125251 (690368), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

d_в = √(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

D_в = √(4 · υ) / (π · w₁) + d_з = √(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

d_в.вх = 1,13√ G₁ / (ρ · w₁) = 1,13√2,25 / (965 · 1,2) = 0,048 м

• патрубок на виході води

d_в.вих = 1,13√ G₁ / (ρ · w₁) = 1,13√2,25 / (992 · 1,2) = 0,049 м

• патрубок на вході бульйону

d_б.вх = 1,13√ G₂ / (ρ · w₂) = 1,13√1,6 / (1026 · 1,2) = 0,041 м

• патрубок на виході бульйону

d_б.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 d_в/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/d_в)^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 = Δр_тр + Δр_м.с = (λ · (l / d_в) + ∑ξ) · (w₂²· ρ₂)/2,

де λ – коефіцієнт опору тертя;

l – довжина труби;

d_в – 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:

t_і = 40ºС – температура на поверхні ізоляції;

t_п = 20ºС – температура повітря;

t_а = 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 ( t_і – t_п ) = 9,76 + 0,07 ( 40 – 20 ) = 11,16 Вт/м²·К

Товщина теплової ізоляції:

δ = (λ · ( t_а – t_і )) / (α · ( t_і – t_п )) = (0,047 · (88 – 40)) / (11,16 · (40 – 20 )) = 0,01 м

4. Техніко-економічні показники роботи апарату

Визначаємо амортизаційні витрати

К_а = F · С_F · а,

де F – площа теплообміну;

С_F – вартість 1 м² поверхні теплообміну апарата, яка складає 1000грн/м²;

а – річна частина амортизаційних відрахувань, яка становить 0,08%.

К_а = 12,6 · 1000 · 0,08 = 1008 грн/рік

Визначаємо експлуатаційні витрати

К_е = N · С_е · τ,

де N – потужність електродвигуна насоса;

С_е – вартість 1 кВт·год електроенергії, яка становить 0,6грн/(кВт·год);

τ – кількість годин роботи теплообмінника за рік, яка складає 5460год.

К_е = 0,568 · 0,6 · 5460 = 1861 грн/рік

Отже, сумарні затрати складають

К_∑ = К_а + К_е = 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

d_в = √(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

(D_в / d_з)^0,45 = (0,152 / 0,103)^0,45 = 1,2

Nu = 0,023 · 8458^0,8 · 15,6^0,4 ·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

К_а = 42,9 · 1000 · 0,08 = 3432 грн/рік

К_е = 0,011 · 0,6 · 5460 = 36 грн/рік

К_∑ = К_а + К_е = 3432 + 36 = 3468 грн/рік

При w₁ = 1,2 м/с

d_в = √(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

(D_в / d_з)^0,45 = (0,09 / 0,044)^0,45 = 1,38

Nu = 0,023 · 20521^0,8 · 15,6^0,4 ·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

К_а = 12,4 · 1000 · 0,08 = 992 грн/рік

К_е = 0,541 · 0,6 · 5460 = 1772,3 грн/рік

К_∑ = К_а + К_е = 992 + 1772,3 = 2764,3 грн/рік

При w₁ = 1,8 м/с

d_в = √(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

(D_в / d_з)^0,45 = (0,083 / 0,034)^0,45 = 1,5

Nu = 0,023 · 23083^0,8 · 15,6^0,4 ·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 · Δt_ср ) = 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

К_а = 9,8 · 1000 · 0,08 = 784 грн/рік

К_е = 2,107 · 0,6 · 5460 = 6903грн/рік

К_∑ = К_а + К_е = 784 + 6903 = 7687 грн/рік

При w₁ = 0,2 м/с

d_в = √(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

(D_в / d_з)^0,45 = (0,152 / 0,103)^0,45 = 1,2

Nu = 0,023 · 8458^0,8 · 15,6^0,4 ·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

К_а = 42,9 · 1000 · 0,08 = 3432 грн/рік

К_е = 0,011 · 0,6 · 5460 = 36 грн/рік

К_∑ = К_а + К_е = 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.

Характеристики

Список файлов курсовой работы