123811 (689629), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

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;

.

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 d_н = 50 мм = 0,05 м

.

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

Рисунок 3.2 – Схема к расчёту угла подъёма змеевика

Длина витка змеевика составит

Число витков змеевика

Диаметр корпуса греющей части определяется по формуле:

D_к = D_зм + d_н + 0,1 [4,с.51]

D_к = 0,6 + 0,05 + 0,1 = 0,75 м

Принимаем диаметр по ближайшему диаметру стандартных штампованных днищ 0,8 (800 мм). Эскиз змеевика с обозначением некоторых конструктивных размеров на рис. 3.3. Высота змеевика Н_зм составит:

Н_зм = Sn + h_к,

где h_к – конструктивная добавка с учётом высоты штампованных днищ (h_к = 300 мм).

При наличии двуспирального змеевика

Рисунок 3.3 – Схема к расчёту змеевика

3.3 Расчёты на прочность

Толщина стенки корпуса определяется по формуле [1, с. 52]:

где р – давление в аппарате, МПа (р = 0,6 МПа);

D_в – внутренний диаметр сосуда, м (D_в = 0,8 м);

_д – допускаемое напряжение на растяжение, МПа (для стали Ст.5 принимаем равным 150 МПа);

φ – коэффициент прочности сварного шва (φ = 0,7 ÷0,8);

с – прибавка на коррозию,м (С = 0,0015 м).

Принимаем толщину стенки 0,004 м (4 мм).

Толщину эллиптического днища (рис. 4) определяем по формуле [2, с.130]:

где h_в – высота выпуклой части днища

(h_с 0,2 D_в [2,с.128]).

Принимаем h_в = 0,16 м.

_д = 0,004 м (4 мм).

Рисунок 3.4 – Эскиз днища

Болтовое соединение рассчитываем исходя из условия герметичности (плотности) [2.с.140]. Усилие, действующее на один болт (Р₀) определяется по формуле:

где k – коэффициент затяжки болта,

Q – усилие, отрывающее крышку от фланца;

где z – число болтов на фланце,

D_в – внутренний диаметр корпуса,

р – давление в корпусе.

Принимаем:

k = 2,0; D_в = 0,8 м; z = 32; р = 0,6 МПа

Номинальный диаметр болта определяется по формуле: [2, с. 142]:

где _в – предел прочности материала болта на растяжение, МПа;

n_в – запас прочности.

Принимаем: n_в = 6,5; _в = 500МПа

Принимаем болты М24 по ГОСТу 9150 – 59.

Определяем толщину ( ) кругового приварного фланца, расчётная схема которого показана на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – Схема к расчёту фланца

Расчёт проводится по формуле [2,с. 143]:

где – коэффициент, зависящий от конструкции фланца и вида прокладки; принимаем равным 0,43 [2,с. 143];

R₀ – радиус окружности центров болтовых отверстий, м;

R_в – внутренний радиус корпуса, м;

d – диаметр болтового отверстия, м;

S – расстояние между болтами (шаг болтов), м.

Остальные обозначения те же, что и в предыдущих формулах.

Принимаем:

R₀ = 0,45 м R_в = = 0,4 м; d = 0,025 м; S = ;

S = ;

4. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт станции

Корпуса вакуум-аппаратов изготовляют из листовой меди марки М2 или М3, содержащей 99,7-99,5% чистой меди, а также из стали.

Монтаж выпарных аппаратов производят в соответствии с установочными чертежами в следующем порядке:

1. размечают место установки аппарата;

2. производят установку греющей части аппарата;

3. крепят выпарную часть аппарата;

4. изготовляют обслуживающую площадку;

5. присоединяют к аппарату трубопроводы и контрольно-измерительные приборы;

6. испытывают аппарат на герметичность.

Греющую часть аппарата устанавливают на фундаменте и крепят тремя фундаментными болтами М20. Отклонение от горизонтали не должно превышать 0,3 мм на 1 м длины. Выпарную часть крепят на тягу к перекрытию (или на кронштейнах к стене). К аппарату подводят трубопроводы карамельного сиропа, карамельной массы, греющего пара, слива конденсата, продувки и вакуумной линии.

После монтажа площадки к аппарату присоединяют трубопроводы и устанавливают вакуум-насос. При монтаже выпарных аппаратов так располагают трубопроводы, чтобы они не мешали обслуживанию аппарата и чтобы легко можно было осуществлять чистку, ремонт и наблюдение за их состоянием.

Хорошая работа вакуум-аппарата возможна лишь при надёжном разрежении в нём, поэтому необходимо обеспечить полную герметизацию системы. В связи с этим при монтаже вакуум-аппаратов особенно тщательно выполняют соединения, обеспечивающие герметичность установки (фланцы, места сварки, вентили, задвижки, смотровые и осветительные окна и т.п.). При монтаже вакуум-насосов также уделяется особое внимание герметичности соединений. В качестве прокладок применяют листовую резину или асбестовый картон марки АС и С. Затяжку болтовых соединений производят равномерно.

Воздух проникает в насос чаще всего из-за негерметичности сальниковых уплотнений. Для сальников вакуум-насосов применяются набивки. Такие набивки выдерживают давление до 20 мН/м² при максимальной температуре сальников 100°С.

По окончании монтажа трубопроводов вакуум-аппарата герметичность их соединений испытывают следующим образом. Испытуемое место соединения покрывают мыльным раствором и затем в аппарате создают воздушное давление до 20 кН/м². Появление пузырей в местах соединения свидетельствует о негерметичности. Создание воздушного давления свыше 200 кН/м² недопустимо, так как это может привести к разрушению аппарата.

Герметичность соединений можно проверить также под вакуумом. Для этого подключают аппарат к вакуум-сети, создают в нём разряжение, после чего к испытуемому месту подносят горящую свечу. Если в каком-нибудь месте пламя отклоняется в сторону испытуемого места, то это означает, что здесь герметичность нарушена. Плотность нагревательной камеры проверяют путём гидравлического испытания и наружного осмотра.

Очистка поверхностей нагрева. Накипь, отлагающаяся на стенках аппаратов, удаляют с помощью минеральных органических веществ.

Способ очистки зависит от вида и степени загрязнения, а также конструкции аппарата. Существуют следующие способы очистки теплообменных поверхностей: механический (для очистки мягких осадков применяются шомпола, волосяные щетки и щетки из латунной поволоки, металлические ерши, резиновые шарики или пробки, проталкиваемые струей воды или сжатым воздухом. Твердая накипь удаляется порошками, жесткими проволочными щетками и механическими долотами); химический (аппараты заполняют химическими реактивами с последующей промывкой, загрязнения органического характера удаляют с помощью 5%-ного раствора каустической соды, раствора хлорной извести. Осадки, отлагающиеся в результате исходной жесткости воды, удаляют 3-5%-ным раствором соляной кислоты; слизь маслянистого, глинистого или илистого вида -3-5% -ным раствором едкого натра, иногда с добавкой керосина); гидравлический (применяется для удаления неприлипающих отложений — песка, листвы щепы и т. д. — с помощью струи воды или потоком воды с повышенной циркуляционной скоростью); термический -применяется для удаления очень твердой — накипи путем прогрева трубок паром с последующим опрыскиванием холодной водой. Вследствие резкого изменения температуры накипь отделяется и смывается. При очистке аппаратов жесткой конструкции пользоваться этим способом следует осторожно, так как из-за резких изменений Температуры может нарушиться плотность вальцовки трубок).

Характеристики

Список файлов курсовой работы