Расчетная часть

По известным значениям температур t_к , t₃, t₀, t₁ постройте цикл работы холодильной машины сокохладителя на lgР-I диаграмме. Определите теплосодержание (кДж/кг) холодильного агента в характерных точках i₁, i₂, i₃, i₄ и рассчитайте основные параметры цикла (рис. 6.5.2).

Рис 6.5.2. Рабочий цикл.

Удельная массовая холодопроизводительность q_o, кДж/кг:

, (6.5.1)

Удельная работа компрессора А₀ (кДж/кг):

, (6.5.2)

Удельная теплота конденсации q_к (Дж/кг):

, (6.5.3)

Холодильный коэффициент:

, (6.5.4)

Теоретическая мощность компрессора N_Т (кВт):

, (6.5.5)

где G – масса холодильного агента, циркулирующего в системе, (см. техническую характеристику)

Расчетная мощность компрессора N_е (кВт):

, (6.5.6)

где η_i – индикаторный коэффициент (η_i = 0,87); η_м – механический КПД (η_м = 0,9).

Сравните расчетную и фактическую мощности компрессора, в случае несовпадения сделайте выводы.

Рассчитайте теоретическое время охлаждения сока для случаев заполнения емкости соком соответственно на ¼, ½, ¾ и полный объем:

, (6.5.7)

где V – объем функциональной емкости, м³; S – площадь функциональной емкости, м²; l – высота функциональной емкости, м; а – ширина емкости, м; t_н, t_к, t₀ – соответственно начальная, конечная температура сока, температура охлаждающей среды, °С; Вi – критерий Био.

, (6.5.8)

где α – коэффициент теплоотдачи сока, Вт/(м²·К); λ – коэффициент теплопроводности сока, Вт/(м·К).

Сравните фактическое и расчетное время охлаждения сока до требуемой температуры. Сделайте выводы.

Графическая часть

По известным значениям температур t_к , t₃, t₀, t₁ постройте цикл работы холодильной машины сокохладителя на lgР-I диаграмме. Выполните чертеж одной из сборочных единиц сокоохладителя по указанию преподавателя.

Работа 6.6 барабанный кристаллизатор

Технологическая задача: очистка жидких пищевых продуктов от примесей.

Цель работы: Оценить технический уровень (состояние) барабанного кристаллизатора и дать предложения по развитию его конструкции для повышения эффективности процесса кристаллизации.

Задачи работы:

1. Изучить устройство и принцип работы барабанного кристаллизатора.

2. Рассмотреть особенности процесса кристаллизации.

3. Определить теоретическую и экспериментальную производительности, а также мощьность барабанного кристаллизатора при различных режимах работы и обработать результаты испытаний.

4. Дать предложения по техническому обслуживанию барабанного кристаллизатора.

5. Усвоить правила безопасной эксплуатации и наладки барабанного кристаллизатора.

Оборудование, инструменты и инвентарь: барабанный кристаллизатор, мерные колбы, мензурки вместимостью 100 и 200 см³, стеклянные емкости, секундомер, штангенциркуль, гаечные ключи, отвертки.

Продукты: вода - 15,0 дм³; сок - 6,0 дм³; молоко – 6,0 дм³.

Изучение устройства и принципа работы

Барабанный кристаллизатор (рис. 6.6.1) состоит из вымораживающего барабана 1, частично погруженного в поддон 2, системы подачи жидкости в поддон, системы подачи хладагента во внутреннюю полость барабана.

Вымораживающий барабан состоит из наружной обечайки диаметром 160 мм с толщиной стенки 6 мм, выполненной из нержавеющей стали Х18Н10Т. Внешняя поверхность обечайки шлифована. Во внутреннюю полость наружной обечайки вставлена внутренняя обечайка 3, играющая роль вытеснительной полости, при этом обеспечивался зазор между обечайками шириной 4 мм для прохода хладагента. Барабан снабжен опорами и сальниковым уплотнением 4, специальной конструкции, обеспечивающим подвод и отвод хладагента. Вал 5 барабана вращается в двух опорных шарикоподшипниках 6. Приводом барабана служит электродвигатель 7 марки АОЛ-2-II-4, соединенный при помощи клиноременной передачи с червячным редуктором и оборудованный набором шкивов, для ступенчатого изменения частоты вращения вымораживающего барабана от 0,02 до 0,2 с^-1.

Рис 6.6.1. Схема экспериментальной установки:

1 - вымораживающий барабан; 2 – поддон; 3 - внутренняя обечайка; 4 – сальниковое уплотнение; 5 – вал; 6 – опорные шарикоподшипники; 7 - электродвигатель; 8 – хромель – копелевые термопары; 9 - токосъемники; 10 – потенциометр КСП – 4; 11, 12, 13 – ртутные термометры; 14 – нож; 15 – мерная линейка; 16 – расходный бачок; 17 – компрессор; 18 – конденсатор; 19 – ресивер; 20 – фильтр – осушитель; 21 – терморегулирующий вентиль; 22 – чувствительный патрон; 23 – реле давления; 24 – шкальный индикатор; 25, 26 – манометры.

Поддон барабана 2 изготовлен из листовой нержавеющей стали толщиной 1,0 мм и снаружи изолирован паралоном, толщиной 20 мм. Для замера температуры жидкости, поступающей в поддон барабана, служит ртутный термометр 11 с ценой деления 0,1 ⁰С и с пределами измерения температуры –10 ⁰С...+50 ⁰С. Для замера температуры жидкости в поддоне барабана служит ртутный термометр 12, а для замера температуры жидкости, отводимой из поддона, служит ртутный термометр 13 с пределами измерения –10 ⁰С...+50 ⁰С и ценой деления 0,1 ⁰С. Для съема вымороженного льда служит нож 14.

Система подачи жидкости в поддон барабана состоит из расходного бачка 16, регулирующего вентиля, которым регулируется подача жидкости в поддон. Слив жидкости из поддона барабана осуществляется через специальный патрубок в воронку, что позволяет дополнительно контролировать расход жидкости, проходящей через поддон мерным цилиндром. Температура жидкости при входе в поддон, в поддоне и при выходе из поддона контролировалась ртутными термометрами 11, 12, 13.

Система подачи хладагента во внутреннюю полость барабана состоит из холодильного агрегата ФАК-1,5М3, включающем поршневой сальниковый компрессор 17 марки 2ФВ-4/4,5, четырехсекционный конденсатор 18, ресивер 19, фильтр-осушитель 20 марки ФО-80, терморегулирующий вентиль 21 марки 12ТРВ, чувствительный патрон 22, реле давления 23 марки РД-3-01, всасывающий вентиль, нагнетательный вентиль, вентиль конденсатора, электродвигатель. В качестве холодильного агента в холодильной машине использовался «Хладон 12». Давление во всасывающей и нагнетающей магистрали компрессора контролируется при помощи манометров 25, 26.

Техническая характеристика

Производительность по льду 6,25…15,0 кг/ч

Ток переменный трехфазный частотой 50 Гц

Напряжение 380 В

Мощность электродвигателя 0,70 кВт

Холодильная мощность 6,25…25 кг/ч

Расход подаваемого продукта

при температуре 10 ⁰С 400 дм³ /ч