Федеральное агентство по образованию

ГОУВПО

«Воронежская государственная технологическая академия»

К афедра машин и аппаратов пищевых производств

технологическое оборудование

Методические указания

и задания к контрольной работе № 2

Для студентов, обучающихся по направлению

260300 – «Технология сырья и продуктов

животного происхождения» (специальности

260303 – «Технология молока и молочных продуктов»),

заочной формы обучения

Воронеж

2008

УДК 637.132 (075.5)

Технологическое оборудование [Текст] : метод. указания и задания к контрольной работе № 2 / Воронеж. гос. технол. акад; сост.: В. Е. Игнатов, А. В. Журавлев. – Воронеж: ВГТА, 2008. – 24 с.

Методические указания и задания к контрольной работе разработаны в соответствии с требованиями ГОС ВПО подготовки инженеров по направлению 260300 – «Технология сырья и продуктов животного происхождения» (специальность 260303 – «Технология молока и молочных продуктов»). Они предназначены для закрепления теоретических знаний дисциплин цикла СД. Приведены варианты контрольных заданий, методические указания по их решению и рекомендуемая литература.

Библиогр.: 7 назв.

Составители:

доцент В. Е. Игнатов

ст. преподаватель А. В. Журавлев

Научный редактор профессор С. Т. Антипов

Рецензент ген. директор А. Г. Мордасов

(ООО «Гормолзавод «Воронежский»)

Печатается по решению

редакционно-издательского совета

Воронежской государственной технологической академии

© Игнатов В.Е.

Журавлев А.В., 2008

© ГОУВПО «Воронежская

государственная

технологическая

академия», 2008

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежской государственной технологической академии, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия академии запрещается.

Методические указания

К выполнению контрольной работы необходимо приступать только после изучения соответствующих разделов теоретического курса. Контрольная работа выполняется в отдельной тетради с полями для замечаний преподавателя. Текстовая часть контрольной работы может быть написана от руки, отпечатана на машине или печатающих устройствах вывода ЭВМ.

Контрольная работа должна быть написана разборчиво, ручкой одного цвета, без редактирования с необходимыми пояснениями, показывающими, что студент разобрался во всех вопросах задания. Разрешается приводить ксерокопии поясняющих схем.

Контрольная работа включает три задачи, которые выполняются по вариантам, соответствующим последним двум цифрам номера зачетной книжки студента. Индивидуальные задания к каждой контрольной работе и методика ее выполнения приведены в конце каждой задачи.

Оформление задачи включает цель работы; схематическое изображение рассчитываемой машины (аппарата), цель работы, исходные данные для расчета; расчетную часть с сопровождением краткими пояснениями расчетных формул с обязательной ссылкой на используемую литературу; выводы; список использованных источников.

На обложке тетради обязательно указывается шифр зачетной книжки студента, Ф.,И.,О., номер группы.

Без указания шифра работа не рецензируется. Если работа не зачтена и присылается на повторное рецензирование, то к ней обязательно должен быть приложен предыдущий вариант с замечаниями. На зачет представляются полностью исправленные контрольные работы.

Контрольная работа зачитывается по результатам устного собеседования при наличии правильно выполненной в соответствии с вариантом контрольной работы.

Задания к контрольной работе № 2 Контрольная задача № 1

Расчет двухкорпусной пленочной вакуум-выпарной

установки (ВВУ) непрерывного действия

Задание. Определить расход исходного G_н, кг/с, и концентрированного продукта G_к, кг/с; остаточные давления в первом Р₁, МПа, и втором Р₂, МПа, корпусах выпарной установки, давление греющего пара Р_гр, МПа, обеспечивающие требуемый температурный режим; массовое количество воды, выпариваемой в первом W₁, кг/с, и во втором W₂, кг/с, корпусах выпарки; площадь поверхности теплопередачи калоризаторов первого F₁, м², и второго F₂, м², корпусов выпарки; расход острого пара D_о, кг/с.

Исходные данные: производительность выпарной установки по испаренной воде , кг/ч; массовая доля сухих веществ в исходном В_н, %, и концентрированном В_к, %, продуктах; температуры кипения продукта в первом t₁, °С, и во втором t₂, °С, корпусах выпарной установки; температура греющего пара, подаваемого в греющую камеру первого корпуса t_г, °С; температура пастеризации t_п, °С; коэффициент инжекции u, кг/кг; вид продукта (табл. 1).

Методика расчета

Производительность установки по выпаренной воды W, кг/с:

.

Расходы исходного G_н, кг/с, и концентрированного продукта G_к, кг/с, рассчитываются из уравнений материального баланса [2, 4].

Гидростатическую депрессию в расчетах не учитываем. Принимаем значения физико-химических температурных депрессий:

в первом корпусе Δ t_ф1 = 1 °С;

во втором корпусе Δ t_ф2 = 2 °С.

Тогда ориентировочные температуры вторичного пара:

в первом корпусе t_в1, °С, t_в1 = t₁ – Δt_ф1;

во втором корпусе t_в2, °С t_в2 = t₂– Δt_ф2.

Температура греющего пара во втором корпусе t_г2 , °С:

t_г2 = t_в1

Определяем основные теплофизические характеристики воды и водяного пара [2] в корпусах выпарки по табл. 6 и заносим их в табл. 1.

Таблица 1

Наименование величины	Греющий пар	Первый корпус	Второй корпус
Температура кипения продукта, °С Температура вторичного пара, °С Энтальпия вторичного пара, кДж/кг Теплота парообразования, кДж/кг Температура греющего пара, °С Энтальпия греющего пара, кДж/кг Давление в корпусах, абсолютное, МПа	tг= Ргр =	t1 = tв1 = J1 = r1 = tг1=tг= Р1 =	t2 = tв2 = J2 = r2 = tг2= Р2 =

Ориентировочная массовая доля сухих веществ в продукте после первого корпуса выпарки В₁, %, при равенстве площадей поверхностей теплопередачи в корпусах определяется по зависимости:

В₁ = 0,32(В_н + В_к).

Определите удельные теплоемкости исходного продукта с_н, кДж/кг, и после первого корпуса выпарки с₁, кДж/кг, по справочной литературе [2] или рассчитайте по формулам:

- при температуре 20 ^оС

молоко цельное:

с_о = [1,926· + 4,186·(100 – )]/100;

обезжиренное:

с_о =.[1,717 · + 4,186·(100 – )]/100.

Поправку на искомую температуру определяют по формуле:

с₁ = с₀ + 0,00175 ( t₁ – 20 );

Коэффициенты самоиспарения , кг/кг:

в первом корпусе ;

во втором корпусе .

Расход греющего пара, подаваемого в калоризатор первого корпуса выпарной установки , кг/с:

,

где – относительное количество вторичного пара первого корпуса, подаваемого в калоризатор второго. К_п ≈ 0,7.

Принимаем коэффициенты испарения в корпусах α₁ = α₁ = 1.

Количество воды, выпаренной в первом корпусе , кг/с:

.

Рассчитайте количество продукта после первого корпуса , кг/с; массовые доли сухих веществ в продукте после первого корпуса , %, и среднюю в продукте во втором корпусе , % [2, 4].

Величина физико-химической депрессии во втором корпусе , °C:

.

Уточните температуру вторичного пара во втором корпусе , °C.

Количество воды , кг/с, выпаренной во втором корпусе:

.

Определите количество воды, выпаренной в обоих корпусах вакуум-выпарной установки , кг/с.

Перепады температур между греющим паром и продуктом в калоризаторах Δt, ^оС:

- в первом корпусе Δt₁ = t_г1 - t₁ ;

- во втором корпусе Δt₂ = t_г2 - t₂.

Площади поверхностей теплопередачи в калоризаторах:

первого корпуса F₁, м²: ,

где = 1,51 кВт/(м² К) – коэффициент теплопередачи в первом корпусе; t_к1 – температура конденсата греющего пара в первом корпусе, °С:

;

второго корпуса:

,

где – коэффициент теплопередачи во втором корпусе, кВт/(м²∙К); К₂ =1,38 кВт/(м²∙К); t_к2 – температура конденсата греющего пара во втором корпусе, °С.

.

При значительной разнице F₁ и F₂, м², измените значение К_п и расчет повторите; при незначительной – примите большее.

Расход острого пара , кг/с: ,

где – коэффициент инжекции по заданию.

Удельный расход острого пара d, кг/кг: .

Контрольные вопросы к задаче № 1

1. Классификация вакуум-выпарных установок. Принципиальная схема и порядок работы двухступенчатой пленочной вакуум-выпарной установки.

2. Конструкции трубчатых и пленочных калоризаторов.

3. Преимущества применения многоступенчатых выпарных установок. Чем ограничивается число ступеней?

4. Что такое коэффициенты испарения и самоиспарения и как они влияют на эффективность работы установки?

5. Понятие – температурная депрессия. От каких параметров зависит величина депрессий? Ее влияние на процесс теплообмена в калоризаторе.

Таблица 2