3.Розрахунок і підбір насоса

Розраховуємо і підбираємо відцентровий насос для подачі 5м³/год (0,001

м³/с) сусла за температури 72˚С,який працює під надлишковим тиском 0,1 МПа.

Геометрична висота підняття сусла 15м; довжина трубопроводу на лінії всмоктування 3м, на лінії нагнітання 20м; на лінії всмоктування установлено один нормальний вентиль, на лінії нагнітання – один нормальний вентиль, а також два коліна під кутом 90˚

3.1 Розрахунок насосу

Вибір діаметра трубопроводу

швидкість руху пивного сусла у всмоктувальному і нагнітальному трубопроводах становить 1,5м/с.

Тоді діаметр розраховуємо за формулою:

, (3.1)

де V – об`ємні витрати, м³/с;

- швидкість руху пивного сусла, м/с.

Вибираємо стальну трубу діаметром 48 мм з товщиною стінки 4 мм. Фактична швидкість води у трубі розраховується за формулою:

_(3.2)

д е V – об`ємні витрати м³/с;

d - внутрішній діаметр труби, м.

Приймаємо, що корозія трубопроводу незначна.

Визначання витрат на тертя і місцеві опори

Число Рейнольдса розраховуємо за формулою:

(3.3)

де - швидкість пивного сусла у трубопроводі, м/с;

d – внутрішній діаметр труби, м;

- густина пивного сусла, кг/м³;

- динамічна в`язкість пивного сусла, Па·с.

_.

Приймаємо абсолютну шорсткість ∆ = 0,2м м. Тоді відносна шорсткість

(3.4)

де ∆ - абсолютна шорсткість, м;

d – внутрішній діаметр труби, м.

Після цього знаходимо і

Отже, 6800 < Re < 20000,тому розрахунок здійснюємо за формулою

(3.5)

Визначаємо суму коефіцієнтів місцевих опорів.

Для всмоктувальної лінії:

• вхід в трубу( з гострими краями ): ξ =0,5

• нормальний вентиль: для d=40мм, ξ = 4,9; для d=80 мм ξ = 4,0

_(3.6)

Для нагнітальної лінії:

1. вихід із труби: ξ = 1 ;

2. нормальний вентиль: ξ =0,5

3. під кутом 90: ξ =1,1

Визначаємо втрати напору на всмоктуючій лінії розраховують за формулою:

(3.7)

де - швидкість пивного сусла в трубопроводі, м/с;

- коефіцієнт тертя;

l і d_e - довжина і еквівалентний діаметр трубопроводу, м;

- сума коефіцієнтів місцевих опорів.

• у всмоктувальному трубопроводі:

• у нагнітаючому трубопроводі:

.

Загальні витрати напору:

(3.8)

_,

Вибір насоса

Знаходимо необхідний напір насоса:

(3.9)

де P₁ – тиск в апараті, з якого перекачується рідина, Па;

P₂ – тиск в апараті, в який потрапляє рідина, Па;

H_Г – геометрична висота підйому рідини, м;

h_з–загальні втрати напору на всмоктуючій і нагнітаючій лініях, м.

Такий напір при заданій продуктивності забезпечується одноступінчатими центробіжними насосами.

Корисну потужність насоса знаходимо за формулою:

(3.10)

де Q – подача, м/л;

H – напір насоса, м.вод.ст. .

_.

Приймаючи, η_н = 1 і η_пер = 0.6 ( для центробіжного насосу середньої потужності), знайдемо середню продуктивність на валу двигуна:

(3.11)

де η_н і η_пер – коефіцієнти корисної дії відповідно насоса і передачі від електродвигуна до насосу.

Визначаємо потужність електродвигуна, при η= 0,8

З урахуванням коефіцієнта запасу потужності , установлюємо

двигун потужністю

Відцентрований насос марки К 8/18 має подачу 8 м/год, напір 18 м, ККД 0,62. Насос обладнаний електродвигуном потужністю 1,5 к Вт, частота обертання вала n=2900об/хв - 48,3 с. [7]

Визначаємо граничну висоту всасування

Розраховуємо запас напору на кавітацію за формулою:

(3.13)

,

де Q – подача, м/л;

n – частота обертання валу, с-1.

.

Допустиму висоту всмоктування розраховуємо за формулою:

(3.14)

,

де P₁ – тиск в апараті, Па;

P_t – тиск насиченої пари перекачуваної рідини, Па;

h_в.в. – втрати напору на всмоктуючій лінії, м;

h_з – запас напору на кавітацію, м.

.

ВИСНОВКИ

В проекті розглянута апаратурно-технологічна схема процесу охолодження пивного сусла і проведено розрахунок двосекційного пластинчастого теплообмінника для охолодження пивного сусла з початковою температурою 72°С, продуктивністю 5м³/год. Для даного теплообмінника обирали пластини типу П-2, та визначали їх характеристики.

Технічна характеристика пластин типу П-2:

Поверхня теплопередачі – 0,198м²;

Ширина потоку b – 0,27м;

Відстань між пластинами h – 0,0028м;

Довжина потоку в пластині – 0,74м;

Товщина пластини – 0,0012м;

Розрахували, що число каналів буде рівне 3, загальна площа поверхні теплообміну – 19,008м². Розмір пластин 740 х 270 мм. Кількість пластин в секції водяного охолодження – 31, в секції розсольного – 16. Діаметри штуцерів для входу та виходу сусла – 0,07мм, води – 0,058м, розсолу – 0,12м.

Зробили розрахунок та підібрали центробіжний насос. Обрали насос марки 8/18 для якого Н = 30 м.ст.рід. Насос забезпечений електродвигуном номінальної потужності 1,5 кВт.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Процеси і апарати харчових виробництв: Підручник / І. Ф. Малежик, П.С. Циганков [та ін.] // Під ред. П.М. Немирович. – К.:НУХТ, 2003. – 400с.

2. Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств / Под ред. В.Н.Стабникова. – К.: Вища шк., 1982. – 199 с.

3. Попов В.И., Кретов И.Т., Стабников В.Н., Предтеченский В.К. Технологические оборудования предприятий бродильной промышленнсоти – 6-е изд. перераб. и доп. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983 – 464с.

4. Стабников В.Н., Попов В.Д., Лысянский В.М., Редько А.Ф. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Пищевая пром-сть, 1976. – 664 с.

5. Балашов В.Е. Дипломное проектирование предприятий по производству пива и безалкогольных напитков. – М.: Легкая и пищевая промышленость, 1983 – 288с.

6. Павлов К.Ф., П.Г.Романков Приклади і задачі по курсу процесів і апаратів хімічної технології: Учбовий посібник – Л.: Хімія, 1981. – 560с.

7. Малежик І.С Процеси і апарати харчових виробництв. Київ.:НУХТ,

2002.- 353 с.