Проект кожухотрубного теплообмінника для нагрівання м'ясо-кісткового бульйону

«Проект кожухотрубного теплообмінника для нагрівання м’ясо-кісткового бульйону»

Завдання

Підігрівник

= 6кг/с Б_п =5%;

К =700Вт/м²;

= 0,6 м/с;

= 19? С;

= 57? С;

Р = 0,12МПа;

Н = 2 м;

Випарний апарат:

Б_к = 22%;

= 50? С;

= 12кг/м²*год;

Барометричний конденсатор Р_конд = 0,072МПа;

= 39? С;

= 15? С;

Зміст

Вступ

1. Описання проектованого апарата

2. Місце та призначення апарата в технологічній схемі

3. Розрахунки

3.1 Розрахунок підігрівника

3.2 Розрахунок випарного апарата

3.3 Розрахунок барометричного конденсатора

3.4 Розрахунок теплової ізоляції

4. Техніко-економічні показники Список використаної літератури

Вступ

Температура є одним з найважливіших технологічних та економічних факторів більшості промислових виробництв. Підтримання у апаратах необхідної температури майже завжди поєднується з необхідністю підводу, або відводу тепла з метою нагрівання або охолодження речей, які обробляються. В усіх цих випадках, як наслідок, необхідно виконати перенос тепла із одного місця виробництва в інше — від теплоносіїв до речей, що нагріваються, від речей, що охолоджуються до холодоагентів, від однієї частини тіла до іншої його частини. Процес переносу тепла називається теплообміном, його рушійною силою є різниця температур. Перенос тепла здійснюється трьома різними способами: теплопровідністю, конвекцією та випромінюванням. Кожний з цих способів має свої закономірності, які складають предмет теорії теплопередачі.

До теплових процесів належать нагрівання, охолодження, конденсація, випаровування. Нагрівання — підвищення температури матеріалів, що переробляються, шляхом підводу до них тепла. Охолодження — зниження температури матеріалів, що переробляються, шляхом відводу від них тепла. Конденсація — зрідження пари будь-яких речей шляхом відводу від них тепла. Випаровування — перевід у газоподібний стан якої-небудь рідини шляхом підводу до неї тепла.

Таким чином, у теплових процесах взаємодіють не менше, ніж два середовища з різними температурами.

Основна характеристика будь-якого теплового процесу — кількість тепла, що передається: від цієї величини залежать розміри теплообмінних апаратів. Основним розміром теплообмінного апарата є теплопередаюча поверхня (поверхня теплообміну).

Основними кінетичними характеристиками процесу теплопередачі є середня різниця температур між середовищами — рушійна сила процесу, коефіцієнт теплопередачі та кількість переданої теплоти. Зв’язок між ними для усталеного процесу визначається основним рівнянням теплопередачі

де Q — кількість переданої теплоти, Вт; k — коефіцієнт теплопередачі (кінетичний коефіцієнт), який характеризує швидкість перенесення теплоти, Вт/(м² * К); F — площа поверхні теплообміну, м²;

— рушійна сила процесу, або середня різниця температур між теплоносіями, К.

Такою силою є різниця температур між теплоносіями, яку називають температурним напором. Під час теплопередачі від одного теплоносія до другого температурний напір, як правило, не зберігає постійного значення вздовж" поверхні теплообміну. Тому в теплових розрахунках користуються середнім температурним напором.

На рисунку показано характер змінення температур теплоносіїв вздовж поверхні теплообміну для різних видів теплопередачі.

Графіки змінення температур теплоносіїв: а — прямотечія; б — протитечія; в — випарювання за допомогою гарячої рідини; г — нагрівання рідини насиченою парою; д — випарювання насиченою парою; е — нагрівання насиченою парою при багаторазовій зміні напрямку руху рідини

В процесі нагрівання або охолодження теплоносія без зміни агрегатного стану температура його вздовж поверхні теплообміну змінюється за деякими експоненціальними кривими (рис. а, б). При цьому температурний напір і витрата теплоносіїв залежать від взаємного напрямку руху їх.

Найповніше теплоносії використовуються у разі протитечії. При цьому кінцева температура холодного теплоносія може бути вищою від кінцевої температури гарячого теплоносія. Найменш ефективні прямотечійні теплообмінники. Кінцева температура холодного теплоносія в них не може перевищувати кінцевої температури гарячого теплоносія. Решта схем руху належить до середніх за ефективністю.

Середнє значення температурного напору у разі прямотечії менше, ніж у разі протитечії. Внаслідок цього протитечійний теплообмінник компактніший. Проте, якщо температура одного з теплоносіїв постійна (рис. в, г, е), то середнє значення температурного напору не залежить від схеми руху. Середню різницю температур для схем руху а, б, в, г і е визначають як середньо-логарифмічну різницю де t_б, t_М — більша і менша різниці температур між теплоносіями на кінцях теплообмінника, К.

Якщо < 2, то середньо-логарифмічну різницю без помітної похибки можна замінити середньоарифметичною різницею У разі випарювання насиченою парою (рис. д) різниця температур вздовж поверхні теплообміну буде постійною:

t=t₁-t₂

Для апаратів з перехресною і змішаною течією теплоносіїв (у багатоходових теплообмінниках) середню різницю температур визначають за формулою з поправковим коефіцієнтом :

Поправковий коефіцієнт беруть з допоміжних графіків, наведених у спеціальній літературі.

1. Опис проектованого апарату

випарний кожухотрубний теплообмінник конденсатор Кожухотрубні теплообмінники найпоширеніші в харчовій промисловості, дають можливість створювати великі поверхні теплообміну в одному апараті, прості у виготовленні й надійні в експлуатації.

Рис. 1 Схема кожухотрубного багатоходового теплообмінника Через малу швидкість руху теплоносіїв одноходові теплообмінники працюють з низьким коефіцієнтом тепловіддачі. Щоб збільшити швидкість руху теплоносіїв, застосовують багатоходові теплообмінники (рис. 1), в яких пучок труб за допомогою поперечних перегородок 1, встановлених у кришках, розділений на кілька секцій (ходів), по яких теплоносій І проходить послідовно. Швидкість руху теплоносія ІІ в міжтрубному просторі підвищують, встановлюючи ряд сегментних перегородок 2. З двох теплоносіїв, що рухаються в трубках і в міжтрубному просторі, треба збільшувати швидкість руху насамперед того, в якого при теплообміні вищий термічний опір.

Проектуючи кожухотрубні теплообмінники, теплоносій, що найбільше забруднює поверхню теплообміну, спрямовують у труби (трубний простір), які легше очищати.

Кожухотрубні теплообмінники використовуються, в основному, для теплообміну між двома рідинами і між рідиною і парою, що конденсується.

В останньому випадку рідина пропускається по трубах, а пара — в між-трубному просторі.

Для підтримання необхідного температурного режиму роботу теплообмінників регулюють шляхом зміни кількості середовища, що подається. для цього існують регулюючі вентилі, які працюють автоматично або в ручному режимі.

2. Місце та призначення апарата в технологічній схемі

Даний курсовий проект передбачає випарювання м’ясного бульйону проводити в випарній установці. Перевага способу полягає в тому, що кипіння і випарювання продукту відбувається при температурі нижче 100? С, що усуває можливість зниження якості продукту під впливом високої температури.

Випарна установка для упарювання м’ясо-кісткового бульйону складається із збірника вихідного продукту, кожухотрубного теплообмінника 2, безпосередньо випарного апарату 3, конденсатора змішування 4, збірника барометричної води 5, збірника упареного продукту 6, збірника конденсату 7.

М’ясо-кістковий бульйон з температурою 19? С і концентрацією 5% із збірника 1, надходить в теплообмінник 2, де нагрівається до температури 57? С. Потім підігрітий бульйон поступає на упарювання в випарний апарат 3, де миттєво скипає і кипить при температурі 50? С, при цьому відбувається процес випарювання і кінцевий продукт має концентрацію сухих речовин 22%. Упарений бульйон надходить в збірник 6. Утворена в процесі кипіння вторинна пара надходить через сепаратор в конденсатор змішування 4, куди із збірника подається охолодна вода. Утворена в процесі конденсації барометрична вода з температурою 39? С надходить в збірник барометричної води 5 і використовується на технологічні потреби заводу. З нижньої частини випарного апарату і із підігрівника відводиться конденсат в окремий збірник 7 .

3. Розрахунки

3.1 Розрахунок підігрівника

Кількість бульйону, яка нагрівається:

G = 6 кг/с.

Середню різницю температур між парою і бульйоном визначаємо як середньо-логарифмічну різницю:

Дt =; (3.1.1)

де Дt, Дt — різниці температур між теплоносіями на кінцях теплообмінника;

Дt = t — t; Дt = t — t; (3.1.2.)

де t — температура насиченої пари при тиску Р = 0,12МПа t = 105? С [4,ст.57].

Дt = 105−19=86?С;

Дt = 105−57 =48?С.

Оскільки Дt/Дt =86/48 =1,79<2, то Дt = =67?C;

Середня температура бульйону, що нагрівають:

t = t — ;

t = 105−67 =38?C.

При середній температурі t визначаємо теплофізичні характеристики бульйону [7,ст.19−21]:

Густина бульйону апроксимується виразом:

кг/м³ (3.1.3.)

де — густина бульйону при Т = 20? С;

при вмісту сухих речовин 5% складає 999,4 кг/м³ [7,ст.21]

— температурний коефіцієнт.

= -3575*10^-4 К^-1[7,ст.21]

Тоді

= 992,96 кг/м³

Динамічну в’язкість бульйону обчислюємо за формулою:

в’язкість бульйону обчислюємо за формулою:

(3.1.4.)

де С — концентрація, долі одиниці за масою, тобто відношення маси сухих речовин до загальної маси продукту;

— температура бульйону, ?С;

= 1*10^-3 Па*с теплоємність м’ясо-кісткового бульйону

кг/м³ (3.1.5)

де — питома теплоємність бульйону при Т = 20? С;

при вмісту сухих речовин 5% складає 4,143 кДж/(кг*К) [7,ст.21]

^*— температурний коефіцієнт.

^*= 2,161*10^-4 К^-1[7,ст.21]

С = 4,143* = 4,159кДж/(кг*К) Теплопровідність бульйону розраховуємо за рівнянням:

[7, ст.19]; (3.1.6.)

де В — стала, яка залежить від виду бульйону і вмісту сухих речовин

4/3 — показник ступеня;

— коефіцієнт асоціації (не залежить вид виду бульйону і його концентрації, оскільки визначається природою розчинника — води, але залежить від температури).

при 38? С = 38+273 = 311К згідно [7,ст.21] дорівнює:

= = 1,104

Стала В визначається за формулою:

Тоді

В*10⁴= (0,701−0,263*0,05) = 0,687

В = 0,687*10^-4

= 0,697*10^-4*=1,797 Вт/(м*К) Теплове навантаження з урахуванням теплових витрат:

Q = x*G*c*(t-t); Вт (3.1.7.)

де х — коефіцієнт, що враховує втрати теплоти в навколишнє середовище;

х = 1,021,05

приймаємо х = 1,02

G — витрата рідини, кг/с;

G = 6 кг/с;

с — теплоємність рідини, Дж/(кг*К);

с = 4159 Дж/(кг*К) [7,ст.14]

Q = 1,02*6*4159*(57−19) =967 217,04Дж/с

Витрата пари, кг/с:

D =; (3.1.8.)

де І, і - ентальпія нагрівної пари і конденсату, Дж/кг [4, ст.59].

І = 2683 кДж/кг;

Густину конденсату [4, ст. 60]визначаємо при температурі конденсату (105−3) = 102? С:

= = 956,6кг/м і;

Ентальпія конденсату:

i = с*t = 4190* t; (3.1.9.)

де t — температура конденсату, що дорівнює t = t — (23)?C ;

t =105−3=102?C

i = 4190*102=427 380 Дж/кг

D = =0,43 кг/с Площу поверхні нагрівання теплообмінника визначаємо за формулою:

F =; (3.1.10.)

F = =20,62 мІ

Конструктивний розрахунок

Для кожухотрубних теплообмінників важливою частиною конструктивного розрахунку є розрахунок проточної частини трубного простору. Виходячи із заданої продуктивності апарату і швидкості руху рідини з рівняння витрат визначаємо площу прохідного перерізу трубок одного ходу, мІ:

; (3.1.11)

де G — витрата рідини, кг/с;

— густина рідини, кг/мі

w — швидкість руху рідини всередині трубок, м/с

₁ = =0,0100мІ

Звідси число трубок одного ходу:

n =; (3.1.12)

n₁ = =14 шт.

Розрахункова довжина всіх ходів, м:

L =; (3.1.13)

де d — розрахунковий діаметр трубки, який приймаємо d = d

L = =15,6 м Кількість ходів трубного простору:

Z =; (3.1.14)

Z = =7,8 Приймаємо Z 8 (число ходів повинно бути парним) Загальна кількість трубок, які розміщуються на трубних решітках:

n = Z*n; (3.1.15)

n =8*14 =112шт.

Труби в трубних решітках найчастіше розміщують по сторонах правильних шестикутників. Для даного випадку при визначенні в теплообміннику загальної кількості труб n виходимо з кількості труб а, розміщених на стороні найбільшого шестикутника:

тоді n = 3*a*(a-1)+1 =112; (3.1.16)

а=7,

n =127шт.

Кількість труб, розміщених по діагоналі найбільшого шестикутника:

b = 2*a-1 = 2*7−1 = 13 (3.1.17)

Звідси n₁ =127/8 = 16шт.

При закріпленні труб в трубних решітках розвальцюванням, крок t розміщення труб вибираємо залежно від їхнього зовнішнього діаметра в межах:

t = (1,31,5*d); (3.1.18)

t = 1,3*0,033 = 0,043 м Діаметр теплообмінника:

D = t*(b-1)+4*d; (3.1.19.)

D = 0,043*(13−1)+4*0,033 = 0,648 м Приймаємо D =700мм = 0,7 м Діаметр патрубків визначаємо за рівнянням об'ємних витрат, мі/с:

V = =; (3.1.20.)

звідки d = 1,13*; м (3.1.21)

За формулою 3.1.21 визначаємо розміри патрубків для робочих середовищ, при їх параметрах, вказаних в таблиці 3.1.1.

Таблиця 3.1.1.

Діаметр патрубка для входу пари в апарат:

d = 1,13* = 0,140 м приймаємо d = 150 мм Діаметр патрубка для виходу конденсату пари:

d = 1,13* =0,053 м приймаємо d = 70 мм Діаметр патрубка для входу бульйону в апарат:

d_в= 1,13* =0,113 м;

приймаємо d_в = 120 мм Діаметр патрубку для виходу бульйону приймаємо такий самий як і для входу.

Результати розрахунку зводимо в таблицю 3.1.2.

Таблиця 3.1.2.

Гідравлічний розрахунок

Розрахунок проводять для визначення потужності насосів та встановлення оптимального режиму роботи апарату. Потужність, необхідну для переміщення теплоносія через апарат, Вт, визначимо з формули:

N =; (3.1.22.)

де V — об'ємні витрати рідини, мі/с;

ДP — перепад тисків в апараті, Па;

— к.к.д. насосу.

= =0,006 м³/с Гідравлічний опір апарату складається з опору тертя ДP і місцевих опорів ДP. Отже, повний гідравлічний опір:

; (3.1.23.)

де — коефіцієнт гідравлічного тертя;

L — загальна довжина труби, м;

d — діаметр труби, м;

— коефіцієнт місцевого опору;

w — швидкість руху теплоносія, м/с;

— густина теплоносія, кг/мі.

Визначимо критерій Рейнольдса, який характеризує гідродинамічний режим руху теплоносія, за формулою:

Re =; (3.1.24.)

де d — діаметр трубок; d = 0,03 м.

при w = 0,5 м/с:

Re = =17 873

При турбулентному русі в гідравлічно-гладких трубах (Re = 4*10і…10):

=; (3.1.25)

= = 0,027

Обчислюємо суму коефіцієнтів місцевих опорів в апараті (наближено):

= 5+2,5*(z-1); (3.1.26.)

= 5+2,5*(8−1) = 22,5

Тоді ДP = (0,027* =6530,8Па Потужність приводу насосу складе:

N = =48,98Вт;

3.2 Розрахунок випарного апарату

Приймаємо для розрахунку випарний апарат з природною циркуляцією і співвісною грійною камерою (тип 1 виконання 1) [3, ст.183]

Продуктивність установки:

W = S* (1-); (3.2.1.)

W = 6*(1-) =4,63кг/с де S = = 6кг/с; маса поступаючого на випарювання бульйону.

Визначаємо теплове навантаження випарного апарата:

Q = W* r;(3.2.2.)

де r — теплота конденсації, кДж/кг;

r = 2244кДж/кг при тиску пари 0,12МПа [4, ст.57]

Q =4,63*2244*10³ = 10 389,72кДж/с [кВт]

Витрата пари складе:

D = [5, ст.183] (3.2.3)

де = 6кг/с; маса поступаючого на випарювання бульйону;

W =4,63 кг/с; кількість випареної вологи;

с_кон — теплоємність конденсату при температурі його t_конд = (t_гр.п-3) = (105−3) =102?С; с_кон = 4,19 кДж/(кг*К);

t_конд=102?С; температура конденсату;

тиск вторинної пари Р_{вт. пари} = 0,08МПа

і_{вт. п.} =2665кДж/кг; ентальпія вторинної пари;

с_поч =4,159 кДж/(кг*К); теплоємність бульйону;

t_поч = 57? С; початкова температура бульйону, що поступає на випарювання;

і_гр.п.= 2683кДж/кг; ентальпія грійної пари;

= 0,03; поправковий коефіцієнт

D = =5,33кг/с Площу поверхні нагріву випарного апарату визначаємо за формулою:

F =; (3.2.4.)

де К — коефіцієнт теплопередачі, Вт/(мІ*К);

— корисна різниця температур; визначаємо за формулою:

Дt_к= t_гр.п -t_кип; (3.2.5.)

де t_гр.п — температура грійної пари, при Р = 0,12МПа t_гр.п = 105? С [4, ст.57]

t_кип — температура кипіння бульйону, за умовою t_кип = 50? С Дt_к = 105−50 = 55? С Оскільки

[1, ст.187] (3.2.6.)

то (3.2.7.)

За умовою = 12кг/(м²*год) = 0,033кг/(м²*с) — теплове навантаження на корпус Тоді

=1346,4Вт/(мІ*К);

К = К*; (3.2.8.)

де — коефіцієнт використання площі поверхні, що враховує вплив накипу.

= 0,60,9

приймаємо = 0,8

К = 1346,4*0,8 = 1077,12Вт/(мІ*К);

Підставляючи це значення в формулу (3.2.3.), отримуємо:

F = =175,4 м²

Конструктивний розрахунок

Приймаємо довжину трубок в випарному апараті = 4,0 м [3, ст.183]

Визначаємо кількість трубок:

n = = =443 шт. (3.2.9.)

де d — розрахунковий діаметр трубки;

d = = = 0,0315 м;(3.2.10.)

l — довжина кип’ятильних трубок;

Крок між трубками:

t = d*(1,231,28) = 0,033*1,25 = 0,4 125 м;

Діаметр циркуляційної труби.

Переріз циркуляційної труби складає від 15 до 30% від сумарного перерізу всіх трубок.

Площа кип’ятильної трубки:

F = = = 7,065*10 мІ; (3.2.11.)

Сумарна поверхня:

F = F* n = 7,065*10*443= 0,31мІ;

Якщо F = 100%, то F — 15%, тоді F = F*15/100 = =0,31*15/100 = 0,0465 м²

d = 1,13* = 1.13*= 0,243 м;

Приймаємо d = 250 мм.

Діаметр корпусу апарата:

D =; (3.2.12)

де К — коефіцієнт використання трубної дошки 0,7−0,9; приймаємо К = 0,7;

— приймаємо 60 ?, трубки розміщуємо по вершинах правильного шестикутника, sin = 0,866;

D = = 1,19 м;

Приймаємо D =1200мм;

Товщина сталевої трубної решітки:

S = +5 мм = +0,005 = 9,125*10м;

При випарюванні рідин, що піняться, діаметр сепаратора приймають із розрахунку 1,3−1,4 *D_к = 1,4*1,2= 1,68 м. Приймаємо 1800 мм Висоту сепараційного простору приймають рівною не більше 2,0 м [3, ст.183]. Приймаємо Н = 2000 мм.

Розрахунок патрубків.

Діаметр патрубка для підводу гріючої пари:

d = 1,13*;

де — кількість підведеної пари, кг/с;

=5,33кг/с

= 0,6999 кг/м і; при t = 105? C[4, ст.57].

n =1- кількість патрубків;

— швидкість подачі пари, = 20−60 м/с;

Приймаємо = 40 м/с.

d = 1,13* = 0,493 м;

Приймаємо d = 500 мм.

Діаметр патрубка для відводу конденсату:

d = 1,13*;

— густина конденсату, при t_конд =102?C густина конденсату дорівнює[4, ст.59]:

= 956,6кг/м і;

— швидкість виходу конденсату (самотечія); = 0,3−0,6 м/с;

приймаємо 0,5 м/с;

n = 1, кількість патрубків;

d = 1,13* =0,119 м;

Приймаємо d = 120 мм;

Діаметр патрубка для відводу вторинної пари:

d = 1,13*; (3.2.13.)

— густина вторинної пари при Р=0,08МПа [4, ст.57]. ;

= 0,4792кг/м і;

n = 1 — кількість патрубків;

— швидкість виходу вторинної пари, приймаємо = 40м/с;

d = 1,13* = 0,595 м;

Приймаємо d = 600 мм Діаметр патрубка для входу бульйону:

d = 1,13*; (3.2.14.)

m — маса початкового розчину, кг/с;

m = = 6кг/с;

n = 1 — кількість патрубків;

— швидкість підводу бульйону, =0,6 м/с;

Густина бульйону при t = 57? C і Б = 5%[7, ст.17]. :

= 992+3/0,8247+0,56 Т (3.2.15.)

де — вміст сухих речовин в бульйоні, %;

= 992+3*5/0,8247+0,00056(57+273) = 992+18,19+0,185 = 1010,38кг/м³

d = 1,13* = 0,112 м Приймаємо d = 120 мм.

Діаметр патрубку для виходу бульйону:

d = 1,13*;

де m — маса згущеного розчину, кг/с;

m = -= 6−4,63 = 1,37кг/с Густина бульйону при t_c = 50? C і Б =22% за формулою (3.2.15):

= 992+3/0,8247+0,56 Т де — вміст сухих речовин в бульйоні, %;

= 992+3*22/0,8247+0,00056(50+273) = 992+80,03+0,181 =1072,21кг/м³

— швидкість відводу бульйону, =0,6 м/с;

n = 1 — кількість патрубків;

d = 1,13* =0,052 м;

Приймаємо d = 70 мм Швидкість пари в надсоковому просторі:

; (3.2.16.)

де V — кількість пари, мі/с;

V = m/;

де m — кількість вторинної пари, кг/с;

— об'ємна маса вторинної пари, кг/м;

= 0,4792 кг/мі;

V =5,33/0,4792=11,12мі/с;

= =4,37 м/с;

Важливим показником роботи випарної установки є швидкість вітання краплини в паровому просторі, час знаходження в ньому пари і швидкість пари. Якщо швидкість пари більше швидкості вітання краплини, остання рухається вгору і виноситься з апарату.

Швидкість вітання краплини:

=, (3.2.17.)

де , — відповідно об'ємна маса рідини і пари, кг/мі;

d — діаметр краплини, d = 0,3−0,5 мм; приймаємо 0,3 мм.

— коефіцієнт опору, який залежить від критерію Re.

Re =; (3.2.18.)

де — кінематична в’язкість пари, мІ/с;

— діаметр краплини, м;

= 0,3 мм;

=; (3.2.19.)

= 1,15*10^-5 Па*с;

= =2,39*10^-5 м/с;

Re = =54,85

При Re<500 = = =1,67

= =5,25м/с;

Для нормальної роботи установки необхідно, щоб виконувалась умова:

> ;

= 4,37м/с;

= 5,25м/с;

Отже, умова виконується: 5,25>4,37

3.3 Розрахунок барометричного конденсатора

Витрата охолоджувальної води При проектуванні конденсаторів проводять тепловий і конструктивний розрахунки, мета яких полягає в отриманні при заданих умовах роботи (достатньо глибокому вакуумі, високій температурі відпрацьованої води або відповідно низькій витраті холодної води) оптимальних розмірів конденсатора.

Витрату охолоджувальної води W на повну конденсацію пари визначаємо з рівняння теплового балансу:

D*i +W*c*t = (D+W)*c'*t;

W =; (3.3.1.)

де і - ентальпія пари, Дж/кг;

с — теплоємність води, Дж/(кг*К) ;

t, t — температура води відповідно початкова і кінцева, ?С;

Термодинамічні властивості водяної пари (і, температуру t, густину)

Знаходимо з [4, ст.59]. за абсолютним тиском в конденсаторі

Р = 0,078МПа:

Р = Р — Р; (3.3.2.)

Приймаємо Р = 101 300 Па;

Р = 101 300−72 000 =29 300 Па = 0,0293 МПа;

Знаходимо t = 69? С; і = 2625 кДж/кг; = 0,1913 мі/кг. 4, ст.57]

Кількість пари, що йде в барометричний конденсатор беремо із попереднього розрахунку випарного апарату:

D =5,33кг/с;

Для температури охолодної води t =15?C:

W = =130,5кг/с;

Визначення діаметра конденсатора Внутрішній діаметр конденсатора:

d = 1,13*; (3.3.3.)

де — швидкість руху пари у вільному перерізі корпусу конденсатора, яка дорівнює 1520 м/с. За умовою приймаємо = 16 м/с.

Тоді

d = 1,13* =0,94 м.

Приймаємо діаметр конденсатора рівним d =1000мм.

Діаметр барометричної труби:

d = 1,13*; (3.3.4.)

де = 0,30,6 м/с; швидкість води, яку приймаємо 0,4 м/с;

d = 1,13* =0,658 м;

Приймаємо d= 700 мм .

3.4 Розрахунок ізоляції

Товщину теплової ізоляції знаходять з рівності питомих теплових потоків через шар ізоляції від поверхні ізоляції в навколишнє середовище.

;

де — коефіцієнт тепловіддачі від внутрішньої поверхні ізоляційного матеріалу в навколишнє середовище, Вт/(мІ*К);

= 9,3+0,0058* t;

t — температура ізоляції з боку навколишнього середовища (повітря); для апаратів, що працюють в закритому приміщенні, вибирають в проміжку 35−45?C;

Приймаємо t = 40? C;

t — температура ізоляції з боку апарату, з погляду незначного термічного опору стінки апарату в порівнянні з термічним опором шару ізоляції,

t приймають рівною температурі гріючої пари, t = 105? C;

t — температура навколишнього середовища;

t = 20? C;

— коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу, Вт/(м*К);

Вибираємо в ролі матеріалу для теплової ізоляції совеліт (85% магнезії +15% асбесту), він має коефіцієнт теплопровідності = 0,09 Вт/(м*К);

= 9,3+0,058*40 = 11,6 Вт/(мІ*К);

Розраховуємо товщину теплової ізоляції підігрівника і випарного апарата:

;

= = 0,025 м.

Приймаємо товщину теплової ізоляції = 25 мм

4. Техніко-економічні показники

Амортизаційні витрати на підігрівник:

К = F*c*a; (3.1.)

де F — поверхня теплообміну, мІ;

свартість 1 мІ поверхні теплообміну апарату, грн./мІ;

Приймаємо с = 600 грн./мІ.

а — річна частка амортизаційних відрахувань, % ;

а =; (3.2.)

Р — роки експлуатації;

а = = 0,1

К_а = 20,62*600*0,1=1237,2грн./ рік Експлуатаційні витрати:

К = N*c*; (4.3.)

де N — потужність електродвигуна насосу, кВт;

с — вартість 1 кВт* год. електроенергії, грн. / кВт* год.;

с = 0,56грн. / кВт* год.

— кількість годин роботи теплообмінника на рік (16 годин, 250діб) К_е = 0,4 898**0,56*16*250=109,72грн./ рік Тоді

К_У =1237,2+109,72 =1346,92грн./ рік

Список використаної літератури

1. В. Н. Стабников, В. И. Баранцев «Процессы и аппараты пищевых производств», Москва, Пищевая промышленность, 1965 г.

2. «Проектирование процессов и аппаратов пищевых производств» под ред. В. Н. Стабникова, Киев, «Вища школа», 1982 г.

3. «Основные процессы и аппараты химичесокй технологии» под ред.

Ю.И. Дытнерского, Москва, «Химия» 1991.

4. Процеси і апарати харчових виробництв. Методичні вказівки до вивчення дисципліни та виконання контрольних робіт для студентів технологічних спеціальностей заочної форми навчання, Київ, НУХТ, 2002р.

5. І.Ф. Малежик та ін. «Процеси і апарати харчових виробництв», Київ НУХТ, 2003

6. Процеси і апарати харчових виробництв. методичні вказівки для виконання курсового проекту для студентів технологічних спеціальностей напряму 0917 «Харчова технологія і інженерія» денної а заочної форм навчання, Київ, НУХТ, 2003

7. Фізико-хімічні та теплофізичні характеристики м’яса, м’ясопродуктів, крові тварин і бульйонів. Методичні вказівки до виконання курсового та дипломного проектування для студентів усіх спеціальностей денної та заочної форм навчання, Київ, УДУХТ, 1998