,00014 + 0,00012 + 0,0014) = =1 / 0,00166 = 602,4 Вт/ (м2·К)
F = 470165 / (602,4 · 18,2) = 42,9 м2
l = (42,9/3,54) · √(0,2·1026,08)/1,6 = 137 м
n = 137 / 7 = 19,6 ≈ 20
∑ξ = 1 + 2 · 19 + 1 = 40
λ = 0,11 · ( 0,06/0,099)0,25 = 0,097
Δр = ( 0,097 · (137/0,099) + 40 ) · (0,22 · 1026,08)/2 = 174 · 21 = 3654Па
N = ( 0,0023 · 3654) / 0,8 = 11 Вт
Ка = 42,9 · 1000 · 0,08 = 3432 грн/рік
Ке = 0,011 · 0,6 · 5460 = 36 грн/рік
К∑ = Ка + Ке = 3432 + 36 = 3468 грн/рік
При w1 = 1,2 м/с
dв = √(4· 1,6) / (3,14 · 1026,08 · 1,2) = √ 6,4 / 3866,2 = 0,04 м
Re = (1,2 · 0,04 · 1026,08) / 2,4 · 10-3 = 49,25 / 2,4 · 10-3 = 20521
Pr = (3998 · 2,4·10-3) / 616,37·10-3 = 15,6
(Dв / dз)0,45 = (0,09 / 0,044)0,45 = 1,38
Nu = 0,023 · 205210,8 · 15,60,4 ·1,38 = 0,023 · 2816,8 · 3 · 1,38 = 268,2
α2 = (268,2 · 616,37·10-3) / 0,04 = 4132,8 Вт/(м2 · К)
К = 1 / (1/8138,3 + 0,002/17,5 + 1/4132,8) = 1 / (0,00012 + 0,00012 + +0,00024) = 1 / 0,00048 = 2083,3 Вт/ (м2·К)
F = 470165 / (2083,3 · 18,2) = 12,4 м2
l = (12,4/3,54) · √(1,2·1026,08)/1,6 = 96,95 м
n = 96,95 / 7 = 13,85 ≈ 14
∑ξ = 1 + 2 · 13 + 1 = 28
λ = 0,11 · ( 0,06/0,04)0,25 = 0,12
Δр = ( 0,12 · (96,95/0,04) + 28 ) · (1,22 · 1026,08)/2 = 318,85 · 738,8 = =235566,4 Па
N = ( 0,0023 · 235566,4) / 0,8 = 541 Вт
Ка = 12,4 · 1000 · 0,08 = 992 грн/рік
Ке = 0,541 · 0,6 · 5460 = 1772,3 грн/рік
К∑ = Ка + Ке = 992 + 1772,3 = 2764,3 грн/рік
При w1 = 1,8 м/с
dв = √(4· 1,6) / (3,14 · 1026,08 · 1,8) = √ 6,4 / 5799 = 0,03 м
Re = (1,8 · 0,03 · 1026,08) / 2,4 · 10-3 = 55,4 / 2,4 · 10-3 = 23083
Pr = (3998 · 2,4·10-3) / 616,37·10-3 = 15,6
(Dв / dз)0,45 = (0,083 / 0,034)0,45 = 1,5
Nu = 0,023 · 230830,8 · 15,60,4 ·1,3 = 0,023 · 3095 · 3 · 1,5 = 320
α2 = (320· 616,37·10-3) / 0,03 = 6571 Вт/(м2 · К)
К = 1 / (1/8736 + 0,002/17,5 + 1/6571) = 1 / (0,00011 + 0,00012 + +0,00015) = 1 / 0,00038 = 2632Вт/ (м2·К)
F = Q / ( К · Δtср ) = 470165 / (2632 · 18,2) = 9,8 м2
l = (9,8/3,54) · √(1,8·1026,08)/1,6 = 95,2 м
n = 95,2 / 7 = 13,6 ≈ 14
∑ξ = 1 + 2 · 13 + 1 = 28
λ = 0,11 · ( 0,06/0,03)0,25 = 0,13
Δр = ( 0,13 · (95,2/0,03) + 28 ) · (1,82 · 1026,08)/2 = 441 · 1662=732942Па
N = ( 0,0023 · 732942) / 0,8 = 2107 Вт
Ка = 9,8 · 1000 · 0,08 = 784 грн/рік
Ке = 2,107 · 0,6 · 5460 = 6903грн/рік
К∑ = Ка + Ке = 784 + 6903 = 7687 грн/рік
При w1 = 0,2 м/с
dв = √(4· 1,6) / (3,14 · 1026,08 · 0,2) = √ 6,4 / 644 = 0,099 м
Re = (0,2 · 0,099 · 1026,08) / 2,4 · 10-3 = 20,3 / 2,4 · 10-3 = 8458
Pr = (3998 · 2,4·10-3) / 616,37·10-3 = 15,6
(Dв / dз)0,45 = (0,152 / 0,103)0,45 = 1,2
Nu = 0,023 · 84580,8 · 15,60,4 ·1,2 = 0,023 · 1386 · 3 · 1,2 = 114,8
α2 = (114,8 · 616,37·10-3) / 0,099 = 714 Вт/(м2 · К)
К = 1 / (1/6992 + 0,002/17,5 + 1/714) = 1 / (0,00014 + 0,00012 + 0,0014) = =1 / 0,00166 = 602,4 Вт/ (м2·К)
F = 470165 / (602,4 · 18,2) = 42,9 м2
l = (42,9/3,54) · √(0,2·1026,08)/1,6 = 137 м
n = 137 / 7 = 19,6 ≈ 20
∑ξ = 1 + 2 · 19 + 1 = 40
λ = 0,11 · ( 0,06/0,099)0,25 = 0,097
Δр = ( 0,097 · (137/0,099) + 40 ) · (0,22 · 1026,08)/2 = 174 · 21 = 3654Па
N = ( 0,0023 · 3654) / 0,8 = 11 Вт
Ка = 42,9 · 1000 · 0,08 = 3432 грн/рік
Ке = 0,011 · 0,6 · 5460 = 36 грн/рік
К∑ = Ка + Ке = 3432 + 36 = 3468 грн/рік
Література
1. Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств / Под ред. В.Н. Стабникова. – К.: Вища шк., 1982. – 199 с.
2. Процеси і апарати харчових виробництв / за ред. І.Ф. Малежика
3. В.Н. Стабников, В.М. Лысянский , В.Д. Попов / Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Агропромиздат, 1985. – 503с.
4. Фізико-хімічні та теплофізичні характеристики м`яса, м`ясо продуктів, крові тварин і бульйонів. Метод. Вказівки до курс. і диплом. Проектування для студентів усіх спец. / Уклад.: В.С. Бодров. К.: УДУХТ, 1998. – 24с.
5. Гусаковський З.М. Технология и оборудование м’ясоконсервного производства. – М.: Пищ. пром-ть. 1970. – 400 с.
6. Пелеев А.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. – М.: Пищ. пром-ть, 1978. – 262 с.
7. Процеси і апарати харчових виробництв: Метод. вказівки до викон. контрол. робіт для студ. технолог. спец. заоч. форми навч. / Уклад.: І.Ф. Малежик, Л.В. Зоткіна, П.М. Немирович, О.В.Саввова. – К.: НУХТ, 2002 – 64 с.
Похожие работы
... ня електроприводів — запобіжники. Цю арматуру необхідно закрити. Вентилі відкритих дренажів, що сполучаються безпосередньо з атмосферою необхідно відкрити. Вентилі дренажів закритого типу після дренування теплообмінного апарата (трубопроводу) повинні бути закриті; між запірною арматурою і теплообмінним апаратом (трубопроводом) повинна бути арматура, що безпосередньо сполучається з атмосферою. Не ...
... і розрахунок основного обладнання 4.1 Характеристика котлів марки ДЕ-4–14ГМ У зв'язку з розширенням котельні виникає потреба вибору котельного агрегату. Зважаючи на те, що котли ДЕ-4–14ГМ мають високий ККД та добре зарекомендували себе в роботі, а також підходять для розширення своєю потужністю, обираємо саме цей котел. Газомазутні парові вертикальні водотрубні котли типу ДЕ призначені для ...
... торкатись дерев'яних конструкцій, — щоб запобігти виникненню пожежі. Вони повинні лежати вільно, з урахуванням теплових подовжень, і не передавати надмірних зусиль на перекриття та інші конструкції. У місцях обслуговування тимчасовий трубопровід повинен покриватись ізоляцією. Опору для кінцевої частини труби, що виходить за межі споруди, слід надійно закріплювати. Місце випускання пари необхі ...
... забезпечує приготування дистиляту високої якості на стаціонарних і перехідних режимах роботи. Дистилят підвищеної якості застосовують в парогенераторах з тиском пари понад 7 МПа. 3. ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК АДІАБАТНОЇ ВОУ С ЦИРКУЛЯЦІЙНИМ КОНТУРОМ РОЗСОЛУ. 3.1. Початкові дані: - Продуктивність установки G2 = 1000кг/год. - Температура гріючої води t1г = 65 оС. - Кінцева температура гріючої ...
0 комментариев