Расход пара на нагрев воды

Читайте также: I. Расчет накопительной части трудовой пенсии. I. Расчет производительности технологической линии I. Расчет размера страховой части трудовой пенсии. II. Расчетная часть задания Аккредитивная форма расчетов АКТИВНО-ПАССИВНЫЕ СЧЕТА РАСЧЕТОВ Алгоритм расчета Алгоритм расчета дисперсионных характеристик плоского трехслойного оптического волновода Алгоритм расчета температуры горения Амортизация как целевой механизм возмещения износа. Методы расчета амортизационных отчислений. Анализ по расходам Аналитический метод расчета

На предприятиях водяной пар расходуют на технологические и бытовые и силовые цели.

Для технологических целей глухой и острый пар используют как тепло­носитель. Острый пар используют, например, для разваривания сырья в варильниках или нагрева и перемешивания жидкостей барботированием, для создания избыточного давления в автоклавах, а также на изменение агрегатного состояния вещества (испарение или выпаривание жидкости, сушка материалов и т.д.). Глухой пар используют в поверхностных теплообменниках с паровым обогревом. Давление пара, используемого на мясообрабатывающих предприятиях, колеблется от 0,15 до 1,2 МПа (1,5÷12 кг/см 2 ).

Для каждой технологической операции с использованием водяного пара определяют его расход по данным теплового баланса каждого теплового процесса. При этом используют данные материальных балансов продуктовых расчетов. Для периодических процессов учитывают время термообработки по каждому циклу.

В каждом конкретном случае тепловая нагрузка аппарата (затраченное тепло) может быть определена из теплового баланса процесса. Например, тепло, затраченное на нагрев продукта от начальной (t_н) до конечной (t_к) тем­пературы для аппарата непрерывного действия, определяют по формуле 72:

где Q – тепло, затраченное на нагрев, Дж/с (Вт), т.е. тепловая нагрузка аппарата;

G – массовый расход продукта, кг/с;

с – удельная теплоемкость продукта при его средней температуре, Дж/кг·К;

t_к, t_н – начальная и конечная температура, °С;

φ – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую
среду (φ = 1,03÷1,05).

Теплоемкость продукта выбирают либо по известным справочникам, ли­бо рассчитывают по принципу аддитивности для многокомпонентных систем.

На изменение агрегатного состояния вещества (затвердение, плавление, испарение, конденсация) расходуется тепловая энергия, количество которой определяют по формуле 73:

где Q – количество тепла, Дж/с (Вт);

G – массовый расход продукта, кг/с;

r – теплота фазового перехода, Дж/кг.

Значение r определяют по справочным данным в зависимости от вида продукта и вида фазового перехода вещества. Например, теплота плавления льда принимается равной r₀ = 335,2·10 3 Дж/кг, жира

r_ж = 134·10 3 Дж/кг. Теплота парообразования зависит от давления в рабочем объеме аппарата: r = f (P_a). При атмосферном давлении r = 2259·10 3 Дж/кг.

Для аппаратов непрерывного действия рассчитывают расход тепла за единицу времени (Дж/с (Вт) – тепловой поток), а для аппаратов периодическо­го действия – за цикл работы (Дж). Чтобы определить расход тепла за смену (сутки), необходимо умножить тепловой поток на время работы аппарата в смену, сутки или на число циклов работы аппарата периодического действия и количество подобных аппаратов.

Расход насыщенного водяного пара как теплоносителя при условии его полной конденсации определяют по уравнению:

(74)

где D – количество греющего водяного пара, кг (или расход, кг/с);

Q_общ – общий расход тепла или тепловая нагрузка теплового аппарата (кДж, кДж/с), определяют из уравнения теплового баланса аппарата;

– энтальпия сухого насыщен­ного пара и конденсата, Дж/кг;

r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Расход острого пара на перемешивание жидких продуктов (барботирование) принимают по норме 0,25 кг/мин на 1 м 2 поперечного сечения аппарата.

Расход пара на хозяйственные и бытовые нужды по этой статье пар расходуется для нагрева воды для душей, прачечной, мытья полов и оборудования, прошпарки оборудования.

Расход пара на прошпарку оборудования и инвентаря определяют по истечению его из трубы по уравнению расхода:

(75)

где D_ш – расход пара на прошпарку, кг/смену;

d – внутренний диаметр шланга (0,02÷0,03 м);

ω – скорость истечения пара из трубы (25÷30 м/с);

ρ – плотность пара, кг/м 3 (по таблицам Вукаловича ρ = f(ρ));

τ – время прошпарки, ч (0,3÷0,5 ч).

Если в уравнении принять τ = 1 ч, то расход пара определяется в кг/ч.

Расчет расхода пара по всем статьям сводят в таблицу 8.3.

Таблица 8.3 — Расход пара, кг

Статья расхода	В час	В смену	В сутки	В год
Итого

Удельный расход пара вычисляют по формуле 76:

(76)

где d – удельный расход пара, кг/т (кг/туб и т.д.);

D – расход пара, кг/ч (кг/смену, кг/сут, кг/год);

М – мощность предприятия, кг (т, туб).

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.)

1.Количество нагреваемого продукта, кг/ч – G

2.Теплоемкость продукта, кДж/кг.град – С

3.Начальная температура продукта, °С — t

4.Конечная температура продукта, °С — t

5.Температура греющего пара, °С – t

6.Теплосодержание греющего пара, кДж/кг

7.Потери теплоты в окружающую среду / принимаем 20-25 от количества теплоты, затрачиваемого на нагрев продукта /, кДж/кг — Q

1.Расход греющего пара на нагрев продукта

2.5.4. Расчет мощности нагревательных элементов при нагреве продуктов электрическим током

1.Количество продукта, нагреваемого в аппарате, кг/ч – G

2.Теплоемкость нагреваемого продукта, кДж/кг.град – С

3.Начальная температура продукта, °С — t

4.Конечная температура продукта, °С — t

5.Потери теплоты в окружающую среду, кДж/ч /принимаем 20-25 от количества теплоты, затрачиваемого на нагрев продукта/ — Q

1.Количество теплоты, выделяющегося в нагревательных элементах при прохождении электрического тока /требуемое/, кДж/ч

2.Суммарная мощность нагревательных элементов, кВт

2.5.5. Расчет расхода воды на охлаждение продукта

1.Количество охлаждаемого продукта, кг/ч – G

2.Теплоемкость продукта, кДж/кг.град – С

3.Теплоемкость воды 4,2 кДж/кг.град – Св

4.Начальная температура продукта, °С — t

5.Конечная температура продукта, °С — t

6.Начальная температура охлаждающей воды, °С — t

7.Конечная температура охлаждающей воды, °С — t

8.Потери теплоты в окружающую среду, кДж/кг (применяем 20-25 от общего количества теплоты, отбираемой холодной водой) — Q

1.Расход воды на охлаждение продукта, кг/ч

Раздел 3.Методические рекомендации при проектировании производственных помещений территории предприятия

3.1. Основы проектирования производственных цехов

При проектировании цеха по производству /переработке/ продуктов питания, как и при переработке любого сырья, в первую очередь следует учитывать основные моменты:

1.Проектирование производственного цеха является логическим продолжением этапов проектирования перерабатывающего предприятия и базируется на основе технологической линии переработки /производства/ продукции.

2.Проектирование производственного цеха по сути является этапом, представляющим собой размещение необходимого для реализации производственного процесса оборудования.

3.Проектирование производственного цеха, кроме размещения оборудования, должно предусматривать обязательно обеспечение нормальной работы оборудования и обслуживающего персонала, что влечет за собой требования к наличию основных рабочих, вспомогательных помещений, а также технологических и транспортных коммуникаций, проходов.

4.Производственные помещения должны обеспечивать санитарно-гигиенические и противопожарные требования.

В связи с изложенным остановимся на различных технологических процессах и основах проектирования производственных цехов.

-при проектировании следует придерживаться, чтобы помещение приемки и подготовки сырья было разделено с помещениями переработки;

-производственный цех должен обязательно включать помещения

для приемки сырья и помещения для складирования готовой продукции;

помещения для пожаро- и взрывоопасных технологических процессов обязательно должны быть отделены от других помещений и снабжены проходами пожарного выхода.

При проектировании производственных помещений (цехов) по производству продуктов и молока следует учитывать:

-учитывая особенности производства, цех переработки должен включать: отдельное помещения для приемки сырья, где располагаются приемные резервуары; отдельные помещения для тепловой обработки; отдельное помещение для фасования продукции;

-транспортировка сырья осуществляется по трубопроводам с помощью насосов.

При проектировании производственных помещений (цехов) по производству колбас следует учитывать:

-цех по производству колбас должен включать следующие помещения: приемки и подготовки сырья (обвалки, жиловки, предварительного измельчения), посола сырья; окончательного измельчения и приготовления фарша; наполнения колбасных оболочек; осадки колбас; тепловой обработки; временного хранения готовой продукции;

-транспортировка сырья может осуществляться в контейнерах, шнековыми питателями.

При проектировании производственных помещений (цехов) по производству мясных консервов следует учитывать:

-цех по производству мясных консервов должен включать: помещения для приемки и подготовки сырья (обвалки, жиловки, предварительного измельчения); помещения для посола сырья и измельчения; помещения для предварительной тепловой обработки; помещения для фасования, закатки банок и стерилизации консервов; тарное помещение; помещение для термостатирования и временного хранения готовой продукции;

-транспортировка сырья может осуществляться в контейнерах;

-помещение для подготовки сырья должно обязательно отдельно от помещений непосредственной переработки продукции (бланширования, стерилизации др.).

При проектировании производственных помещений (цехов) по производству мясокостной муки и технического жира должен включать:

-помещения для приемки и подготовки сырья (сортировки, коагуляции крови, измельчения кости, составления смеси и др.); помещения для непосредственной переработки (тепловой обработки, отпрессовки шквары; помещения для очистки технического жира и помещения для дробления шквары и просеивания кормовой муки; помещения для временного хранения продуктов (до транспортирования на склад));

-транспортировка сырья в цех может осуществляться в контейнерах и по сырьепроводам. Транспортировка шквары может осуществляться шнековыми питателями. Транспортировка технического жира может осуществляться по трубопроводам;

-в помещениях временного хранения и очистки технического жира обычно предусматривается установка емкостей.

В общем случае помещения приемки и подготовки сырья должны быть отделены от помещений непосредственной переработки, во избежание бактериального загрязнения готовой продукции:

-в цехах по производству кормовых продуктов и технического жира предусматривается наличие помещений и средств для санитарно-технической обработки оборудования и обслуживающего персонала.

Как правило, обычная площадь помещений производственного цеха рассчитывается с учетом выбранного оборудования (габаритных размеров), а на предприятиях по переработке зерна учитывается также многоэтажность цеха.

Кроме этого, при проектировании площади помещений обязательно учитывают необходимые технические и пожарные проходы, а также площади, необходимые для приемки готовой продукции перед транспортированием в склад временного хранения.

При расчете аппаратов для шпарки определяют их габаритные размеры, исходя из продолжительности процесса и заданной производительности, и проводят тепловой расчет, вычисляя расход острого пара на подогрев или площадь поверхности теплопередачи аппарата при обогреве глухим паром.

В аппаратах для шпарки тушек птицы с насосной системой подачи обогревающей воды дополнительно рассчитывают объемный расход воды и мощность привода насоса.

Расчет габаритных размеров аппаратов для шпарки свиней. Ширину шпарилъного чана выбирают по наибольшей длине туши (1,6 м), глубина чана без учета размеров механизмов перемещения равна 0.8. 1 м при полном погружении и 0,6. 0,7 м при частичном.

Длина шпарилъного чана(м)

,

где М — пропускная способность чана, туш в 1с; l — расстояние между тушами; — продолжительность шпарки, с; — дополнительная длина чана для размещения механизмов загрузки-выгрузки, м.

Тепловой расчет аппаратов проводят для условий пуска и рабочего режима.

При пуске аппарата теплота Q_n (Дж) расходуется на нагрев воды Q_B (Дж) и конструкций чана Q_к (Дж):

,

где G_B — масса воды, кг; с_в — удельная теплоемкость воды, Дж/(кг К); х – кратность обмена воды в смену; t_K, t_Н — конечная и начальная температура воды; — геометрический объем чана, м ; = 0,8. 0,85 — коэффициент заполнения чана; — плотность воды, кг/м 3 .

,

где — масса нагревающихся деталей чана и изоляции, кг; — соответствующие удельные теплоемкости деталей, Дж/(кг К).

В установившемся рабочем режиме теплота Q_p расходуется на нагрев поверхности туш, a Q_T — на потери в окружающую среду через стенки и дно чана Q_c и на испарение с открытой поверхности чана Q_и. С учетом того что при шпарке должен нагреваться лишь поверхностный слой на глубину h залегания щетины, количество теплоты Q_T (Дж), которое при этом необходимо подвести к одной туше:

,

где с_м — теплоемкость мяса, Дж/(кг К); S — площадь поверхности туши, м 2 ; h — толщина нагреваемого слоя, м; = 1020 кг/м 3 — плотность свинины; = 40 К — разность температур нагрева.

В среднем можно принять толщину прогреваемого слоя равной 3·10 -3 м, а удельную теплоемкость с _м = 2,7 кДжДкг·К).

Потери Q_c (Дж) через стенки и дно

,

где — соответствующие коэффициенты теплопередачи, Вт/(м 2 ·К); F_i — площади

i-х теплопередающих поверхностей, м 2 ; — соответствующая продолжительность теплообмена; — разность температур, К; .

При нагревании воды в чане острым паром масса острого пара (кг)

,

где Q — суммарный расход теплоты при начальном нагревании воды или в процессе шпарки, Дж; — удельная энтальпия пара, Дж/кг; с_в — удельная теплоемкость конденсата, Дж/(кг °С); t_K — конечная температура воды в чане, С.

При нагревании воды глухим паром в теплообменнике площадь поверхности теплопередачи (м 2 )

,

где — суммарный расход теплоты на процесс или начальный нагрев (Дж) за период времени (с); К — коэффициент теплопередачи теплообменника, Вт/(м 2 ·К); — разность температур между теплоносителем и окружающей средой.

При нагревании воды от начальной температуры t_H до конечной t_K вместо применяют среднюю величину _cp. В данном случае допустимо использовать среднеарифметическую разность температур

,

Масса глухого пара в теплообменнике (кг) при нагревании глухим паром

,

где х = 1,02. 1,05 — коэффициент, учитывающий тепловые потери; — удельная энтальпия греющего пара, Дж/кг; — удельная энтальпия отводимого из аппарата конденсата, Дж/кг.

Энтальпию пара определяют по паровым таблицам.

Для нагревания воды в шпарильных чанах можно использовать теплоту уходящих газов опалочных печей.

Часовой ресурс утилизируемой теплоты(Дж/ч) уходящих газов

,

где М_Т — объемный расход топлива, ; — энтальпия газов перед и после теплообменника, Дж/м 3 ; = 0,7 — доля конденсируемых водяных паров в дымовых газах; Q_l, Q₂ — высшая и низшая теплоты сгорания топлива, Дж/м 3 .

Мощность двигателя (кВт) насоса

,

где — КПД привода насоса; — КПД насоса.

Если для интенсификации теплообмена в аппаратах используют воздушное перемешивание (барботирование), то определяют необходимое давление и расход воздуха, а также мощность привода вентилятора.

При воздушном перемешивании давление воздуха (Па)

,

где = pgH_B — гидростатическое давление столба перемешиваемой воды, Па; — сопротивление барботера, Па; — перепад давлении в отверстиях форсунок барботера, Па; — плотность воздуха и воды, кг/м 3 ; v₂ — скорость движения воздуха в отверстиях барботера, м/с; Н_В— высота столба воды, м; — поверхностное натяжение воды, Н/м; — диаметр отверстий барботера, м; — коэффициент сопротивления.

Объемный расход воздуха (м 3 /с) находят по эмпирической формуле

,

где k — 4,5. 6,0 — эмпирический коэффициент; F — площадь спокойной поверхности жидкости в аппарате, м 2 ; р — давление воздуха, Па.

Мощность (Вт) привода вентилятора

,

где V_воз — объемный расход воздуха, м 3 /с; — полное давление в вентиляторе, Па; — потери давления в трубопроводах, Па; =0,61. 0,73 — КПД вентилятора; — КПД привода вентилятора.

Практическая работа № 6.

Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; Нарушение авторского права страницы