Проект участка приготовления сахарного сиропа производственной мощностью 1500 тонн в год

Таблица 2.2 – Техническая характеристика станции

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 Wс = 16%

— влажность готовой карамельной массы Wк = 3%

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

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

— потери тепла в окружающую среду Qп = 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:

ас – концентрация сиропа, %;

ак – концентрация готового продукта, %;

qн, qк – соответственно начальное и конечное удельное теплосодержание увариваемой массы, Дж/кг;

Qп – потери тепла в окружающую среду конвекцией, Вт;

D – потребное количество пара, кг;

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

Gс – количество исходного сиропа, кг;

Gк – 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:

Gс qс + Di1'' = Gк qк + D2 i2''+Di1' + Qп [1.c62,ф1]

или при q = ct, Gк = П

Gс cс t1 + Di1'' = П cк tк + D2i2'' + Di1' + Qп [1.c62,ф2] Вт

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

Gс aс = Gк aк ; [1.c62,ф3]

Gс = [1.c62,ф4] кг/кг

Gк = 850 кг/ч;

Gк =

ас = ,

ас =

aк =

aк =

Gс = .

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

tс = 122°С

Тс = tс + 273,15; Тс = 395,15°К

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

Ра = Р0 + (-Рвак) [1.c63,ф8]

Ра = 98 – 74,7 = 23,3 кПа

tк = 118°С

Тк = 391,15°К

Определяем удельную теплоёмкость сиропа Сс и карамельной массы Ск 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:

Сс = 4190 – (2514 – 7,54 tс) ас [1.c63,ф10]

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

Для карамельной массы:

Ск = 4190 – (2514 – 7,54 · tк)ак [1.c64,ф11]

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

Количество образовавшегося вторичного пара определяем из уравнения материального баланса:

Gс = Gк + D2

или Gс = П + D2

Gсас = Пак

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 tнас = 158,8 °С:

i1'= 670,4 кДж/кг = 670400 Дж/кг

i1'' = 2756400 Дж/кг.

Определяем полезно затраченное тепло:

Qпол = Gк cк tк + D2 i2'' – Gс cс tс;

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

Расход греющего пара:

кг/с;

.

3.2 Конструктивный расчёт аппарата

Определяем поверхность теплопередачи (поверхность змеевика) по формуле:

м2,

где Δt – средняя разность между температурой греющего пара и средней арифметической температурой увариваемого вещества:

Δt = °С

Δt = °С;

к – коэффициент теплопередачи змеевика, к – 406 Вт/м2 К [4,с.51]

Тогда:

.

Длину трубки змеевика определяем по формуле:

При принимаемом dн = 50 мм = 0,05 м

.

Задавшись средним диаметром змеевика Dзм = 0,6 м и шагом витков S=0,08 м, находим угол подъёма витка змеевика (см. схему на рис. 3.2) по формуле:

 Скачать реферат