Розрахунок автоклава

Продуктивність лінії G=2462 шт/годину або 41 шт/хв.

Режим:

Пляшки ІІІ-82-330

Зовнішній діаметр пляшки – 68 мм

Висота пляшки – 110 мм

1. Число пляшок в одній корзині:

n_п = 0.785*а*(d_к²/d_в²);

де dк- діаметр корзини, м

dв- діаметр пляшки, м.

Нк - висота корзини, м

Нб - висота пляшки, м.

а = n_б = 0.785*6, 4*(0, 946²/0, 068²)=972 пляшок.

2. Час заповнення однієї корзини:

τ ₀ = n_б/G

τ ₀ = 972/41=24 хв

3. Число корзин в автоклаві:

n_к = 30/ τ ₀

n_к = 30/24 =1 шт

4. Кількість банок одночасно завантажуємих в автоклав:

n_{б а} = 972*1=972 шт

5. Визначення повного циклу:

τ 1 –час завантаження корзин в автоклав, 10 хв;

τ 2 –час підвищення температури в автоклаві, 20 хв;

τ 3 –час власної стерилізації, 25хв;

τ 4 –час охолодження, 20 хв;

τ 5 –час вивантаження корзин з автоклаву, 10 хв.

∑ τ = 10+20+25+20+10=85 хв

6. Визначення необхідної кількості автоклавів:

n_а = (G*60* Σ τ)/60* n_{б а}

n_а = (41*60*85)/(60*972) = 4 автоклава.

7. Інтервал завантаження автоклавів:

Δ τ = 60* n_{б а}/ G*60

Δ τ = хв

8. Графік роботи автоклавів

4.3 Тепловий розрахунок двотілого котла

Дані розрахунку:

Варильний котел діаметром 900 мм, місткістю 200 л;

Продукт – цукровий сироп;

Температура початкова - 20°С;

Температура кінцева – 100 °С;

Тиск гріючої пари – 0, 4 МПа;

Температура – 143 °С;

Коефіцієнт теплопередачі від пари до продукту – 564 Вт/м²*К;

Сферична частина апарату заповнена продуктом на 100%;

Внутрішня частина котла виготовлена з міді, парова рубашка – стальна.

Процес складається з двох фаз: підігріву і кип’ятіння.

I фаза підігріву

1.Витрати теплоти на підігрів апарату.

1.1. Витрати теплоти на підігрів внутрішньої мідної частини:

Q₁=G_м*с_м*(t_к-t_п), кДж

де с_м- питома теплоємність міді – 0, 394 кДж/кг*К;

G_м=2* *R²* _м* _м, кг

де R-радіус котла – 0, 45м;

_м- товщина мідної частини – 0, 004 м;

_м- густина міді – 8900 кг/м³.

G_м= 2*3, 14*0, 45²*0, 004*8900=45, 2 кг

Q₁=45, 2*0, 394*(121, 5-20)=1807, 6 кДж

t_к=(143+100)/2=121, 5°С.

1.2. Витрати теплоти на підігрів зовнішньої стальної частини:

Q₂= G_ст*с_ст*(t_к-t_п), кДж

де с_ст- питома теплоємність сталі – 0, 48 кДж/кг*К;

G_ст=2* *R²* _ст* _ст, кг

де R-радіус парової рубашки – 0, 5075м;

_ст- товщина стінки сталі – 0, 01 м;

_ст- густина сталі – 7850 кг/м³.

G_ст= 2*3, 14*0, 5075²*0, 01*7850=126, 9 кг

Q₂=126, 9*0, 48*(143-20)=7492 кДж.

2.Витрати теплоти на підігрів продукту.

Q₃= G_пр*с_пр*(t_к-t_п), кДж

де с_пр- питома теплоємність заливи, кДж/кг*град;

G_пр – маса сиропу в котлі, кг.

с_пр=4190-27, 65*n=4190-27, 65*17%=3719, 95=3, 719 кДж/кг*град.

G_пр=V* *f, кг

де V – об’єм сферичної частини котла, м³

V= * *R², м³;

- густина сиропу, кг/м³

=267/(267-17)=1068 кг/м³;

f- коефіцієнт заповнення сферичної часини = 1.

V= *3, 14*0, 45²=0, 19 м³

G_пр=0, 19*1068*1=202, 92 кг

Q₃=202, 92*3, 719*(100-20)=60372, 58 кДж

3.Витрати тепла на випаровування вологи з поверхні сиропу при підігріві.

Q₄=W*r, кДж

де W- кількість випареної вологи, кг

r- теплота пароутворення при t=60°С, r=2355 кДж/кг

W= W_с* *F_n,

де W_с – кількість вологи, випареної з поверхні сиропу в котлі на протязі секунди. Визначається по номограмі при t_ср=(100+20)/2=60 °С.

Тоді W_с=0, 002 кг/м², а з обліком фактичної поверхні випаровування при діаметрі кола 0, 9м, W_с=0, 0013кг/с.

4.Витрати теплоти в навколишнє середовище.

Q₅=F_a*α ₀* *(t_ст- t_п), кДж

де F_a=2* *R², м²;

R²- радіус парової рубашки, м²;

α ₀- сумарний коефіцієнт теплопередачі, кВт/м²*град;

t_ст- середня температура стінки, °С;

t_ст= =81, 5 °С

t_п- температура повітря, °С

F_a=2*3, 14*0, 5175²=1, 68м²

α ₀=(9, 3+0, 058+81, 5)*0, 001=0, 014 кВт/м²*град

Q₅=1, 68*0, 014* *(81, 5-20)=1, 446* кДж

5.Загальні витрати теплоти.

Q_заг= Q₁+ Q₂+ Q₃+ Q₄+ Q₅

Q_заг=1807, 6+7492+60372, 58+3, 062* +1, 446* =69672, 18+4, 508* , кДж

6.Час нагрівання

Q_заг=K*F* _ср* ,

_ср= _п- _к=(143-20)/(143-100)=2, 86, тобто > 2.

Тому _ср визначають логарифмічно

_ср=s w: val=" 28" /> < w: lang w: val=" UK" /> < /w: rPr> < m: t> 143-20< /m: t> < /m: r> < /m: num> < m: den> < m: r> < w: rPr> < w: rFonts w: ascii=" Cambria Math" w: h-ansi=" Cambria Math" /> < wx: font wx: val=" Cambria Math" /> < w: i/> < w: sz w: val=" 28" /> < w: sz-cs w: val=" 28" /> < w: lang w: val=" UK" /> < /w: rPr> < m: t> 143-100< /m: t> < /m: r> < /m: den> < /m: f> < /m: e> < /m: func> < /m: den> < /m: f> < /m: oMath> < /m: oMathPara> < /w: p> < w: sectPr wsp: rsidR=" 00000000" > < w: pgSz w: w=" 12240" w: h=" 15840" /> < w: pgMar w: top=" 1134" w: right=" 850" w: bottom=" 1134" w: left=" 1701" w: header=" 720" w: footer=" 720" w: gutter=" 0" /> < w: cols w: space=" 720" /> < /w: sectPr> < /w: body> < /w: wordDocument> "> =76°С

Q_заг=0, 564-1, 68*76*

69672, 18+4, 508* =72, 01*

=69672, 18/67, 5=1032, 18 с=17, 2 хв. Приймаємо 18 хв.

7.Витрати пари у І фазі.

Д=Q_заг/(і_п-і_к), кг

Q_заг=69672, 18+4, 508*1032, 18=74325, 25 кДж

Д=74325, 25/(2735-601, 2)=34, 83 кг

8. Інтенсивність витрати пари у І фазі

Д₁=34, 83*60/18=116, 11 кг/год.

ІІ фаза кипіння

1.Витрати тепла на випаровування вологи.

Q₄=W*r, кДж

Кількість випареної вологи приймаємо по анології з І фазою – 0, 0013 кг/с.

Час варки заливи по інструкції – 5хв, 5*60=300с.

Q₁=0, 0013*2355*300=918, 45 кДж.

2.Витрати в навколишнє середовище.

Q₂=1, 68*0, 014*300*(81, 5-20)=433, 9 кДж.

3.Загальні витрати тепла у ІІ фазі.

Q_заг=918, 45+433, 9=1352, 35 кДж.

4.Витрати пари у ІІ фазі.

Д₁=1352, 35/(2735-601, 2)=0, 63 кг.

5.Інтенсивність витрати пари у ІІ фазі.

Д₂=0, 63*60/5=7, 56 кг/год

Так як Д₁> Д₂, діаметр трубопроводу розраховується по інтенсивності витрати пари у І фазі.

d= , м

де -швидкість пари – 40 м/с

- густина пари при t=143°С, =2, 125 кг/м³

d= =0, 02198 м

Згідно ГОСТ 3262-75 вибираємо d=0, 025 м.