Заторный аппарат - Производство и технологии курсовая работа

Расчёт геометрических размеров и поверхности теплообмена заторного аппарата в соответствии с исходными данными, так как эти параметры являются важнейшими для правильного проведения технологического процесса, расход пара, необходимого для нагревания затора


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
Федеральное агентство по образованию
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
______________________________________________________________
______________________________________________
Выполнил студент группы _______ ________ ______________________
…………………………………………………..шифр подпись ….. И. О. Фамилия
Нормоконтролёр ____________ _______________________
подпись … И. О. Фамилия
Курсовой проект защищён с оценкой________________________________
1 Расчёт объёма и геометрических размеров заторного аппарата
2 Расчёт площади поверхности теплопередачи
4 Расчёт мощности электродвигателя мешалки
Технологический процесс производства пива состоит из следующих основных операций: приёма, хранения, очистки и дробления солода, приготовления пивного сусла, получения чистой культуры дрожжей, сбраживания пивного сусла, осветления и розлива пива в бутылки, бочки, автотермоцистерны. В свою очередь, получение пивного сусла состоит из процессов приготовления затора, кипячения сусла и хмеля, осветления и охлаждения сусла.
Приготовление затора является неотъемлемым и очень важным технологическим процессом. Процесс приготовления затора называют затиранием. При затирании происходят ферментативные и физико-химические процессы, от которых зависит качество сусла и пива. Поэтому важно правильно и разумно проводить процесс затирания, так как от этого зависит конечный выход продукта, экономика и конкурентоспособность предприятия в целом.
Для смешивания дроблёного солода и несоложёных материалов с водой, нагревания, кипячения и осахаривания заторной массы служат заторные аппараты [1]. Изготовляют заторные аппараты следующих типоразмеров: ВКЗ-1, ВКЗ-1,5, ВКЗ-3, ВКЗ-5 соответственно на 1000, 1500, 3000 и 5000 кг зернопродуктов.
Заторный аппарат типа ВКЗ [2] представляет собой стальной цилиндрический резервуар с двойным сферическим днищем и сферической крышкой. Пространство между днищами является паровой рубашкой, в которую поступает греющий пар. Рубашка имеет соответствующие фланцы и устройства для подвода пара, отвода воздуха и конденсата. В нижней части днища аппарата находится разгрузочное устройство для спуска части затора (густой фазы) на отварку или выпуска всего затора при передаче его в фильтрационный аппарат. Над сферическим днищем внутри аппарата имеется мешалка с нижним приводом для размешивания заторной массы. Внутри аппарата расположена стяжная труба для отбора жидкой фазы затора. На крышке аппарата смонтирован предзаторник, предназначенный для смачивания сухих дроблёных зерноприпасов при их подаче в аппарат, также там расположен раздвижной люк для обслуживания котла при промывке и наблюдения за технологическим процессом, происходящим в нём. Аппарат имеет по окружности опорное кольцо из углового железа, к которому приварены башмаки для установки его на площадке. Дроблёный солод поступает в предзаторник, где смачивается тёплой водой из смесителя, затем в виде кашицы смывается в аппарат. После отварок заторная масса нагнетается насосом обратно в аппарат для кипячения, а оттуда подаётся в фильтрационный аппарат.
В данной работе мы произведём расчёт геометрических размеров и поверхности теплообмена заторного аппарата в соответствии с исходными данными, так как эти параметры являются важнейшими для правильного проведения технологического процесса. Также мы вычислим расход пара, необходимого для нагревания затора, и мощность электродвигателя мешалки. Все вычисления будут произведены в расчёте на то, что готовится пиво «Жигулёвское».
1 Расчёт объёма и геометрических размеров заторного аппарата
Объём заторного аппарата V (м 3 ) определяем, исходя из его необходимой производительности по формуле:
где G - необходимая производительность заторного аппарата, кг/ч;
ф ц - продолжительность полного рабочего цикла аппарата, ч, ф ц = 4 ч;
с - плотность заторной массы, кг/ м 3 ;
о - коэффициент заполнения заторного аппарата, о = 0,9.
Объём заторного аппарата можно также определить по количеству затираемого солода, принимая, что на 1000 кг сухого солода требуется 5…7 м 3 полного объёма современного заторного аппарата. Примем, что на 1000 кг одновременно перерабатываемого сырья требуется 6 м 3 полного объёма аппарата, тогда в соответствии с заданным G сол = 4000 кг потребуется:
м 3 . (1.2)
Выражая из формулы (1.1) необходимую производительность заторного аппарата получим:
Учитывая, что плотность заторной массы с = 1081 кг/м 3 [1]:
Диаметр корпуса заторного аппарата равен:
Высота выпуклой части наружной поверхности днища:
Радиус кривизны в вершине днища R дн = D = 3,47 м.
Объём цилиндрической части заторного аппарата:
Сопоставим полученную высоту с конструктивным требованием:
Н ц незначительно отличается от H' ц , значит расчёт можно считать достоверным.
Площадь поверхности жидкости в аппарате вычисляется по формуле:
Площадь сечения вытяжной трубы равна:
Коэффициент формы днища заторного аппарата:
где d 0 - диаметр отверстия для спуска затора. Примем d 0 = 0,2 м [1], тогда
Находим толщину стенки днища по формуле:
где Р - наружное избыточное давление, МПа;
[у] - допускаемое напряжение при сжатии, МПа;
ц - коэффициент прочности сварного шва, ц=1;
С - прибавка к расчётной толщине, С = 0,002 м.
Обычно оптимальными для заторных аппаратов являются рабочее давление Р = 0,245 МПа и допускаемое напряжение при сжатии для стенки, изготовленной из стали 3 [у] = 10 МПа, тогда:
Проверяем условие справедливого расчёта толщины стенки днища:
значит условие выполняется и расчёт можно считать достоверным.
По рассчитанным размерам для массы перерабатываемого солода G сол = 4000 кг выбираем стандартный заторный аппарат типа ВКЗ-5, техническая характеристика которого представлена в таблице 1 [1].
Таблица 1 - Техническая характеристика заторного аппарата ВКЗ-5
Количество одновременно затираемого сухого солода, кг
Поверхность нагрева сферического днища, м 2
2 Расчёт площади поверхности теплопередачи
При расчёте площади поверхности теплопередачи заторного аппарата определяют тепловой поток при наибольшей тепловой нагрузке, которая наблюдается при нагревании заторной массы [1]. В этом случае необходимое количество теплоты для нагревания заторной массы Q (кДж) определяется по формуле:
где G зат - масса нагреваемого затора, кг;
С зат - удельная теплоёмкость заторной массы, кДж/(кг·К);
t зат.к и t зат.н - конечная и начальная температуры заторной массы, о С.
Удельная теплоёмкость заторной массы равна:
где С в - удельная теплоёмкость воды, С в = 4,19 кДж/(кг·К);
С сол - удельная теплоёмкость солода, кДж/(кг·К).
По классической технологии для настойного способа затирания расходуется 400 литров воды на каждые 100 кг солода, то есть G в = 4G сол .
Удельная теплоёмкость солода равна:
где С 0 - удельная теплоёмкость сухих веществ солода, С 0 = 1,42 кДж/(кг·К);
Обычно солод, поступающий на затирание, имеет влажность 3…5 %, примем W сол = 3 %, тогда
Общее количество получаемой заторной массы равно:
Тогда количество теплоты, необходимое для нагревания заторной массы будет равно по формуле (2.1):
Необходимая площадь поверхности нагревания (теплопередачи) заторного аппарата (м 2 ), исходя из определённой скорости нагревания:
где К Н - коэффициент теплопередачи при нагревании заторной массы, кВт/(м 2 ·К);
Дt Н - средняя разность температур между обменивающимися средами, о С;
ф Н - продолжительность нагревания, с, ф Н = 14400 с.
Давление насыщенного пара, применяемого для нагревания затора:
При данном давлении температура насыщения пара по уравнению интерполяции будет равна:
По условию задания пар отводится при температуре насыщения, то есть t н.п = t к.п = 138 о С.
Средняя разность температур между обменивающимися средами равна:
Коэффициент теплопередачи К N при нагревании заторной массы равен:
где б 1 и б 2 - соответственно коэффициенты теплоотдачи от горячего теплоносителя (греющего пара) к стенке паровой рубашки и от поверхности паровой рубашки к заторной массе, Вт/(м 2 ·К);
r загр1 и r загр2 - термические сопротивления загрязнений со стороны греющего пара и затора соответственно;
д - толщина стенки паровой рубашки, то есть толщина листовой стали, м, д = 0,012 м;
л ст - теплопроводность материала стенки, Вт/(м·К), теплопроводность стали 3 л ст = 46,5 Вт/(м·К).
Коэффициент теплопередачи от греющего пара к стенке находим по формуле [1]:
где С п - коэффициент пропорциональности, для вертикальной стенки С п = 0,533;
л - коэффициент теплопроводности конденсата, Вт/(м·К);
с конд - плотность конденсата, кг/м 3 ;
м - коэффициент динамической вязкости конденсата, Па·с;
r - скрытая теплота парообразования, Дж/кг;
Н ст - высота стенки, м, Н ст = 2,4 м;
t п и t ст - температура пара и стенки паровой рубашки, о С.
Величины л, с конд и м принимают по средней температуре плёнки конденсата:
Температура стенки рассчитывается из следующего допущения [3]:
Величину r принимают при температуре насыщенного пара t н.п = 138 о С.
Коэффициент теплоотдачи от поверхности паровой рубашки к затору б 2 находим по формуле [4]:
где Nu - определяемый критерий теплообмена Нуссельта, который равен:
где Re меш - критерий Рейнольдса мешалки заторного аппарата;
м зат и м ст - коэффициенты динамической вязкости заторной массы при средней температуре и при температуре стенки аппарата соответственно, Па·с.
Для рассчитываемого заторного аппарата ВКЗ-5 выбираем мешалку типа лопастная, основные размеры которой приведены в таблице 2 [5].
Таблица 2 - Характеристика мешалки для заторного аппарата ВКЗ-5
Тогда критерий Рейнольдса мешалки можно вычислить по формуле:
где n частота вращения мешалки, с -1 , n = 0,52 с -1 .
Вязкость затора определяем как вязкость суспензии, состоящей из дробленого солода и воды:
где м в - коэффициент динамической вязкости воды, Па·с;
V т.ч - объём твёрдых частиц солода в заторной массе, м 3 ;
V см - общий объём суспензии, м 3 .
Для классического настойного способа затирания [1] V т.ч /V см = 0,33.
При средней температуре Дt'= 0,5·(t ст + t ср.з ) = 0,5·(133+87,5) = 110 о С м в = 0,256·10 -3 Па·с. Тогда
Согласно формуле (2.17) критерий Рейнольдса мешалки равен:
Критерий Прандтля находят по формуле:
где л зат - коэффициент теплопроводности затора, при средней температуре Дt'= 110 о С, Вт/(м·К), который находится методом экстраполирования по рисунку 1.
Из рисунка 1 видно, что при температуре 110 о С л зат = 0,605 Вт/(м·К).
Рисунок 1 - Зависимость коэффициента теплопроводности затора от температуры.
Коэффициент динамической вязкости при температуре стенки аппарата t ст = 133 о С:
А значит критерий Нуссельта равен, исходя из формулы (2.13):
Термические сопротивления загрязнений со стороны горячего и холодного теплоносителей принимаем [3]:
Коэффициент теплопроводности при нагреве заторной массы равен тогда согласно формуле (2.8):
Исходя из проделанных выше расчетов определяем необходимую площадь поверхности нагревания заторного аппарата по формуле (2.5)
Расход пара в аппарате определяем из уравнения теплового баланса:
где D п - расход греющего пара, кг;
W вып - количество выпариваемой влаги, кг;
i п , i вт , i к - соответственно удельная энтальпия греющего пара, вторичного пара и конденсата, кДж/кг;
Q пот - потери теплоты в окружающую среду, кДж;
С вып - теплоёмкость воды при температуре кипения затора, кДж/(кг·К), С вып = 4,23 кДж/(кг·К);
При настойном способе затирания количество выпариваемой влаги составляет 2 % от массы затора, то есть
При температуре насыщенного водяного пара (греющего пара) t н.п = 138 о С:
Давление вторичного пара Р бар = 0,1033 МПа, тогда
Потери теплоты в окружающую среду Q пот рассчитываются по формуле:
где б об - коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, Вт/м 2 ·К;
t' ст , t возд - температуры стенки аппарата и воздуха соответственно, о С.
Для зимнего периода работы, когда потери тепла в окружающую среду максимальны, примем t возд = 15 о С.
По технике безопасности температура стенки не должна превышать 40 о С [2], то есть t' ст = 40 о С. Тогда согласно формуле (3.5):
Общий расход греющего пара с учётом потерь в окружающую среду по (3.2):
Удельный расход пара на 100 кг зернопродуктов равен:
4 Расчёт мощности электродвигателя мешалки
Поскольку Re меш > 50 (Re меш = 122,5·10 5 ), то режим движения можно считать турбулентным. Для лопастной мешалки установлена следующая зависимость между критериями мощности и Рейнольдса [1] для турбулентного режима:
Поправочные коэффициенты, которые влияют на мощность привода мешалки, определяются следующими выражениями:
где б - коэффициент, учитывающий отношение D/d м для лопастной мешалки, б = 3,0;
Н ап = Н ц + h дн + h кр = 2,4 + 1,2 + 0,72 = 4,32 м ; (4.4)
где в - коэффициент, учитывающий отношение b/d м для лопастной мешалки, в = 0,25.
Критерий мощности для перемешивания заторной массы равен:
Мощность, требуемая для перемешивания в аппарате равна:
С учётом КПД передачи и сопротивлений, возникающих в аппарате при движении затора, мощность электродвигателя:
где f г - коэффициент сопротивления гильзы для термометра, f г = 1,1;
f тр - коэффициент сопротивления трубы для стягивания заторной массы, f тр = 1,2;
f ш - коэффициент, учитывающий шероховатость стенок аппарата, f ш = 1,1;
В данной работе был осуществлён расчёт заторного аппарата - неотъемлемой части такого технологического этапа пивоваренного производства, как приготовление сусла.
Спроектированный заторный аппарат имеет внутренний диаметр равный 4,8 м и рассчитан на единовременное затирание 5500 кг солода. Он соответствует стандартной модели заторного аппарата ВКЗ-5. По заданию же проекта затирается 4000 кг солода, а значит, сокращается расход греющего пара, он по итогам работы оказался равен 1937,9 кг. Также была выбрана мешалка типа лопастная с числом лопастей, равным двум. Данный тип мешалки прост в исполнении, хорошо подходит для перемешивания вязких смесей, какой является смесь солод - вода. Также мы рассчитали необходимую мощность для привода мешалки - 11 кВт.
В итоге можно сказать, что рассчитанный заторный аппарат пригоден для крупных заводов, так как позволяет затирать одновременно большое количество сухого солода. А в связи с этим экономятся производственные площади и время на технологическом этапе приготовления сусла.
1. Кретов И. Т., Антипов С. Т., Шахов С. В. Инженерные расчёты технологического оборудования предприятий бродильной промышленности. - М. : КолосС, 2004. - 391 с.
2. Антипов С. Т., Кретов И. Т., Остриков А. Н. и др. Машины и аппараты пищевых производств. - М. : Высш. шк., 2001. - Кн. 2. - 680 с.
3. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л. : Химия, 1987. - 576 с.
4. Кавецкий Г. Д., Васильев Б. В. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М. : КолосС, 2000. - 551 с.
5. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры: справочник. - Л. : Машиностроение, 1970. - 752 с.
Характеристика пива, его свойства и особенности технологической схемы производства. Классификация заторного оборудования и требования, предъявляемые к нему. Тепловой, конструктивный и технологический расчеты заторного аппарата для мини-пивзавода. курсовая работа [153,7 K], добавлен 19.11.2014
Преимущества и недостатки применения нагревания "острым" паром и дымовыми газами. Расход "глухого" пара при непрерывном нагревании. Технология нагревания промежуточными теплоносителями и электрическим током. Особенности процесса и способы выпаривания. презентация [390,5 K], добавлен 29.09.2013
Сущность процесса передачи энергии в форме тепла, виды теплообменных аппаратов. Подбор теплообменного аппарата на базе расчетных данных. Ход процесса охлаждения жидкости с заданным расходом, если исходными материалами являются ацетон и скважинная вода. курсовая работа [202,5 K], добавлен 20.03.2011
Индекс для горячего теплоносителя и средняя движущая сила процесса нагревания. Расход теплоты с учетом потерь, объемные расходы этанола и пара. Определение максимального значения площади поверхности. Проверочный расчет теплообменника, запас поверхности. контрольная работа [43,0 K], добавлен 04.07.2010
Конструктивные особенности, назначение и условия работы аппарата. Определение размеров проката, развертки эллиптического днища и цилиндрической обечайки. Сборка свариваемых элементов. Выбор приспособлений и механизмов для проведения сварочных работ. курсовая работа [230,4 K], добавлен 22.04.2011
Определение поверхности теплообмена и конечных температур рабочих жидкостей. Расчетные уравнения теплообмена при стационарном режиме - уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Расчёт кожухотрубчатого и пластинчатого теплообменных аппаратов. курсовая работа [5,2 M], добавлен 03.01.2011
Проектирование теплообменного аппарата. Термодинамический и гидродинамический расчет. Теплофизические свойства теплоносителей, компоновка теплообменной системы. Определение потери давления горячего и холодного теплоносителя при прохождении через аппарат. курсовая работа [290,0 K], добавлен 19.01.2010
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



Заторный аппарат курсовая работа. Производство и технологии.
Практическая Работа По Теме Африка
Отчет по практике по теме Аналіз ТОВ АФ ім. Гагаріга Зміївського району Харківської області
Дипломная работа по теме Расчет производительности проходческого комбайна 1ГПКС
Курсовая работа по теме Разработка автоматизированной системы учета готовой продукции на предприятии (на примере ОАО 'Каравай')
Курсовая работа: Стили управления организацией
Реферат по теме Анемии
Реферат по теме Прийоми й техніки психосинтеза
Иностранные Диссертации
Русский Язык Егэ Сочинение Клише Шаблон
Курсовая работа: Система управленческого учета ЗАО "ОНХМ-2"
Доклад по теме К. Г. Паустовский
Реферат: Ненцы: культура и быт
Анализ Ликвидности Предприятия Курсовая
Сочинение На Марийском Языке Про Семью
Сочинение На Тему Андрей Гаврилович Дубровский
Реферат: Анализ методов управления персоналом на предприятии
Реферат: Куча тем по английскому языку для школы  . Скачать бесплатно и без регистрации
Сущность И Содержание Менеджмента Реферат
Реферат: Психологические аспекты объективности и предвзятости СМИ. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Кризис подросткового возраста
Формирование качества сыров - Маркетинг, реклама и торговля курсовая работа
Реализация принципа народности в воспитании - Педагогика курсовая работа
Совет Европы и Азербайджан - Международные отношения и мировая экономика курсовая работа