Методика расчета автоклава

Количество банок, вмещаемых одной сеткой, шт:

,

где a=h_с / h_б - отношение высоты сетки к высоте банки (ближайшее целое меньшее число); h_с и h_б - высота сетки (h_с=0.700 м) и высота банки, м; d_с - диаметр сетки автоклава, м (d_с =0,94 м); d_б - наружный диаметр банки, м.

Время наполнения банками одной сетки, с:

,

Таблица № 7 – Основные параметры банки

Условное обозначение	Вместимость, дм3	Масса тб,кг	Высота hб,м	Диаметр dб,м
№8	0,346	0,140	0,0518	0,1023
№9	0,375	0,164	0,0968	0,0761
СКО 83-5	0,350	0,225	0,0760	0,0950
СКО 83-1	0,500	0,270	0,1060	0,0950
СКО 83-2	1,000	0,430	0,1500	0,1100

Число сеток, загруженных в один автоклав, шт.,

,

где τ_д - максимальная продолжительность выдержки (накопления) банок до их стерилизации после укупоривания (обычно τ_д < 1800 с).

Число сеток z_с округляют до ближайшего целого меньшего числа.

Число банок, загружаемых в автоклав, шт.,

Продолжительность полного цикла работы автоклава, с,

где τ₀, τ₁, τ₂, τ₃, τ₄ - соответственно время загрузки автоклава (в расчете τ₀= τ₄= 15...25 мин), повышения температуры, собственно стерилизации, снижения давления, температуры в автоклаве и охлаждения банок, разгрузки автоклава.

Таблица № 8 - Режимы стерилизации для различных банок

Условное обозначение банки	Режимы стерилизации, мин, при температуре tс, °С			Противодавление, МПа
	113	115	120
№8	20-80-20	-	20-60-20	-
№9	20-90-20	-	20-40-25	-
СКО 83-5	-	35-135-50	40-140-55	0,25
СКО 83-1	-	25-115-30	25-75-30	0,25
СКО 83-2	-	30-125-40	30-100-40	0,25

Производительность одного автоклава, банок/с,

Расход теплоты на нагрев автоклава, Дж,

где G₁ - масса автоклава, кг; с₁ - удельная теплоемкость стали; c₁ = 482 Дж/(кг·К); t₁ - температура стерилизации, °С; t₁ - начальная температура автоклава, °С (t₁ = 18 °С).

Расход теплоты на нагрев сеток, Дж,

,

где G₂ - масса сеток, кг; t₂ - температура сетки, °С (t₂ = 19 °С);

,

здесь т_с = 50 кг - масса одной сетки, кг.

Расход теплоты на нагрев банок, Дж,

,

где G₃ - масса банок, кг,

,

здесь П_б - число банок, загружаемых в автоклав, шт.; т_б - масса одной банки, кг; с₃ - удельная теплоемкость материала тары, Дж/(кг·К); для стеклянных банок - с₃ = 0,670...0,835 кДж/(кг·К) и для жестяных банок № 8 и № 9 - с₃ = 0,482 кДж/(кг·К); t₃ - начальная температура банок, °С (принимается такой же, как температура продукта).

Расход теплоты на нагрев продукта в автоклаве, Дж,

,

где G₄ - масса продукта, кг;

,

здесь ρ_пр - плотность продукта, кг/м³; V6 - объем одной банки, м³; П_б - число банок, загружаемых в автоклав, шт., c₄ - удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг·К); t₄ - температура продукта, °C (t₄ = 25 °C).

Таблица № 9 - Параметры обрабатываемого сырья

Наименование	Удельная теплоемкость, Дж/(кг·К)	Плотность, кг/м3
Свинина	3865	1130
Говядина	4007	1038

Расход теплоты на нагрев воды в автоклаве, Дж,

,

где G₅ - масса воды в автоклаве, кг;

,

здесь ρ_в = 1000 кг/м³ - плотность воды; V_а - объем автоклава, м³;

с - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·К); с = 4186 Дж/(кг·К); Изначальная температура воды в автоклаве, °С (t₅ = 20 °С).

Потери теплоты в окружающую среду Q_б, Дж, принимают обычно равными 5 % от общего расхода теплоты Q_общ, Дж,

,

Расход пара в первый период работы автоклава, кг/с,

,

где i = 2700 кДж/кг - энтальпия пара, Дж/кг; i_к - энтальпия конденсата, кДж/кг,

,

где c_в = 4,186 кДж/(кг·К) - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·К); t_конд = 96...98 °С - температура конденсата, °С.

Интенсивность расхода пара в первый период работы, или расход пара в единицу времени, кг/с,

.

Тепловая энергия, расходуемая на компенсацию потерь теплоты в окружающую среду путем конвекции и лучеиспускания, Дж,

,

где F₂ - площадь поверхности автоклава, м²; τ₂ - продолжительность собственно стерилизации, с; α0 = 1750 Вт/(м²·К) - суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К); t'_ст - температура стенки во второй период работы, °С (t'_ст = 30 °С).

Расход пара, кг,

,

или расход пара в единицу времени, кг/с,

.

Общий расход пара за один цикл работы автоклава, кг,

.

Общая масса автоклава, сеток, банок и воды, кг,

,

где G₁, G₂, G₃, G₅ - соответственно масса автоклава, сеток, банок и воды, кг.

Приведенная теплоемкость массы c_пр, Дж/(кг·К),

где c₁, c₂, c₃ - соответственно удельная теплоемкость материалов автоклава, сеток и банок, Дж/(кг·К); c₃ = 0,482 кДж/(кг·К);

с_в = 4,186 кДж/(кг·К) - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·К).

Конечная температура автоклава, сеток, банок и воды, °С,

где t_к - конечная температура продукта, °С (t_к = 40...50 °С).

Расход охлаждающей воды, кг,

,

где t_к^’ - конечная температура автоклава, заполняющей его воды, сеток и банок, °С;

Таблица №10 – Варианты индивидуальных заданий

Предпоследняя цифра зачетной книжки	G, кг	Тип банки	Последняя цифра зачетной книжки	Вид продукта	П, банок/с
1	1150	№8	1	Свинина	3,0
2	1170	№9	2	Свинина	3,2
3	1200	СКО 83-5	3	Говядина	3,7
4	1100	№8	4	Говядина	5,0
5	1050	СКО 83-1	5	Свинина	4,0
6	1075	№8	6	Говядина	4,7
7	1100	№9	7	Говядина	4,2
8	1250	СКО 83-5	8	Свинина	3,5
9	1300	СКО 83-1	9	Свинина	4,5
0	1225	№9	0	Свинина		3,9

Задача №2. Расчет бланширователя

Задание. Выполнить расчет бланширователя, если заданы: производительность G, кг/с; вид обрабатываемого продукта; площадь поверхности испарения воды F_исп, м²; масса доливаемой воды W_в, кг/с; скорость движения ленты транспортера, v, м/с.