БОЛЬШАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА  
рефераты
Добро пожаловать на сайт Большой Научной Библиотеки! рефераты
рефераты
Меню
Главная
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм и уфология
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование и комп-ры
Радиоэлектроника
Региональная экономика
Режущий инструмент
Реклама и PR
Ресторанно-гостиничный бизнес бытовое обслуживан
Римское право
Русский язык культура речи
РЦБ ценные бумаги
САПР
Сексология
Семейное право
Социология
Страховое право
Строительство архитектура
Таможенное право
Теория государства и права
Технология
Таможенная система
Транспорт
Физика и энергетика
Философия
Финансы деньги и налоги
Физкультура и спорт
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
Экология
Экономика
Экономико-математическое моделирование
Экономическая география
Экономическая теория
Эргономика
Этика и эстетика
Сочинения по литературе и русскому языку
Рефераты по теории государства и права
Рефераты по теории организации
Рефераты по теплотехнике
Рефераты по товароведению
Рефераты по трудовому праву
Рефераты по туризму
Рефераты по уголовному праву и процессу
Рефераты по управлению
Рефераты по менеджменту
Рефераты по металлургии
Рефераты по муниципальному праву
Биографии
Рефераты по психологии
Рефераты по риторике
Рефераты по статистике
Рефераты по страхованию
Рефераты по схемотехнике
Рефераты по науке и технике
Рефераты по кулинарии
Рефераты по культурологии
Рефераты по зарубежной литературе
Рефераты по логике
Рефераты по логистике
Рефераты по маркетингу
Рефераты по международному публичному праву
Рефераты по международному частному праву
Рефераты по международным отношениям
Рефераты по культуре и искусству
Рефераты по кредитованию
Рефераты по естествознанию
Рефераты по истории техники
Рефераты по журналистике
Рефераты по зоологии
Рефераты по инвестициям
Рефераты по информатике
Исторические личности
Рефераты по кибернетике
Рефераты по коммуникации и связи
Рефераты по косметологии
Рефераты по криминалистике
Рефераты по криминологии
Новые или неперечисленные
Без категории

Проект трехкорпусной выпарной установки для концентрирования Gн=4,2 кг/с цельного молока

Проект трехкорпусной выпарной установки для концентрирования Gн=4,2 кг/с цельного молока

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ И

ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по процессам и аппаратам

Проектировал студент ____231группы____________________

_______________Громцев Павел Сергеевич_________

_________________17 апреля 2003 года_________________

Руководитель проекта

_______________Жариков Алексей Николаевич _______________

«___» ________________________________________________

Проект защищен с оценкой: _____________________________

ВВЕДЕНИЕ.

ВЫПАРИВАНИЕ – это процесс концентрирования растворов нелетучих веществ

путем удаления жидкого летучего растворителя в виде паров.

В пищевой промышленности жидкие смеси, концентрирование которых

осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием как

физических параметров (вязкость, плотность, температура кипения, величина

критического теплового потока и др.), так и других характеристик

(кристаллизующиеся, пенящиеся, нетермостойкие растворы и др.). Свойства

смесей определяют основные требования к условиям проведения процесса

(вакуум-выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и многокорпусные

выпарные установки), а также к конструкциям выпарных аппаратов.

Принцип действия.

Исходный разбавленный раствор (молоко) из промежуточной емкости

центробежным насосом подается в теплообменник (где подогревается до

температуры, близкой к температуре кипения), а затем в первый корпус

выпарной установки. Предварительный подогрев повышает интенсивность кипения

в выпарном аппарате.

Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар,

образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в

качестве греющего во второй корпус. Сюда же поступает частично

сконцентрированный раствор из 1-го корпуса. Аналогично третий корпус

обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрирование

раствора, поступившего из второго корпуса.

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса

возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате

создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в

барометрическом конденсаторе смешения (где заданное давление поддерживается

подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-

насосом). Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при

помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся в третьем

корпусе концентрированный раствор подается в промежуточную емкость

упаренного раствора.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью

конденсатоотводчиков.

Задание на проектирование

Спроектировать трехкорпусную выпарную установку для концентрирования Gн=4,2

кг/с цельного молока от начальной концентрации Xн=11% до конечной

Xк=53% при следующих условиях:

. обогрев производится насыщенным водяным паром давлением;Pг1=107,8кПА

1) давление в барометрическом конденсаторе;Pбк=18,2 кПА

2) выпарной аппарат – тип 3, исполнение 1 (с наружной циркуляционной

трубой);

3) взаимное направление пара и раствора – прямоток;

1. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяют по

основному уравнению теплопередачи:F=Q/(K*Vtn)

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи K и

полезных разностей температур Vtn необходимо знать распределение

упариваемой воды, концентрации растворов и их температур кипения по

корпусам. Эти величины находят методом последовательных приближений.

Первое приближение.

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения

материального баланса:W=Gн*(1-Xн/Xк)=4,2*(1-11/53)=3,33 кг/с

1. Концентрации упариваемого раствора

Принимаем, на основании практических данных:

w1:w2=1,0; 1,1.

Тогда: w1=1,0*W/(1,0+1,1)=1,58 кг/с.

w2=1,1*W/(1,0+1,1)=1,74 кг/с.

Концентрации растворов в корпусах:

X1=Gн*Xн/(Gн-w1)=4,2*0,11/(4,2-1,58)=0,176=17,6%

Xк=X2= Gн*Xн/(Gн-w1-w2)=4,2*0,11/(4,2-1,58-1,74)=0,53=53%

2. Температуры кипения растворов

Общий перепад давлений в установке:

VPоб=Pг1-Pбк=107,8-18,2=89,6 кПа.

Давление греющих паров в корпусах:

Pг1=107,8 кПа.

Pг2= Pг1- Vpоб/2=107,8-89,6/2=63кПа.

Pбк= Pг2- Vpоб/2=63-89,6/2=18,2кПа.

По давления паров находим их температуры и энтальпии:

|Р, кПа |t, оС |I, кДж/кг |

|Pг1=107,8 |tг1=102 |Iг1=2679,5 |

|Pг2=63 |tг2=87 |Iг2=2654,3 |

|Pбк=18,2 |tбк=58 |Iбк=2605,4 |

| | | |

Температура кипения молока в корпусе отличается от температуры греющего

пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь {V от

температурной (V'), гидростатической (V'') и гидродинамической (V''')

депрессий ({V=V'+V''+V''').

Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на

преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из

корпуса в корпус.

Примем V'''=1, тогда температуры вторичных паров:

tвп1= tг2+ V'''=87+1=88 оС

tвп2= tбк+ V'''=58+1=59 оС

Сумма гидродинамических депрессий:

{ V'''= V''' + V'''=1+1=2

По температурам вторичных паров определим их давления и теплоты

парообразования:

Pвп1=65кПа; Pвп2=19,05кПа; r1=2287,6 Дж/кг; r2=2360,1 Дж/кг

Поверхность теплоотдачи 1-го корпуса (ориентировочно):

Fор1=Q/q=w1*r1/q=1,58*2287,6*10^3/40000=90,36 м^2. q=40000 Вт/м^2.

Fор2=Q/q=w2*r2/q=1,74*2360,1*10^3/40000=102,66 м^2

Примем высоту кипятильных труб Н = 4 м.

Определяем плотность молока при температуре 15 оС:

a1=Xн+X1=(11+17,6)/2=14,3%; a2=X1+X2=(17,6+53)/2=35,3%

?1=10*[1,42*a1+(100-a1)]=10[1,42*14,3+(100-14,3)]=1060,0 кг/м^3

?2’10*[1,42*a2+(100-a2)]=10[1,42*35,3+(100-35,3)]=1148,3 кг/м^3

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов:

P1ср= Pвп1+ ?1*g*H*(1-?)=65+1060*9,8*4(1-0,5)=85,77 кПа.

P2ср= Pвп2+ ?2*g*H*(1-?)=19,05+1148,3*9,8*4(1-0,5)=41,55 кПа.

По давления паров находим их температуры кипения:

|Р., кПа |t, оС |r, Дж/кг |

|P1ср=85,77 |t1ср=94 |rвп1=2272 |

|P2ср=41,55 |t2ср=73 |rвп2=2325 |

| | | |

Определим гидростатическую депрессию по корпусам:

V''1= t1ср-tвп1=94-88=6 оС

V''2= t2ср-tвп2=73-59=14 оС

Сумма гидростатических депрессий:

{ V''=20 оС

Температурную депрессию определим по формуле:

V'=0,38*exp*(0,05+0,045*a);

Получаем

V'=0,38*exp*(0,05+0,045*14,3)=0,76

V'=0,38*exp*(0,05+0,045*35,3)=1,96

Сумма температурных депрессий:

{V'=2,72

Температуры кипения растворов в корпусах:

tк1=tг2+V'1+V''1+ V'''=88+0,76+6+1=96 оС

tк2=tбк+V'2+V''2+ V'''=59+1,96+14+1=76 оС

3. Полезная разность температур

Vtп1=tг1-tк1=102-96=6 оС

Vtп2=tг2-tк2=88-76=12 оС

Общая полезная разность температур

{Vtп1=18 оС

Проверяем общую полезную разность температур:

{Vtп1=tг1-tбк-({V'+{V''+{V''')=102-58-(2,72+20+2)=19,28 оС

4. Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в 1-ый корпус, производительность каждого корпуса по

выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного

решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде

для всей установки:

Q1=m*c*(tк1-tпр)+w1*r1; tк=tг1- (2-3 оС);

Q1=D1*(Iгр1-cк*tк);

m*c*(tк1-tпр)+w1*r1= D*(Iгр1-cк*tк); 4,2*4000*(96-76)+1,58*2287,6=D*(2679-

4180*100);

D1=(4,2*4*(96-76)+1,58*2287,6)/ (2679-4,18*100)=1,75кг/с

Q2=D2*(Iвп1-cк*tк); tк=tвп1- (2-3 оС);

Q2=w2*rвп1-mпр*cпр (tк1-tк2)/r (при tк2);

D2= (w2*rвп2-mпр*cпр (tк1-tк2)/r (при tк2))/ (Iвп1-cк*tк)=

=(1,74*2360,1-2,45*4(96-76))/(2317,8-4*86)=1,98 кг/с

2. Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках обычно применяют конденсаторы

смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента

используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре

окружающей среды. Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из

конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума

в системе из конденсатора с помощью вакуум-насоса откачивают

неконденсирующиеся газы.

Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды, основные размеры

барометрического конденсатора и барометрической трубы, производительность

вакуум-насоса.

2.1 Расход охлаждающей воды

Расход определяем из теплового баланса конденсатора:

Gв=w2*(Iбк-св*tк)/(cв*(tк-tн)).

Так как разность температур между паром и жидкостью на выходе из

конденсатора должна быть 3-5 градусов, конечную температуру воды tк на

выходе примем на 3 градуса ниже температуры конденсации паров:

tк=tбк-3 оС=58-3 оС=55 оС

тогда

Gв=1,98*(2605,4-4*55)/(4*(55-20))=33,74 кг/с

2.2 Диаметр конденсатора

Определяем из уравнения расхода:

dбк=(4*w2/(?*П*U))^0,5.

При остаточном давление в конденсаторе порядка 104 Па скорость паров примем

[pic]

Тогда

Dбк=(4*1,74/(0,098*3,14*20))=1,13м.

Выбираем барометрический конденсатор диаметром 1200 мм.

2.3 Высота барометрической трубы

Внутренний диаметр барометрической трубы dбт=300 мм. Скорость воды в

барометрической трубе:

U=4*(33,74+w2)/ ?*П* dбт^2=4*(33,74+1,74)/1000*3,14*0,3^2=0,5 м/с.

Высота барометрической трубы:

Hбт=B/?в*g+(1+{?+(* Hбт/ dбт)*Uв^2/2*g+0,5.

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе:

B=Pатм-Pбк=9,8*10^4-1,8*10^4=8,0*10^4 Па.

{? - сумма коэффициентов местных сопротивлений:

{ ?’ ? вх+?вых=0,5+1,0=1,5

Коэффициент трения ( зависти от режима течения жидкости. Определим режим

течения воды в барометрической трубе:

Re=Uв* dбт* ?в/?в=0,5*0,3*1000/0,54*10^(-3)=277777

Для гладких труб при Re=111111 коэффициент трения (=0,014.

Подставив указанные значения, вычислим высоту барометрической трубы:

Hбт=8,0*10^4/1000*9,8+(1+1,5+0,014*Hбт/0,3)*0,5^2/2*9,8+0,5.

Отсюда находим Hбт=8,67 м.

Список использованной литературы.

1. Иоффе И.Л. «Проектирование процессов и аппаратов химической технологии»

Химия, 1991.

2. «Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств». Под

редакцией Ставникова. Киев, 1982.

3. Курсовое проектирование по предмету: «Процессы и аппараты химической

промышленности». Кувшинский М.Н., Соболева А.П. «Высшая школа», 1968.

4. «Основные процессы и аппараты химической технологии». Борисов Г.С.,

Быков В.П. и др. М. Химия, 1991.

-----------------------

Санкт-Петербург

2002

Санкт-Петербург

2002





17.06.2012
Большое обновление Большой Научной Библиотеки  рефераты
12.06.2012
Конкурс в самом разгаре не пропустите Новости  рефераты
08.06.2012
Мы проводим опрос, а также небольшой конкурс  рефераты
05.06.2012
Сена дизайна и структуры сайта научной библиотеки  рефераты
04.06.2012
Переезд на новый хостинг  рефераты
30.05.2012
Работа над улучшением структуры сайта научной библиотеки  рефераты
27.05.2012
Работа над новым дизайном сайта библиотеки  рефераты

рефераты
©2011