Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

шпора

.doc
Скачиваний:
16
Добавлен:
12.02.2015
Размер:
173.06 Кб
Скачать

1.Расчет насосов.

Необходимая мощность насоса:

, где:

N - мощность насоса, кВт;

V - подача насоса, м3/час;

 - удельный вес перекачиваемой жидкости, кг/м3;

H - напор столба подаваемой жидкости, м;

h - сумма всех сопротивлений на рассматриваемом участке;

мех. - механический к.п.д. насоса.

Центробежный насос.

1.Подача:

V = b1( D1-z)v1об., где

V - подача, м3/час;

b1 - ширина колеса по внутренней окружности, м;

  • - число Пифагора,   3,142;

D1 - внутренний диаметр колеса, м;

 - толщина лопатки, м;

z - число лопаток в колесе;

v1 - скорость движения жидкости на внутренней стороне диска, м/с;

об. - объемный к.п.д. насоса.

2.Напор, фактически создаваемый насосом:

Н = v2/2g , где:

Н - напор, м;

 - коэффициент напора,  = 0,8 0,9;

v - окружная скорость вращения рабочего колеса или диска, м/с;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

Поршневой насос.

Объемная производительность:

а) насос одинарного действия:

V = kSn60об., где:

k - число цилиндров;

D - диаметр поршня или плунжера, м;

S - ход поршня или плунжера, м;

n - число ходов поршня или плунжера в минуту;

об. - объемный к.п.д. насоса; об. = 0,7  0,8;

б) насос двойного действия:

V = k(2- )Sn60об., где:

d - диаметр штока поршня, м.

Шестеренчатый насос с внешним зацеплением.

Подача:

V = 60 2 Dнач. m b nоб., где:

Dнач. - диаметр начальной окружности шестерен, м;

m - модуль зацепления, м;

b - ширина шестерен, м;

n - частота вращения шестерен, об./мин.

об. - объемный к.п.д. насоса; об. = 0,7  0,8.

5.Расчет и подбор пластинчатых и трубчатых теплообменников.

Порядок выполнения работы:

Расчет и подбор теплообменной установки сводится к определению площади поверхности теплопередачи каждой секции, а затем расчетная площадь (Fр.) всех секций сравнивается с паспортной (F п.). Если Fр. Fп., то установка выбрана правильно.

Количество тепла, переданного в секции (установке):

Q = F  K  Tср.   , Дж., где:

  1. площадь теплопередачи, м2;

K - коэффициент теплопередачи, Вт/м2град. (Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 64-65);

Tср.- логарифмическая разность температур (температурный напор), о С;

 - время теплопередачи, с. (принимаем  = 1 с.).

Определяем площадь теплопередачи:

F = , м2.

Для определения температурного напора строим схему каждой секции по образцу:

Предположим, что на входе молока Тн.м. = 4о С, Тк.г.в.= 80о С, Т1 = Тк.г.в. - Тн.м. = 80 - 4 =76 о С;

на выходе молока Тк.м.= 75 о С, Тн.г.в. = 95 о С, Т2 = Тн.г.в. - Тк.м. = 95 - 75 =20 о С. Так как 76  20, следовательно Т1 присваиваем индекс «большее» (Тб.), а Т2 - «меньшее» (Тм.).

Если Тб./ Тм. 2, то Тср. = ; если Тб./ Тм. 2, то Тср. = 0,5(Тб. +Тм.). Можно найти значение Тср. в книге: Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 400-403 (на пересечении значений Тб. и Тм.).

При расчетах теплообменных установок могут быть использованы уравнения теплового баланса:

I уравнение: GCм.(T1 - T2) = FKТср, где

G - производительность аппарата, кг/с (кг/ч);

Cм.- теплоемкость молока, Дж/кгград.;

T1 ,T2 - температура молока на входе и выходе из секции, о С;

  1. площадь теплопередачи, м2;

K - коэффициент теплопередачи, Вт/м2град.

 - время работы установки, с (час); расчет обычно ведется для  = 1час.

Следовательно, F = , м2.

II уравнение: GCм.(T1 - T2) = WCв.(T2 - T1 ), где

W - количество теплоносителя (хладоносителя), кг/с (кг/ч);

Cв.- теплоемкость теплоносителя (хладоносителя), Дж/кгград.;

T1 ,T2 -температура воды (рассола) на входе и выходе из секции, о С.

Следовательно, кратность теплоносителя (хладоносителя):

N = W / G = Cм.(T1 - T2)/ Cв.(T2 - T1 ).

III уравнение (для определения расхода греющего пара в трубчатых пастеризаторах): GCм.(T1 - T2) = Dгр. (i - Cк.tк.), где

Dгр. - расход греющего пара, кг/с (кг/ч);

i - энтальпия (теплосодержание) пара, Дж/кг (Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 394-395);

Cк.- теплоемкость конденсата, Дж/кгград.;

t к.- температура конденсата, о С (можно принять t к. = 95 - 100 о С);

 - к.п.д. установки ( = 0,9  0,95).

Следовательно, Dгр. = , кг/c (кг/ч).

2.Расчет трубопроводов.

Порядок выполнения работы:

  1. Пропускная способность труб (количество жидкости, протекающей по трубе в единицу времени):

, где:

V - пропускная способность трубы, м3/час;

d - внутренний диаметр трубы, м;

v - скорость движения жидкости в трубе, м/с.

Рекомендуемые скорости движения жидкостей при перекачивании:

сливки, сгущенное молоко и другие вязкие жидкости v = 0,5 м/с (ламинарный режим движения); молоко v = 0,5  1,5 м/с; пахта, сыворотка v = 1  2 м/с

2.Необходимый диаметр трубы:

, м.

3.Допускаемое давление в трубе:

, где:

P - допускаемое давление в трубе, Н/ м2 (1 кгс/см2 = 0,9807105 Н/ м2 );

RZ - допускаемое напряжение на растяжение, Н/ м2;

 - толщина стенки, м;

c - запас толщины стенки на механический износ и коррозию, м;

d - внутренний диаметр трубы, м.

Для меди RZ = 3,92·107 Н/м2, для стали RZ = 9,81·107 Н/м2.

При большой протяженности трубопроводов и больших местных сопротивлениях не следует допускать максимальных нагрузок на стенки трубы. Рекомендуемое значение максимального допускаемого давления в трубе:

Р = 2,94105 Н/ м2.

4.Необходимый напор для движения жидкости по трубам:

P = Pн + Pс, где:

  1. напор для движения жидкости по трубам, Н/ м2;

Pн - напор для подъема жидкости на высоту Н, Н/ м2;

Pс - напор для преодоления сопротивления в трубе и для создания скорости движения жидкости, Н/ м2.

Pн = Н   g, где:

Н - геометрическая высота подъема жидкости, м;

 - плотность жидкости, кг/ м3;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

Pс = , где:

V - пропускная способность трубы, м3/час;

тр - коэффициент трения продукта по внутренней поверхности трубы;

L - длина трубы, м;

d - внутренний диаметр трубы, м;

мс - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

5.Режим движения жидкости (ламинарный или турбулентный) зависит от критерия Рейнольдса:

Re = , где  - кинематическая вязкость продукта, м2/с. При Re  2320 режим движения жидкости турбулентный, при Re  1200  1600- ламинарный.

4.Расчет пластинчатых теплообменников.

Порядок выполнения работы:

  1. Начертить схему теплообменной установки, в которой указать все секции (в виде прямоугольников). Наклонными линиями обозначить изменения температуры молока, рассола, горячей и холодной воды. Обозначить температуры по движению молока на входе и выходе из каждой секции порядковыми индексами (Т1, Т2 и т.д.). Для примера приведена схема пластинчатой пастеризационно-охладительной установки ОПУ.

2. Задаем температуры по движению молока:

Т1 = 10о С- температура молока, поступающего в установку;

Т2 = 4045о С - температура сепарирования молока;

Т4 = 7476о С - температура пастеризации молка;

Т7 = Тн.х.в.+(34)о С;

Т8 =28 о С - температура резервирования молока.

  1. Задаем температуры по движению воды и рассола:

Тн.х.в. - зависит от источника воды и рассчитывается для летнего периода: Тн.х.в.= 58 о С для артезианской скважины, Тн.х.в.=1214о С для магистрального водопровода (из открытого водоема);

Тн.р. = -5 о С -начальная температура рассола;

Тн.г.в. = Т4 +(34)о С - начальная температура горячей воды.

4.Определяем температуры по движению молока:

коэффициент рекуперации e = - отношение тепла, повторно использованного в секции рекуперации, ко всему количеству тепла, полученного молоком в установке;

DТ = (Т4 - Т3) = (Т5 - Т2) = (Т6 - Т1) - температурный перепад между горячей и холодной жидкостью, о С;

Т5 = Т2+ DТ, о С;

Т6 = Т1+ DТ, о С.

Определяем температуры по движению теплоносителей и хладоносителей:

Тк.г.в. = , о С, где

Nг.в. -кратность горячей воды - отношение количества горячей воды, пропускаемой через секцию пастеризации в единицу времени, к производительности секции пастеризации;

С г.в., С к.- теплоемкость горячей воды и конденсата, Дж/кгград. (Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 394; С к= 4187 Дж/кгград.);

Тк.х.в. = , где

Nх.в. - кратность холодной воды;

Тк.р. = , где

Nр. - кратность рассола,

С р.- теплоемкость рассола, Дж/кгград.

3.Расчет емкостей.

1.Геометрическая вместимость (объем):

а) цилиндрические резервуары, баки, цистерны и т. п. с

плоским днищем:

V = R2H, где:

V - объем емкости, м3;

R - радиус емкости, м ;

Н - высота емкости (для горизонтальных емкостей –

длина), м;

б) цилиндрические емкости со сферическими выпуклыми

днищами:

V  R2H1+0,28(D/H), где:

Н - высота цилиндрической части емкости

(для горизонтальных емкостей - длина), м;

в) емкости эллиптической формы:

V = /4 a  b  L, где:

a, b, L - высота, ширина и длина емкости, м.

2.Рабочая вместимость:

Vр. = (0,9  0,95) V.

3.Время опорожнения (заполнения) емкости насосом:

 = Vр. / М, где:

 - время опорожнения (заполнения) емкости, с;

М - производительность насоса, м3/с.

  1. Время опорожнения емкости самотеком:

а)для горизонтальных резервуаров:

 = 1,7 Vф./(fvmax.), где:

 - время опорожнения емкости самотеком, с;

Vф. - фактический объем жидкости, м3;

f - площадь сечения сливного штуцера, м2;

vmax. - наибольшая скорость истечения жидкости, м/с;

б) для вертикальных резервуаров:

 = 2 Vф./(fvmax.):

в) для ванн, покатых баков и т.п.:

 = 1,5 Vф./(fvmax.).

5.Скорость движения жидкости, вытекающей из сливного

патрубка, м/с:

а) при опорожнении самотеком:

vmax. = , где:

 - коэффициент расхода (истечения); для молока  = 0,70,75;

Н - высота столба жидкости от поверхности до сливного

патрубка, м.

б) при опорожнении с помощью сжатого воздуха:

vmax. = , где:

Ризб. - избыточное давление сжатого воздуха, атм.;

 - плотность жидкости, кг/м3.

6.Продолжительность нагрева молока в емкости:

, где:

 - время работы установки, с (час);

G - масса молока, кг;

C- теплоемкость молока, Дж/кгград.;

T1 ,T2 - начальная и конечная температура молока, о С;

  1. площадь теплопередачи, м2;

k - коэффициент теплопередачи, Вт/м2град.

6.Расчет и подбор вакуум-выпарных установок.

Порядок выполнения работы:

Расчет и подбор вакуум-выпарных установок сводится к определению их типа и производительности. Если концентрация сухих веществ в продукте превышает 40%, то используют вакуум-выпарные установки циркуляционного типа (желательно двухкорпусные), если не превышает - циркуляционные или пленочные.

В вакуум-аппарат поступает М кг молока (сырья) в смену, из которого удаляется W кг испаренной влаги (в виде водяного пара).

, где

  1. количество выпаренной влаги, кг исп. вл.;

М- масса сырья, кг;

С1 , С2 - массовая доля сухих веществ в сырье и продукте, %.

Рассчитаем время эффективной работы вакуум-аппарата эф., которое зависит от продолжительности его непрерывной работы в течение суток с учетом подготовительных и заключительных работ (1 час в начале непрерывной работы отводится на пуск вакуум-аппарата и 1 час - на его мойку). Например, при двухсменной работе при продолжительности смены 8 часов:

эф.= (28)-2 = 14 час.

Количество испаренной влаги в час W (производительность вакуум-аппарата):

W = W / эф. = (W / 14) кг исп.вл./час.

Аналогично рассчитывается W для любой величины эф..

По каталогу или по паспорту оборудования [1, с.262, 265, 267, 268] подбираем вакуум-аппарат таким образом, чтобы он подходил по типу и по производительности. Если в каталоге нет аппарата нужной производительности, то выбираем и проверяем два таких аппарата, один из которых имеет производительность меньшую, а другой - большую, чем необходимо. Для обоих аппаратов рассчитываем фактическое время работы в течение суток:

ф. = W / Wпасп., час., где

Wпасп. - паспортная производительность вакуум-аппарата, кг исп.вл./ час.

Из двух вакуум-аппаратов выбирают один таким образом, чтобы величина ф. не превышала продолжительность непрерывной работы в сутки за вычетом времени пуска вакуум-аппарата. При этом продолжительность работы аппарата должна быть максимальной. Например, если для эф.= 14 час. мы выбрали один вакуум аппарат, для которого по расчету ф. = 14,9 час., а для второго ф.= 13 час., то для рассчетов выбираем первый вакуум-аппарат.

Определяем количество молока, которое подаем на вакуум-аппарат в час:

М' = М/τф или, кг/час.

Количество молока, которое выходит из вакуум-аппарата в час:

G' = M' - W'.

Определяем расход греющего пара:

, где

Dгр.- расход греющего пара, кг/ч;

- количество испаренной влаги в час, кг исп. вл./ час;

- масса молока, поступающего в вакуум-аппарат в час, кг/час;

См, Скон - теплоемкость молока и конденсата, Дж/кгград.;

Твх.м., Ткип.м. - температура молока (продукта) на входе в вакуум-аппарат и температура кипения в аппарате, 0 С; если в аппарате число корпусов  2, то берем среднюю арифметическую температуру кипения;

Ткон. - температура конденсата, 0 С; принимаем на 1,5 - 20 С ниже температуры греющего пара или берем из паспорта вакуум-аппарата;

i - энтальпия (теплосодержание) греющего пара, Дж/кг (Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 394-395);

r – теплота парообразования при температуре кипения Дж/кгград.;

 - к.п.д. установки ( = 0,97  0,98).

7. Расчет и подбор сушилок.

Порядок выполнения работы:

Расчет и подбор сушилок проводится аналогично расчету вакуум-выпарных установок.

Сушилка работает параллельно с вакуум-аппаратом и заканчивает работу не раньше его.

Количество испаренной при сушке влаги:

, где

W* - количество испаренной при сушке влаги, кг исп.вл.;

С2 , С3 - массовая доля сухих веществ поступающего (подсгущенного) и сухого молока,

% ; для распылительных сушилок С3 = 96  97%, для вальцовых С3 = 93  94%.

Принимаем теоретическое время работы сушилки равным фактическому времени работы

вакуум-аппарата:

* теор. =  ф., где

* теор., ф. - теоретическое время работы сушилки и фактическое время работы вакуум-аппарата, час.

Теоретическая производительность сушилки:

W* = , где

W* - теоретическая производительность сушилки, кг исп. вл./час.

Подбираем (по каталогу) сушилку по производительности и по требуемому качеству продукта (С3)

При сушке обезжиренного молока можно использовать вальцовую сушилку;

распылительная сушилка может быть использована для любого вида жидких продуктов.

Рассчитываем фактическое время работы сушилки в течение суток:

ф.*= W* / W*пасп., час., где

W*пасп. - паспортная производительность сушилки, кг исп.вл./ час.

Количество продукта, подаваемого на сушилку в течение часа, кг:

G = G/ф.*.

Определяем расход греющего пара:

, где

Dгр.- расход греющего пара, кг/ч;

W*- количество испаренной при сушке влаги в час, кг исп. вл./ час;

G*- количество молока, поступающего в сушилку в час, кг/час;

С2, С3, Скон.- теплоемкость сгущенного и сухого молока и конденсата, Дж/кгград.;

Тсг.м., Тсух.м. - температура молока (продукта) на входе в сушилку и на выходе, 0 С;

Ткон. - температура конденсата, 0 С; принимаем на 1,5 - 20 С

ниже температуры греющего пара или берем из паспорта сушилки;

i - энтальпия (теплосодержание) греющего пара, Дж/кг(Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В

. Оборудование предприятий молочной промышленности, с. 394-395); можно для определения

энтальпии использовать i - d диаграмму (Золотин Ю.П., Френклах М.Б., Лашутина Н.Г. Оборудование предприятий молочной промышленности. - С. 179);

 - к.п.д. установки ( = 0,85).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]