Выпарная двухкорпусная установка для концентрирования сахарного раствора - Кулинария и продукты питания курсовая работа

Главная

Кулинария и продукты питания
Выпарная двухкорпусная установка для концентрирования сахарного раствора

Сравнительный анализ современных выпарных аппаратов и установок. Технологический расчёт выпарной установки. Тепловой баланс подогревателя и конденсатора. Определение количества выпаренной воды и расхода пара. Теплотехнический расчёт выпарного блока.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Министерство образования и науки Российской Федерации
Уральская Государственная сельскохозяйственная академия
по дисциплине: «Процессы и аппараты пищевых производств»
на тему: «Выпарная двухкорпусная установка для концентрирования сахарного раствора»
1. кипятильник (греющая камера), в котором расположена поверхность теплообмена и происходит выпаривание раствора;
2. сепаратор - пространство, в котором вторичный пар отделяется от раствора.
Необходимость в сепараторе составляет основное конструктивное отличие выпарных аппаратов от теплообменников.
В зависимости от характера движения кипящей жидкости в выпарном аппарате различают:
1. Выпарные аппараты со свободной циркуляцией;
2. Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией;
3. Выпарные аппараты с естественной циркуляцией;
Принципиальная конструктивная схема выпарного аппарата с естественной циркуляцией раствора представлена на рисунке 1.
Выпарной аппарат состоит из сепаратора 1, греющей камеры 2 и циркуляционной трубы 3.
а - с соосной греющей камерой; б - с вынесенной греющей камерой;
1 - греющая камера; 2 - сепаратор; 3 - циркуляционная труба.
Рисунок 1. Выпарной аппарат с естественной циркуляцией раствора
Сепаратор представляет собой цилиндрическую емкость с эллиптической крышкой, присоединенную с помощью болтов к греющей камере. В сепараторе для отделения капелек жидкости от вторичного пара устанавливают отбойники различной конструкции, Греющая камера выполнена в виде вертикального кожухотрубного теплообменника, в межтрубное пространство которого поступает греющий пар, а в греющих трубах кипит раствор. Нижние части сепаратора и греющей камеры соединены циркуляционной трубой.
Естественная циркуляция возникает в замкнутой системе, состоящей из не обогреваемой циркуляционной трубы и кипятильных труб. Если жидкость в трубах нагрета до кипения, то в результате выпаривания части жидкости в этих самой жидкости.
Таким образом, масса столба жидкости в циркуляционной трубе больше, чем в кипятильных трубах, вследствие чего происходит циркуляция кипящей жидкости по пути кипятильные трубы - паровое пространство - циркуляционная труба - труба и т.д. При циркуляции повышается коэффициент теплоотдачи со стороны кипящей жидкости и снижается образование накипи на поверхности труб.
Парообразование в кипятильных трубах определяется физическими свойствами раствора (главным образом вязкостью) и разностью температур между стенкой трубы и жидкостью. Чем ниже вязкость раствора и чем больше разность температур, тем интенсивнее парообразование и больше скорость циркуляции. Для создания интенсивной циркуляции разность температур между греющим паром и раствором должна быть не ниже 10 °С.
Выпарные аппараты данной конструкции имеют площадь поверхности теплопередачи от 10 м 2 до 1200 м 2 ; длину кипятильных труб от 3 до 9,м в зависимости от их диаметра. Избыточное давление в греющей камере 0,2... 1,6 МПа, а в сепараторе вакуум примерно 93,0 кПа.
Выпарные аппараты с естественной циркуляцией характеризуются простотой конструкции и легкодоступны для ремонта и очистки.
Принципиальная конструктивная схема выпарного аппарата с принудительной циркуляцией раствора представлена на рисунке 2.
Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией раствора позволяют повысить интенсивность циркуляции раствора и коэффициент теплопередачи. Циркуляция жидкости производится насосом. Свежий раствор подается в нижнюю часть кипятильника, а упаренный раствор отводится из нижней части сепаратора. Уровень жидкости поддерживается несколько ниже верхнего обреза кипятильных труб. Поскольку вся циркуляционная система почти полностью заполнена жидкостью, работа насоса затрачивается лишь на преодоление гидравлических сопротивлений. Давление в низу кипятильных труб больше, чем вверху, на величину давления столба жидкости в трубах плюс их гидравлическое сопротивление. Из-за этого на большей части высоты кипятильных труб жидкость не кипит, а подогревается. Закипание происходит только на небольшом участке верхней части трубы. Количество перекачиваемой насосом жидкости во много раз превышает количество испаряемой воды, поэтому отношение массы жидкости к массе пара в парожидкостной смеси, выходящей из кипятильных труб, очень велико. Скорость циркуляции жидкости в кипятильных трубах принимают равной 1,5..,3,5 м/с. Она определяется производительностью циркуляционного насоса, поэтому аппараты с принудительной циркуляцией пригодны при работе с малыми разностями температур между греющим паром и раствором (3...5 °С) и при выпаривании растворов большой вязкости. Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией имеют площадь поверхности теплопередачи от 25 до 1200 м 2 длину кипятильных труб от 4 до 9 м в зависимости от их диаметра. Избыточное давление в греющей камере составляет от 0,3 до 1,0 МПа, а вакуум в сепараторе - 93,0 кПа.
а - с соосной греющей камерой; б - с вынесенной греющей камерой;
1 - греющая камера; 2 - сепаратор; 3 - циркуляционная труба; 4 - насос.
Рисунок 2. Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией раствора
Преимущества аппаратов с принудительной циркуляцией: высокие коэффициенты теплопередачи (в 3 - 4 раза больше, чем при естественной циркуляции), а следовательно, и значительно меньшие площади поверхности теплопередачи при той же производительности, а также отсутствие загрязнений поверхности теплопередачи при выпаривании кристаллизующихся растворов и возможность работы при небольших разностях температур. Недостаток этих аппаратов - затраты энергии на работу насоса.
Применение принудительной циркуляции целесообразно при изготовлении аппарата из сравнительно дорогого металла для выпаривания кристаллизующихся и вязких растворов.
Пленочные аппараты бывают с восходящей пленкой и соосной или вынесенной греющей камерой и падающей пленкой и соосной или вынесенной греющей камерой. Принципиальные конструктивные схемы данных конструкций представлены на рисунке 3.
Пленочные выпарные аппараты применяют при концентрировании растворов, чувствительных к высоким температурам. При необходимом времени пребывания в зоне высоких температур раствор не успевает перегреться и его качество не снижается.
а - с восходящей плёнкой и соосной греющей камерой; б - с падающей плёнкой и вынесенной греющей камерой; 1 - сепаратор; 2 - греющая камера.
Рисунок 3. Плёночные выпарные аппараты
Выпаривание в пленочных аппаратах происходит за один проход раствора через трубы.
Пленочные аппараты, как и описанные выше, состоят из греющей камеры и сепаратора. В греющей камере расположены трубы длиной от 5 до 9м, которые обогреваются греющим паром.
Пленочный выпарной аппарат с восходящей пленкой и соосной греющей камерой. Исходный раствор подается в трубы снизу, причем уровень жидкости в трубах поддерживается на уровне 20...25% высоты труб. В остальной части труб находится парожидкостная смесь. Раствор в виде пленки находится на поверхности труб, а пар движется по оси трубы с большой скоростью, увлекая за собой пленку жидкости. При движении пара и пленки жидкости за счет трения происходит турбулизация пленки и интенсивное обновление поверхности. За счет этих факторов достигаются высокие коэффициенты теплопередачи и большая поверхность испарения.
Выпарной аппарат с падающей пленкой и вынесенной греющей камерой. В таких аппаратах исходный раствор поступает сверху в греющую камеру, а концентрированный раствор выводится из нижней части сепаратора.
Пленочные выпарные аппараты изготовляют с площадью поверхности теплопередачи от 63 до 2500м с диаметром труб 36 и 57мм. Избыточное давление в греющей камере от 0,3 до 1,0 МП а, а вакуум в сепараторе 93,0 кПа.
Недостаток пленочных аппаратов - неустойчивость работы при колебаниях давления греющего пара и раствора. При нарушении режима работы аппарат можно перевести на работу с циркуляцией раствора, как в аппаратах с принудительной циркуляцией.
Для выпаривания вязких и термолабильных растворов в последние годы получают широкое применение пленочные роторные аппараты. Цилиндрический корпус аппарата 1 состоит, как правило, из нескольких секций с нагревательными паровыми рубашками 3, в которые через патрубки 10 подается греющий пар и выводится конденсат. Внутри аппарата на вертикальном вращающемся валу 5 закреплены лопатки 2 с зазором к внутренней нагреваемой поверхности. Вал приводится во вращение от электродвигателя 6 через клиноременную передачу 7. Раствор на выпаривание подается через патрубки 9 в верхней нагревательной части аппарата и стекает по внутренней поверхности. Лопатки 2 выравнивают толщину слоя раствора и перемещают его сверху вниз. Образующийся вторичный пар по свободной центральной полости аппарата перемещается вверх в сепаратор 8 и выводится из аппарата. Концентрированный раствор накапливается в нижней конической части аппарата и выводится через патрубок 4. Известны две модификации аппаратов: с лопатками, жестко закрепленными на валу, тогда толщина слоя ограничивается зазором между лопаткой и внутренней поверхностью корпуса и не может изменяться в процессе выпаривания; в других аппаратах лопатки шарнирно закреплены на валу и прижимаются к внутренней поверхности центробежной силой. При этом, изменяя скорость вращения, можно влиять на величину зазора или степень прижатия лопаток к поверхности. В этих аппаратах можно выпаривать даже кристаллизующиеся растворы, соскребая их лопатками. Главное преимущество пленочных роторных аппаратов -- малая продолжительность контакта выпариваемого раствора с нагретой поверхностью.
В зависимости от свойств раствора она может составлять от 5 до 25 с. Недостатки -- небольшая производительность, сложность конструкции и относительно высокая стоимость. Высота аппарата достигает 12.5 м при диаметре 1.0 м, площадь поверхности теплообмена от 0.8 до 16 м. 2 .
Жёсткий ротор изготовляют пустотелым с лопастями. Зазор между лопастью и стенкой аппарата составляет 0.4 - 1.5 мм.
Принципиальное отличие испарителя с размазывающим ротором заключается в применении ротора с шарнирно закрепленными на валу флажками.
При вращении ротора флажки прижимаются центробежной силой к внутренней поверхности корпуса и размазывают по ней продукт в виде пленки.
Такие аппараты применяют также для проведения совмещенного процесса концентрирования и сушки. Диаметр аппаратов достигает 1 м, площадь -- от 0,8 до 12 м, окружная скорость вращения ротора с флажками -- 5 м/с.
Рисунок 4. Плёночный роторный выпарной аппарат
А - общий вид; Б - сечение с жестко закрепленными лопатками; В - сечение с отклоняющимися лопатками; 1 - корпус с нагревательными рубашками; 2 - лопатки; 3 - паровые рубашки; 4 - патрубок для выхода упаренного раствора; 5 - вал; 6 - электродвигатель привода вала; 7- клиноременная передача; 8 - сепаратор; 9 - патрубки для подачи раствора на выпаривание; 10 - патрубки для подачи греющего пара и отвода конденсата.
Конструкция аппаратов позволяет благодаря осевому перемещению ротора регулировать толщину пленки и тем самым скорость процесса.
Роторно-пленочные аппараты имеют более высокие коэффициенты теплопередачи, чем аппараты с падающей пленкой, они достигают значений, равных 2300 - 2700 Вт/(м -К), в то время как в аппаратах с падающей пленкой: 1500- 1600 Вт/(м 2 -К).
Рисунок 5. Схемы прямоточной и противоточной установок
Многокорпусные выпарные установки делятся по взаимному направлению движения греющего пара и выпариваемого раствора на прямоточные, противоточные и комбинированные. Схемы с прямоточным и противоточным движением греющего пара относительно выпариваемого раствора представлены на рисунке 5.
Многократное выпаривание проводят в ряде последовательно установленных выпарных аппаратов. С целью экономии греющего пара в выпарных установках многократного выпаривания в качестве греющего пара во всех корпусах, кроме первого, используется пар из предыдущего корпуса.
Многократное выпаривание можно осуществить при использовании греющего пара высокого давления либо при применении вакуума в выпарной установке.
Давление в корпусах установок должно поддерживаться таким образом, чтобы температура поступающего в корпус пара была выше, чем температура кипения раствора в этом корпусе.
Выпаривание под избыточным давлением связано с повышением температуры кипения раствора. Поэтому требуется греющий пар более высокого давления. Этот способ выпаривания применяют при концентрировании термически стойких растворов.
Преимуществом прямоточной схемы является то, что раствор самотеком перетекает из корпуса с более высоким давлением в корпус с меньшим давлением. Недостатком прямоточных установок является более низкий средний коэффициент теплопередачи, чем в противоточных установках.
В противоточной выпарной установке, греющий пар поступает, как и в предыдущем случае, только в первый корпус, а вторичные пары обогревают все последующие корпуса. Выпариваемый раствор вводится в последний корпус и перемещается противотоком вторичному пару к первому корпусу. Вследствие того, что давление от последнего корпуса к первому постепенно возрастает, для перекачки раствора устанавливают центробежные насосы.
Противоточные установки используют в основном для выпаривания растворов, вязкость которых резко возрастает с увеличением концентрации, а также, если возможно выпадение твердого вещества из раствора в последнем случае.
Рисунок 10. К составлению теплового баланса выпарного аппарата
На основании рис. 10 составляется тепловой баланс выпарного аппарата
где S 0 =0,027 кг/с - расход по исходному раствору;
W - количество выпаренной воды, кг/с;
С р , С к - теплоёмкость раствора и конденсата соответственно, Дж/кгК;
i, i, i - теплосодержание греющего пара, вторичного пара и конденсата соответственно, кДж,i = 2579,410 кДж; i = 257410 кДж; i = 179,9910 кДж.
Температура подогревателя Т п , С, принимается на 2 - 3 градуса ниже температуры в аппарате Т а , т.е.:
Теплоёмкость сока С р = 4000, Дж/кгК.
Теплоёмкость конденсата при 43С - С к = 4174, Дж/кгК.
Рисунок 11. К составлению теплового баланса подогревателя
где S 0 =0,027 кг/с - расход по исходному раствору;
W - количество выпаренной воды, кг/с;
Т пр - начальная температура раствора,С;
Т а - температура раствора на выходе из аппарата, С;
Ср, Ск - теплоёмкость раствора и конденсата соответственно, Ср = 4000, Дж/кгК, [10, с. 10], теплоёмкость конденсата при 42С, Ск = 4174, Дж/кгК;
i, i - вторичного пара и конденсата соответственно, кДж,i = 257410 кДж; i = 179,9910 кДж.
Рисунок 12. К составлению теплового баланса конденсатора
где W - количество выпаренной воды, кг/с;
Т вн - начальная температура охлаждающей воды, 15С;
Т к - температура охлаждающей воды на выходе из аппарата, 20С;
С в - теплоёмкость охлаждающей воды С в = 4190, Дж/кгК;
i, i - вторичного пара и конденсата соответственно, кДж,
1. Базарнова Ю.Г., Белодедова А.С., Попова Е.А. Натуральные пищевые красители для мучных кондитерских изделий при холодильном хранении. Здоровое питание в 21 веке. № 2, 2004. - 56 с.
2. Берсон Г. З. Овощи на любой вкус. - Екатеринбург: Сред. - Урал. Кн. изд - во, 1993. - 240 с.: ил.
3. Кавецкий Г. Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. - 2е изд. - М.: Колос, 2000. - 551 с.
4. Горбатюк В. И. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.: Колос, 1999 - 335 с.
5. Стабников В. Н., Баранцев В. И. Процессы и аппараты пищевых производств. - 2е изд. - М.: Пищевая промышленность, 1974. - 360 с.
6. Соколов Е. Я., Зингер Н. М. Струйные аппараты. - М.: Агропромиздат, 1974 - 305 с.
7. Видлер С.И. Выбор, расчёт и применение пароэжекторных вакуум - насосов. Передовой научно - технический и производственный опыт. № 20 - 63 - 319/7, 1963. - 35 с.
8. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. - М.: «Химия», 1966. - 640 с.
9. Ривкин С. Л., Александров А. А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: Энергия, 1980. - 424 с.
10. Процессы и аппараты пищевых производств. Методические указания к выполнению лабораторной работы. Расчёт парового кожухотрубного нагревателя для специальности 170600/ Л. А. Минухин; Уральский Государственный Экономический Университет. - Екатеринбург, 1995. - 41 с.
11. Исаченко В. П., Осипова В. А, Сукомел А. С. Теплопередача: учебник для вузов. - 4е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981 - 416 с.
12. Процессы и аппараты пищевых производств. Методические указания к курсовой работе для специальности 170600/ Л. А. Минухин, В. А. Тимкин; Уральский государственный университет. - Екатеринбург, 1995. - 41 с.
13. Лунин О. Г., Вельтищев В. Н. Теплообменные аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1987 - 239 с.
14. Минухин Л. А., Тимофеева С. А. Расчёт и конструирование машин и аппаратов пищевых производств: Учебное пособие. - Екатеринбург: Изд - во УрГЭУ, 1996 - 84 с.
Характеристика и назначение концентратов квасного сусла и кваса. Технология концентратов. Назначение и область применения выпарной установки, техническая характеристика. Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность установки. Охрана труда. дипломная работа [529,4 K], добавлен 23.02.2009
Технологическая схема приготовления хлеба. Методика расчёта параметров и подбора оборудования технологических линий производства хлебных изделий. Расчёт расхода воды, тепла и вентиляции. Устройство и принцип работы хлебопекарной печи "MATADOR". курсовая работа [205,4 K], добавлен 06.12.2014
Рецептура и подготовка сырья, расчёт воды в тесто для приготовления калача. Блок-схема технологической линии изготовления калача "Саратовский". Причины и виды дефектов теста, способы их устранения. Техника безопасности при работе на оборудовании. контрольная работа [26,6 K], добавлен 01.06.2015
Влияние методов обработки на свойства и структуру воды. Требования к качеству воды, используемой в технологии хлебобулочных изделий. Определение свойств воды, обработанной методом плазмохимической активации. Описание схемы установки плазменной активации. дипломная работа [2,1 M], добавлен 17.10.2012
Характеристика структуры производства предприятия общественного питания. Разработка ассортиментного перечня. Определение мощности предприятия. Расчёт численности работников. Подбор и расчет торгово–технологического оборудования. Расчёт площади цеха. курсовая работа [103,6 K], добавлен 11.01.2014
Ассортимент мороженого, его характеристика, пищевая ценность и показатели качества. Технологический процесс производства мороженого и применяемое сырьё. Расчёт производительности, количества оборудования и трубопровода для перекачки готовой смеси. курсовая работа [830,2 K], добавлен 04.04.2012
Исследование структуры и физико-химических свойств воды. Содержание воды в организме человека. Вода как компонент теста. Анализ влияния жесткости воды на свойства теста. Воздействие количества воды в тесте на процессы, происходящие при замесе и брожении. реферат [20,9 K], добавлен 10.11.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Выпарная двухкорпусная установка для концентрирования сахарного раствора курсовая работа. Кулинария и продукты питания.
Реферат: Социальная работа с детьми сиротами в приемных семьях
Доклад по теме Волгоград
Курсовая работа: Типология государств. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Формирование транснациональной экономики
Курсовая Работа Заключение
1 Контрольная Работа По Геометрии 9 Класс
Реферат: Human Development Essay Research Paper Human development
Курсовая Работа На Тему Принципы Признания И Учета Дебиторской И Кредиторской Задолженности
Реферат по теме Вредители кормов и меры борьбы с ними
Дипломная работа по теме Мероприятия по сокращению просроченной задолженности по кредитам юридических лиц
Контрольная работа по теме Составление сценария развития аварии на южном городском водозаборе г. Уфы
Реферат На Тему Узловые Вопросы Теории "Большого Взрыва"
Лучшие Собрания Сочинений
Реферат: Никита Сергеевич Хрущев. Скачать бесплатно и без регистрации
Отчет По Практике На Тему Диагностика Элементов Тормозной Системы
Характеристика Студента По Практике Бухгалтера
Курсовая работа по теме Выбор и обоснование вида предпринимательской деятельности в швейной отрасли. Магазин 'Рукодельница'
Реферат: Should Public Money Go To Fincacing Private
Реферат: Смысл человекообразия обезьян
Контрольная работа: Политическая деятельность Ивана Грозного
Основы криминологии - Государство и право контрольная работа
Тактика применения и эксплуатация средств охраны - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника контрольная работа
Ведення бухгалтерського обліку та його специфіка на прикладі ППФ "АСОЛЬ" - Бухгалтерский учет и аудит отчет по практике