9.1. Конструктивные расчеты тепловых аппаратов.

Расчет габаритных размеров аппаратов, несущих элементов в них и мощности привода. Габаритные размеры аппаратов непрерывного действия определяются по заданной производительности П (в кг/ч). Сначала определяется количество несущих элементов (блок - формы, короба, сетки и т.п.)

Z = П / m (9.1)

где m - масса продукта на одном несущем элементе (кг);

Z - количество поданных в аппарат несущих элементов (шт/ч).

Далее определяется длина конвейерной цепи

= S ^. Z =П^. S / m , м/ч (9.2)

где S - шаг между несущими элементами, м.

Однако, время обработки продукта в тепловом аппарате, как правило, не равно одному часу, поэтому устанавливается истинная длина конвейерной линии.

L =  ^. = П^. S ^.  / m , м (9.3)

где  - время продолжительности процесса, ч.

Теперь нарисовав эскиз аппарата и определив количество ветвей конвейерной линии определяем размеры самого аппарата. Следующим этапом в конструктивном расчете теплового аппарата является определение мощности его привода, который осуществляется с помощью метода обхода по точкам (9, стр.19).

9.2. Расчет элементов конструкции тепловых аппаратов

Толщину тонкой стенки стального цилиндрического корпуса, при действии на него внутреннего давления, определим по формуле:

S = , м (9.4)

где D - внутренний диаметр аппарата, м ;

p - избыточное давление ;

 - коэффициент прочности сварного шва, принимается равным 0.85;

_д - допустимое напряжение материала на растяжение, для стали принимаем 120 МПа ;

с - запас на коррозию и дополнительные нагрузки (1...3 мм).

При действии на стенку цилиндрического корпуса аппарата наружного давления ее толщина определяется по формуле

S =0,02 D₁ , (9.5)

где D₁ - наружный диаметр, м ;

P₁ - наружное давление, МПа.

Для аппаратов работающих под разрежением (независимо от его величины) толщина стенки определяется по формуле

S = 0,009D + c, (9.6)

Толщина стенок для обечаек, работающих под наливом и атмосферным давлением определяется по рекомендациям

D, м до 0,4 0,4 ... 1,0 1,0 ... 2,0 2,0 ... 4,0

S, мм 2 3 4 5

Толщину сферического днища (крышки) определим по формуле

S₁ = + с, м (9.7)

где r - радиус сферы, м.

Окончательно принимаемая толщина днища (крышки) должна быть не менее толщины обечайки. Диаметр трубы для подвода и отвода жидких сред, в т.ч. пара, определяется по формуле:

d = 1,13, м (9.8)

где П - расход вещества, кг/с;

 - плотность перемещаемой среды, кг/м³ ;

 - скорость движения среды, м/с.

Задание 11

7.1. Корпус сепарационной части вакуум-выпарного аппарата, работающего под разрежением до 720 мм. рт. ст., предложено изготовить из листовой легированной стали толщиной 8 мм. Диаметр корпуса 2 м. Достаточна ли при этом выбранная толщина стального листа? Не завышена ли она?

7.2. Бак водонапорной башни консервного завода имеет вертикальную цилиндрическую обечайку диаметром 4 м, для изготовления которой предполагается использовать листовую сталь толщиной 6 мм. Определите, насколько правильно такое решение.

7.3. По данным предыдущей задачи определите толщину стенки эллиптического днища.

7.4. Проверьте, достаточна ли толщина сферического стального днища аппарата 6 мм для использования аппарата при давлении пара 0.6 МПа, если радиус закругления днища составляет 2 м, а допускаемое напряжение в металле днища 126 МПа.

7.5. К обжарочной печи должно подводиться 1300 кг/ч пара давлением 1,13 МПа. Скорость движения пара примите в соответствии с рекомендациями и определите диаметр паропровода.

7.6. К автоклавному отделению приложен трубопровод диаметром 57/50 мм. Сколько воды может быть подано по нему за час?

При уваривании, обжаривании и бланшировании продуктов, от аппаратов, в которых осуществляются эти процессы, необходимо производить отсос паровоздушной смеси, при этом объем отсасываемого воздуха рассчитывается следующим образом:

V_в = 287,14 q_в (273 + t_в )/(p - p_н), м³/с (9.10)

где p - давление входящего пара, Па;

p_н - парциальное давление насыщенных водяных паров при температуре отсасываемого воздуха, Па ;

q_в - количество отсасываемого воздуха, кг/с ;

t_в - температура отсасываемого воздуха, К, принимается равной 85...90С (в зависимости от высоты установки отсоса).

q_в = 0,01 D, где D - количество образовывающегося пара, кг/с. После процессов бланширования, обжаривания, горячего копчения продукция подвергается охлаждению с помощью воздуха и тогда общий расход воздуха для охлаждения можно рассчитать по формуле:

L = , кг/ч (9.11)

где W - количество испаряемой влаги, принимается равным 3 % от G , кг/ч;

G – масса продукции, поступившей на охлаждение, кг/ч ;

с - удельная теплоемкость продукции, кДж/(кг ^. град ) ;

t₁ и t₂ - начальная и конечная температура охлаждаемой продукции, К;

G_т - масса транспортных устройств, проходящих через охладитель в час, кг;

с_т - удельная теплоемкость материала (для стали с_т =0,482), кДж/(кг^.К);

t₂ и t₁ - начальная и конечная температура транспортных устройств (принимается на 10 - 15 К больше температуры продукта);

Q_с - потери тепла во внешнюю среду, кДж/ч.

t_в и t_в - начальная температура воздуха и его температура на выходе, К.

d₁ и d₂ - влагосодержание воздуха поступающего и выходящего из охладителя, ч/кг.

I₁ и I₂ - энтальпия воздуха на входе и выходе из охладителя, кДж/кг. Далее определяется количество воздуха в объемных единицах. Необходимо уметь определять расход воздуха и в процессе сушки продукта. Известно, что количество влаги поступившей в агрегат с материалом и воздухом равно количеству влаги, оставшейся в материале и ушедшей с воздухом, значит

, (9.12)

где G₁ и G₂ - количество материала до и после сушки, кг/ч;

L - количество сухого воздуха, проходящего через агрегат, кг/ч ;

d₁ и d₂ - влагосодержание воздуха на входе и выходе агрегата, г/кг ;

₁ и ₂ - влажность материала до и после сушки, % .

Однако известно, что

W = , (9.13)

тогда, преобразовав уравнение (3.55) и (3.56) получим:

L = , (9.14)

Обозначив расход воздуха в кг на 1 кг испаряемой влаги через , т.е.

L/ W = , тогда получим

, (9.15)

Учитывая, что d₁ = d₀ , т. е. влагосодержанию воздуха при входе его в калорифер, то окончательно:

= 1000/(d₂ - d₀), (9.16)

Расход воздуха подаваемого в камеру охлаждения продукта определяется по формуле:

V₀ = Q₀ / (i_k – i₁) , м³/сек. (9.17)

где  - плотность воздуха в камере, кг/м³ ;

Q₀ – общий теплоприток в камеру, кВт;

i_k , i₁ – удельная энтальпия воздуха соответственно в камере и поступающего в камеру.

Задание 8

4.1. Определить объем отсасываемого воздуха из ленточного бланширователя, ширина которого 1.2 м, а длина 5 м. Подобрать вентилятор.

4.2. Определить объем отсасываемого воздуха из обжарочной печи при обжаривании рыбы, если известно, что производительность печи составляет 800 кг/ч, а истинный процент ужарки - 22 %. Подобрать вентилятор.

4.3. Определить расход воздуха для охлаждения обжаренной рыбы если на обжаривание поступает 800 кг/ч и рыба охлаждается до 40 ⁰С. Подобрать вентилятор.

4.4. Определить расход воздуха для охлаждения рыбы бланшированной в банках № 3 при производительности 140 б/ мин.

4.5. определить расход воздуха на подсушку рыбы перед ее копчением (холодным, если известно, что сырье в количестве 1,5 т. поступило с влажностью 78% и было подсушено до влажности 66 %. Температура наружного воздуха составляла 0 ⁰С.

4.6. Определить расход воздуха на вяление 400 кг рыбы с влагосодержанием 370 % , если известно, что температура наружного воздуха составляет плюс 48 ⁰С.