Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МУ ПЗ ПЛПП (МА).doc
Скачиваний:
22
Добавлен:
12.11.2018
Размер:
1.89 Mб
Скачать

Задание № 2

Подобрать оборудование и рассчитать его количество при производстве продукции по условиям задания (из расчета на одну смену):

1.1.б. Выработано 5 туб консервов “Сардинелла натуральная с добавлением масла” в банке № 3.

1.1.в. Для разделки на тушку поступило 5000 кг скумбрии.

1.2.б. Выработано 7 туб консервов “Треска обжаренная, в масле”.

1.2.в. На операцию бланширования поступило 2 тысячи банок №3 с уложенной в них сардиной для получения консервов “Сардина бланшированная, в масле”.

Практическое занятие № 3

Решение задач по расчету энергетических затрат тепла в тепловых технологических процессах

3.1. Общие сведения о расчете затрат теплоты

При определении расхода теплоносителя составляют уравнение теплового баланса, в котором количество энергии, отдаваемое теплоносителем, должно быть равно энергии, затрачиваемой на обработку продукта, с учетом расхода тепла в окружающую среду.

Уравнение теплового баланса выражаемого формулой:

Qобщ. = Q1 + Q2 + Q3 + … Qn (3.1)

где Q1 ,Q2 ,Q3 , …Qn - расход тепла по различным направлениям, кДж.

Расход тепла, связанный с нагревом, материала (продукта, банок, сеток и т.п.) определяют по формуле:

Q = G . c(tк - tн), кДж (3.2)

где G - масса нагреваемого материала, кг;

с – удельная теплоемкость материала, кДж/(кг.К);

tк и tн - конечная и начальная температура материала, К.

В большинстве случаев нагреваемым продуктом является смесь нескольких продуктов, тогда удельную теплоемкость смеси определяют по формуле:

Ссм = 0,01(с1 . x1 + с2 . x2 + … + сn. xn ), кДж/(кг. К) (3.3)

где с1, с2, сn - удельная теплоемкость компонентов смеси, кДж/(кг. К);

x1, x2, xn – содержание компонентов в смеси, %.

Известно, что количество теплоты (Дж) передаваемой материалу от теплоносителя, в том числе от стенок аппарата в окружающую среду, определяется уравнением:

= F..t , (3.4)

Если теплоносителем является острый пар, то уравнение (3.4) принимает вид:

= D(in – ik)., (3.5)

где F – площадь поверхности теплообмена, м2;

 - коэффициент теплоотдачи, кВт/(м2 . К);

t – разность температур между стенкой аппарата и наружным воздухом, К;

При этом в случае если отношение tmax /tmin  2, то

tср = (tmax +tmin)/2 (3.6)

если tmax /tmin 2, то среднюю разность температур определяют:

, (3.7)

если температура теплоносителя t2 и среды t1 во время процесса остаются постоянными то: t = t2 – t1

 - продолжительность теплообмена, с;

D – расход острого пара, кг/с;

in, iк - удельная энтальпия пара и конденсата, кДж/кг;

Расход тепла на выпаривание влаги определяется по формуле :

Q3 = W. r, кДж (3.8)

где W - масса испаряемой влаги, кг ;

r - теплота парообразования, кДж/кг. Масса испаряемой жидкости может быть определена по формуле

W = (-) ; кг (3.9)

где -поверхность испарения в м2;

-продолжительность испарения в сек ;

-упругость насыщенных паров жидкости при данной температуре,

н/м2(мм рт. ст.);

-упругость насыщенных паров жидкости при температуре окружающего воздуха, н/м2(мм рт. ст.);

-относительная влажность воздуха;

- коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств жидкости и скорости движения воздуха. Для воды и водных растворов можно определить по формуле:

, кг/(м2секн/м2) (3.10)

кг/(м2чмм.рт.ст.)

где - скорость движения воздуха в м/сек;

-плотность воздуха в кг/м3;

Кисп можно принимать в зависимости от скорости воздуха:

Скорость воздуха

в м/сек в кг /(мг сек н/ мг)

0,5 129

1,0 298

1,5 408

2,0 520

Количество выпариваемой влаги (кг) при изменении концентрации по формуле

W = М 1-(n/m), (3.11)

где М – масса исходного сырья, кг;

n и m - начальная и конечная концентрация продукта,%.

Отсюда конечное содержание сухих веществ в продукте (в %)

m = Mc / M, (3.12)

Расход тепла (в Дж) в окружающую среду за счет конвекции и лучеиспускания.

Q4 = F   ( tст - tв ) (3.13)

где F - площадь поверхности аппарата, м2 ;

0 - суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 . К);

tст - температура наружной поверхности стенки, К;

 - продолжительность процесса, сек.;

tв – средняя температура воздуха, К.

tст = (t1 +2 . t2 Вi)/(1 + 2 .Вi) (3.14)

где t1 - температура среды внутри аппарата, 0 С ;

t2 - температура среды с наружной стороны стенки, 0 С;

2 - коэффициент теплоотдачи с внешней стороны стенки, Вт/м2 . К;

Вi - термическое сопротивление теплопередачи, м2 . К/кВт ;

Вi = 1/1 + / (3.15)

где 1 - коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны стенки, Вт/м2 . К;

 - толщина стенки, м ;

 - коэффициент теплопроводности, Вт/(м. К) ;

Суммарный коэффициент теплоотдачи для аппаратов, находящихся в закрытом помещении и имеющих tст от 50 до 350С определяется по формуле:

0 = (9.3 + 0.058 tст).10-3, кВт/(м2К) (3.16)

или при tст меньше 50 С

0 =[9.74 + 0.07( tст - tв)].10-3, кВт/(м2 К) (3.17)

Расход греющего пара в аппаратах, где он полностью конденсируется, определяют по формуле:

D = , (3.18)

Площадь поверхности теплообмена аппарата, м2

F = , (3.19)

а для нагревателей и охладителей непрерывного действия

F = , (3.20)

где П - производительность аппарата, кг/с ;

с - удельная теплоемкость вещества, кДж/(кг . К) ;

t и t - начальная и конечная температура вещества в нагревателях (охладителях), К.

Задание 3

3.1. Установите, чему равна средняя удельная теплоемкость томатной пульпы, уваренной в выпарном аппарате с 5 до 12 % сухих веществ.

3.2. На заводе имелся рассол концентрацией 2 и 12 %. Оба рассола смешали вместе, причем 2%-ного было взято вдвое больше, чем 12 % -ного. Определите удельную теплоемкость полученной смеси.

3.3. При варке повидла смешали 100 кг сахара и 125 кг 12%-ного яблочного пюре. Рассчитайте удельную теплоемкость повидла.

3.4. На консервном заводе смешали 40 кг 20%-ного сахарного сиропа. 10 кг сахара и 100 кг 10%-ного сливового пюре. Определите удельную теплоемкость смеси.

3.5. Определите удельную теплоемкость салата из квашенной капусты: в банке находится 200 г квашеной капусты, 90 г моркови, 90 г яблок. Количество овощей берется 40 г соли и 40 г сахара.

3.6. Определите удельную теплоемкость “Щей из белокочанной капусты”, состоящих из 225 г капусты квашеной, 45 г моркови, 45 г лука репчатого, 30г белого корня, 10 г зелени петрушки, 5 г чеснока, 10 г 30% - ной томатной пасты.

3.7. Определите, какая масса яблочного сока с мякотью может быть нагрета от 18 до 70 0С, если содержание сухих веществ в соке равно 15 %, а в подогревателе к соку передается теплота в количестве 100 кДж/с.

3.8. В змеевиковый теплообменный аппарат нагнетается насосом 12%-ное томатное пюре, температура которого должна быть поднята с 30 до 90 0С. От греющего пара к продукту ежесекундно поступает 162 кДж теплоты. Рассчитайте количество пюре, подаваемого в подогреватель.

3.9. Производительность линии АС-200 по сырью 8330 кг/ч. Определите, сколько влаги удаляется в каждом из двух корпусов выпарной станции если в первом концентрация томатной массы повышается с 5,5 до 12 %, а во втором - с 12 до 35 %.

3.10. Консервный завод должен переработать за сезон 7500 т томатов с плановым содержанием сухих веществ 5 %. Фактическое содержание сухих веществ составило 5,2 %. Какое количество 30 %- ной томатной пасты будет дополнительно выработано за счет этого?

3.11. При уваривании томатной массы с 5 до 12 % сухих веществ выход готового продукта составил 1250 кг/ч. Сколько теплоты требуется затратить на выпаривание влаги при остаточном давлении 0,015 МПа?

3.12. Определите, как изменятся затраты теплоты на выпаривание влаги, если при концентрировании 1200 кг виноградного сока с 16 до 60 % сухих веществ разрежение в аппарате увеличивается с 70 до 75 кПа.

3.13. Рассчитайте температуру наружной поверхности неизолированной стенки аппарата, внутри которого продукт нагрет до 1200 С, если температура воздуха в цехе 25 0 С, коэффициент теплоотдачи от воды к стенке 1000 Вт/(м2 . К), от стенки к воздуху 10 Вт/(м2 . К ), а толщина стальной стенки 0,01 м.

3.14. Чему равна температура наружной поверхности кирпичной стенки цеха при толщине стенки 0,5 м, температуре воздуха в цехе 25 0С, температуре наружного воздуха 50С, коэффициентах теплоотдачи 1 = 8 Вт/(м2 . К) и 2 = 15 Вт/(м2 . К)?

3.15. Средняя температура стенок ванны обжарочной печи 45С , температура воздуха в цехе 25 0С. Площадь поверхности аппарата 18 м2. Определите секундную потерю теплоты и установите, какой процент от общих затрат теплоты, равных 500 кДж/с, она составляет.

3.16. Для уменьшения потерь теплоты двухтрубный подогреватель, площадь наружной поверхности которого равна 8 м2 , покрыли слоем теплоизоляции, после чего температура стенки понизилась до 35 0С. Давление греющего пара в аппарате 0,3 МПа. Температура воздуха в цехе 22 0С. Толщина стальной стенки аппарата 5 мм. Определите потери теплоты в течение часа до и после укладки тепловой изоляции.