16.3. Розрахунок сироповарильних станцій

Технологічний розрахунок полягає у визначенні продуктивності станції і окремих пристроїв, які входять до її складу (дозаторів, насосів, варильних коло-нок та ін.).

Якщо задана продуктивність станції , рецептура і вологість сиропу, то розраховують витрати патоки, цукру і води.

Для цього складають рівняння:

Таблиця 34

Технічні характеристики сироповарильних станцій

Показники	Тип або марка установки, яка працює
	Під атмосферним тиском	Під підвищеним тиском
	ШСК	ШСА-1		ШСА-2
Продуктивність, кг/год.	2000	2000		4000
Загальна тривалість розчинення, хв.: у змішувачеві–розчинювачеві у змієвиковій колонці	40–45 40–45 –	До 5,0 3–3,5 1,5		До 5,0 3–3,5 1,5
Площа поверхні нагріву, м2	4,1	4,2		7,5
Потужність електродвигунів, кВт	7,5	6		7,3
Кутова швидкість вала мішалки, рад/с	2,6	6		6
Тиск гріючої пари,МПа	0,4–0,5	0,6		0,6
Габаритні розміри, мм: довжина щирина висота	3600 3100 3650	Без блока рецептурних компонентів
		3725 1400 2470	3905 1650 2332
Маса, кг	4200	2249	2332

матеріального балансу

(313)

балансу вологи

(314)

вмісту патоки в сиропі

(315)

де , і – витрати патоки, цукру і води на приготування сиропу, кг/год; , і – вологість патоки, цукру і води (для промивних вод 1) у відносних одиницях; – вміст патоки в сиропі у відповідності з ре-цептурою (для карамельного сиропу =0,5, для помадного =0,05–0,25).

Розв’язавши сумісно рівняння (313), (314) і (315), для випадку , от-римаємо:

(316)

а для випадку

(317)

Якщо відомі витрати і вологість цукру, визначають витрати патоки

(318)

а потім витрати води

(319)

У відповідності з отриманими даними настроюють дозатори цукру, патоки і води.

Тепловий розрахунок теплових апаратів сироповарильних станцій вико-нують, виходячи із теплового балансу:

(320)

де – витрати тепла на нагрівання розчину, Вт, – витрати тепла на розчинення цукру, Вт, ; – витрати тепла на випаровування вологи, Вт, – утрати тепла в навколишній про-стір, Вт; – теплоємність цукрового розчину, яку можна визначити з формули Яновського, Дж/(кг∙К), і – початкова і кінцева температури розчину, ˚С; і – прихована питома теплота роз-чинення і пароутворення, Дж/кг; – концентрація розчину, кг/кг; – кіль-кість випареної вологи при зміні концентрації розчину, кг/год,

,

де і – концентрація розчину до і після уварювання, %.

Визначивши корисні витрати тепла, Вт,

(321)

розраховують площу поверхні нагріву, м²,

(322)

де – коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м² К), ( =1500 1740 Вт/(м² К));

– середня логарифмічна різниця температур між теплоносієм і роз-чином, ˚С,

де і

; – температура гріючої пари, ˚С.

Якщо дорівнює температу-рі кипіння, то її вибирають із гра-фіка в залежності від тиску і во-логості сиропу (рис. 86).

Після визначення поверхні теплообміну розраховують об’єм і розміри розчинника. Для сиропова-рильної станції, яка працює під ат-мосферним тиском, об’єм, м³:

, (323)

де – коефіцієнт заповнення, ( =0,7 0,8); – щільність цук-рового розчину, кг/м³; – трива-лість розчинення, с ( = 1800

3600 с).

В залежності від визна-чають геометричні розміри розчин-ника і площу його зовнішньої поверхні .

Для станції, яка працює під підвищеним тиском, довжина труби змійови-

ка, м,

(324)

де – середня швидкість розчину у трубі змійовика ( =0,055…0,065м/с); Для формули (324) =90 с.

Внутрішній діаметр труби змійовика

(325)

В даному випадку довжину труби слід округлювати так, щоб

(326)

де – зовнішній діаметр труби змійовика, м; – товщина стінки труби, м.

Вибравши середній діаметр ( м) і крок витків змійовика , визначають

кут підйому витка, рад,

(327)

довжину витка, м,

(328)

кількість витків,

(329)

висоту корпуса апарата, м,

(330)

де – число спіралей змійовика (одинарний, подвійний); – конструк-тивна надбавка, яка дорівнює висоті штампованих днищ;

діаметр корпуса, м,

(331)

З конструктивних розмірів визначають площу зовнішньої поверхні і утрати тепла у навколишній простір, Вт,

, (332)

де – коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м^2∙К); і

– температура стінки апарата і оточуючого повітря, ˚С.

Визначивши із формули (320) повні витрати тепла, розраховують витрати гріючої пари, кг/с,

(333)

де і – ентальпія гріючої пари і конденсату, Дж/кг.

Внаслідок розрахунків отримують технологічні, кінематичні, геометричні розміри сироповарильної станції і необхідна кількість гріючої пари.

Силовий розрахунок сироповарильних станцій полягає у визначенні по-тужності, необхідної для обертання лопатевих роторів шестисекційного розчин-ника сироповарильної станції ШСК та змішувача–розчинника станцій ШСА-1 і ШСА-2, а також мішалок апаратів періодичної дії. Розрахунок машин з лопате-вими роторами виконують за формулами (139–147) для розрахунку лопатевих тістомісильних машин, наведеними у розділі 4.5.2.