Следовательно, производительность составила 0,028 кг/с.
Далее определим расход водяного пара, пошедшего на процесс вытопки жира. Для этого определим общий расход теплоты Q в автоклаве К7-ФА2 по статьям расхода, по следующей формуле:
, (2)
где - расход тепла на подогрев металлических частей автоклав (стенок,
днища и так далее), кДж;
- расход тепла на подогрев шквары, жира и на плавление жира, кДж;
– расход тепла на потери в окружающую среду, кДж.
Данные параметры определяются по следующим образом:
, (3)
где – теплоёмкость металлических частей котла (по источнику /4/, стр. 262
принимается равной 0,48 кДж/(кг•град);
- масса металлических частей автоклава (по паспорту принимается
равной 785 кг);
- конечная температура стенок автоклава (согласно источнику /3/, стр.
322 составляет 90 °С);
-начальная температура стенок автоклава (по источнику /3/, стр. 322
составляет 20°С).
Подставив числовые значения в формулу 3, получаем следующие результаты:
25,47 кДж
, (4)
где - теплоёмкость шквары (которую принимают равной 12
кДж/(кгград) по источнику /4/);
– масса шквары после окончания процесс вытопки по
источнику /3/ принимается равным 20% от общей массы
загружаемого сырья, то есть 500/100*20=100 кг);
– конечная температура шквары и жира (согласно источнику /3/, стр.
322 составляет 85 °С);
– начальная температура шквары и жира автоклава (по источнику /3/,
стр. 322 составляет 20°С)
– масса жира после вытопки (по источнику /3/ принимается равным
75% от общей массы загружаемого сырья, то есть 500/100*75=375
кг);
– теплоёмкость жира до плавления (согласно источнику /4/,
составляет 1,7 кДж/кг);
– скрытая теплота плавления жира (согласно источнику /4/,
составляет 165 кДж/кг);
- теплоёмкость жира после плавления (согласно источнику /4/,
составляет 2,2 кДж/(кг*град));
– температура плавления жира (согласно источнику /4/, составляет 70 °С);
Подставив числовые значения в формулу 4, получаем следующие результаты:
кДж
), (5)
где - общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м²•К);
- поверхность теплопередачи, м²;
–продолжительность теплопередачи (по источнику /7/, составляет 3-5 часов);
- температура пара в рубашке котла (согласно источнику /4/, составляет 80 °С);
- температура окружающего воздуха (по источнику /3/, стр. 322 составляет 20°С)
Для нахождения значения необходимо определить коэффициент теплопередачи по следующей формуле:
где- коэффициент теплоотдачи от
пара к стенке автоклава (согласно источнику /3/, стр. 350, составляет 4400
[Вт/(м²•К)];
- коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху (согласно источнику
/3/, стр. 350, составляет 700 [Вт/(м²•К)];
- коэффициент теплопроводности материала стенки (по источнику /3/,
стр. 350, составляет 0,8 [Вт/(м•К)];
- толщина стенки (согласно пункту 4.2 принимается равной 0,02 м).
Подставив числовые значения в формулу 6, получаем следующие результаты:
Так же необходимо определить поверхность теплопередачи F, м²:
, (7)
где d – диаметр автоклава (по источнику /7/, составляет 1000 мм или 1 м);
h – высота автоклава (по источнику /7/, составляет 1030 мм или 1,03 м);
- стандартное значение (3,14)
Подставив числовые значения в формулу 7, получаем следующие результаты:
Далее подставим найденные значения в формулу 5 и получим следующие результаты:
) = 32,4 кДж
Определим общий расход теплоты Q в автоклаве К7-ФА2 по формуле 2:
Расход водяного пара D, кг, пошедшего на процесс вытопки жира определим с использованием найденных значений по следующей формуле:
где - общий расход теплоты (241,87 кДж);
- разность удельной энтальпии пара и конденсата (источник /4/, стр.587, рис.15-1).
Следовательно подставив значения в формулу 8 получим следующий результат:
Расход водяного пара, пошедшего на процесс вытопки жира, составил 90 кг.
4.2 Прочностной расчёт
Толщины стенок варочного сосуда и рубашки определяется условиями обеспечения их надёжной эксплуатации, что в свою очередь, связано с прочностью конструкции и устойчивостью к линейным деформациям. Узел варочный сосуд-рубашка воспринимает нагрузку, представляющую воздействие наружного и внутреннего давления.
За счёт перепада давлений стенки цилиндрической части сосуда и рубашки, а также днища различной формы испытывают напряжение.
Выбор толщины стенок (δ, мм) производится не только из условий прочности, но и с учётом коррозии металлических стенок при длительной эксплуатации, а также учитывается возможность вероятностного утоньшения стенок в результате изготовления элементов конструкции и вычисляется по следующей формуле
δ = δр + с1 + с2 + а, (2)
где δр - расчётная толщина стенки, обеспечивающая надёжную работу конструкции под нагрузкой без разрушения, мм;
с1 – прибавка к расчётной толщине, учитывающая процессы коррозии при работе конструкции, мм;
с2 – прибавка к расчётной толщине, компенсирующая возможное локальное уменьшение толщины стенок при изготовлении аппарата, мм;
а – изменение толщины стенки, связанное с округлением результата вычислений суммы (δр + с1 + с2) до ближайшего стандартного значения толщины листа, из которого изготавливается конструкция.
Прибавка к расчётной толщине, учитывающая процессы коррозии при работе конструкции рассчитывается по следующей формуле
с1 = Аτ, (3)
где А – скорость коррозии металла, мм/год (таблица 12, по источнику /6/.);
τ – срок службы аппарата, лет (принимается 10 лет).
Прибавка к расчётной толщине (с2), компенсирующая возможное локальное уменьшение толщины стенок при изготовлении аппарата принимается равной (5...15) , мм.
Расчётная толщина стенок (δр, мм) цилиндрических устройств из условий прочности определяется исходя из следующего
δр = ∆Рmax D / 2[σ] φ - ∆Рmax, (4)
где ∆Рmax – максимальный перепад давлений, который может испытывать
цилиндрическая стенка варочного сосуда (или рубашка), мПа
(для автоклава 0,2...0,25 мПа; для стенки рубашки принимается
на 0,05 мПа больше);
D – внутренний диаметр цилиндра (для варочного сосуда D=D1, а для рубашки D=D2) мм;
[σ] – допускаемое напряжение материала стенки мПа (таблица 13, по источнику /6/.)
φ – коэффициент прочности сварных швов (таблица 14, по источнику /6/.)
Проведём расчёт толщины стенок варочного сосуда
δр = 0,25∙1000 / 2[135] 1,0 – 0,25=0,9268 мм;
с1 = 0,08∙10= 0,8 мм;
δ = 0,9268 + 0,8 + 0,15 + 0,1232=2 мм.
Следовательно, толщина стенок варочного сосуда составила 2 мм.
Проведём расчёт стенок рубашки
δр = 0,3∙1100 / 2[135] 1,0 – 0,3=1,2236 мм;
с1 = 0,08∙10= 0,8 мм;
δ = 1,2236 + 0,8 + 0,15 =2, 1736 мм.
Как видно из расчётов толщина стенок рубашки так же составит 2 мм
Спецификация:
Формат
Зона
Поз.
Обозначение
Наименование
Кол.
Прим.
Покупные изделия
1
К7- ФА2.00.006
Конденсатор
1
2
К7 -ФА2.00.007
Манометр
1
3
К7- ФА2.00.009
Труба для спуска жира
1
4
К7 -ФА2.00.010
Труба для спуска шквары
1
5
К7- ФА2.00.011
Труба для отвода
конденсата
1
6
К7- ФА2.00.015
Вентиль паропровода
1
7
К7- ФА2.00.016
Предохранительный
клапан
2
8
К7 -ФА2.00.017
Груз противовеса
1
9
К7 -ФА2.00.018
Вентиль
1
10
К7 -ФА2.00.019
Откидные болты
1
Вновь разрабатываемые
изделия
11
К7- ФА2.00.001
Авоклав
1
12
К7 -ФА2.00.002
Крышка автоклава
1
13
К7 -ФА2.00.003
Выемная корзина
1
14
К7 -ФА2.00.004
Паровая рубашка
1
15
К7 -ФА2.00.005
Трубопровод
1
16
К7 -ФА2.00.008
Корпус котла
1
17
К7 -ФА2.00.012
Днище корпуса котла
1
18
К7 -ФА2.00.013
Днище паровой рубашки
1
19
К7 -ФА2.00.014
Опорные лапы
4
К7-ФА2.00.000
Изм
Лист
N докум.
Подп.
Дата
Разраб.
Редькова
Автоклав
чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листов
Пров.
Кирик
1
1
МГУП ТЖМПЗ-072П
Н. Контр.
Утве..
Список использованных источников
1 Горбатов, В. М. Оборудование и аппараты для переработки продуктов убоя скота. Справочник / В. М. Горбатов [и др.] – М.: Пищевая пром-сть, 1975. – 487 с.
2 Груданов, В. Я Машины и аппараты пищевых производств (дипломное и курсовое проектирование): Учеб. пособие / В. Я. Груданов, И. М. Кирик, Л. Т. Ткачева, М. П. Руденок; Под ред. В. Я. Груданова. – Мн.: Изд. центр БГУ, 2003. – 224 с.
3 Ивашов, В. И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть I. Оборудование для убоя и первичной обработки / В. И. Ивашов. – М.: Колос, 2001. – 552 с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высших учебных заведений).
4 Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А. Г. Касаткин. – М.: «Химия», 1973. -750 с.
5 Либерман, С. Г. Производство пищевых животных жиров на мясокомбинатах / С. Г. Либерман. – М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. – 256 с.
6 Липатов, Н. Н. Тепловое оборудование предприятий общественного питания / Н. Н. Липатов, М. И. Ботов, Ю. Р. Муратов. – М.: Коло, 1994. – 431 с.: ил. (Учебник и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).
7 Оборудование технологическое для мясной и птицеперерабатывающей промышленности. Часть II. Оборудование для переработки продуктов убоя [Отраслевой каталог] – 689 с.
8 Фалеев, Г. А. Оборудование предприятий мясной промышленности / Г. А. Фалеев. – М.: Пищ. пром-сть, 1966. – 484 с.
