Проектування спірального теплообмінника для підігріву бульйону - Курсовая работа

Будь технологічний процес, незважаючи на відмінність методів, являє собою ряд взаємоповязаних типових технологічних стадій, що протікають в апаратурі певного класу. Однак високі вимоги до якості продукції, ефективності виробництва, зниження його енерго-і матеріалоємності, охорони навколишнього середовища визначали специфіку, що відрізняє ці технологічні стадії отримання харчових продуктів та апаратурно-технологічне оформлення від подібних процесів в інших галузях народного господарства. Технологічний процес у харчовій технології необхідно аналізувати, розрахувати його, визначити оптимальні параметри, розробити та розрахувати апаратуру для його проведення.Теплота (кількість теплоти ) - енергетична характеристика процесу теплообміну, яка визначається кількістю енергії, що віддається або одержуваної в процесі теплообміну. До них відносяться процеси нагрівання, пастеризації, стерилізації, охолодження, конденсації, випаровування і т. п. Середа з більш високою температурою, що віддає при теплообміні теплоту, називається гарячим теплоносієм, середа з більш низькою температурою, яка сприймає теплоту, називається холодним теплоносієм (холодоагентом ).Наприклад, гріюча рідина надходить в апарат через патрубок С, протікає по спіралі і покидає апарат через осьовий патрубок D, а рідина, яка нагрівається надходить в апарат через осьовий патрубок А і залишає його після протікання через спіраль у протитокі середовища, що нагріває через патрубок В. Для організації паралельного руху потоків, середовище, що нагрівається повинно надходити через патрубок В і залишати апарат через патрубок А. Вибір цієї конструкції виправданий, наприклад, в тому випадку, коли одна із середовищ створює значні проблеми при виборі прокладок ущільнювачів, або коли використання одного середовища вимагає часте проведення чистки за допомогою механічних засобів або агресивних засобів для чищення. Ця конструкція застосовується в конденсаторах, в основному при зниженому тиску, при цьому значний обсяг потоку пари пускають через великі поперечні перетину спіралей (уздовж осей спіралей). Для теплообміну між парою і рідиною, що конденсується використовують вертикальні спіральні теплообмінники; такі теплообмінники застосовують як конденсатори і парові підігрівачі для рідини.Перевагами способу є простота конструкції установок, їх обслуговування та регулювання параметрів технологічного процесу, невеликі розміри установок, незначна енергоємність і споживання пара, більший вихід вихідного продукту в порівнянні з іншими способами і можливість отримання цільного вихідного продукту з бульйону. Він не має недоліків, характерних для прямої сушки, а при використанні під пресових бульйонів забезпечує досить високий вихід борошна з підвищеним вмістом протеїну. Розварена маса подається в гвинтовий прес, де відбувається часткове видалення рідкої частини (під пресового бульйону). Твердий залишок (жом ), що містить 50-55 % води, направляють на сушку, де доводять вміст води в продукті до 8-10 %. Та, що залишилася після пресування розкипіла маса рідкої частини (під пресовий бульйон ) направляється на відділення великих щільних частинок, які змішують з жомом і направляють в сушарку.Спроектувати спіральний теплообмінник для нагрівання G, кг/с, продукту від початкової температури тбн до кінцевої тбк теплоносієм з початковою температурою ткдн і кінцевої температурою ткдк. Початкова температура бульйону тбн = 15?CВизначаємо середню температуру продукту (бульйону) в підігрівачі: тм = 0,5(t2н t2к) тм = (15 94)/2 = 54,5 °С. З таблиці визначаються фізичні властивості бульйону при тм: ср = 3990 Дж/(кг*К), ? = 1322 кг/м3, ? = 0,48 Вт/(м*К), ?2 == 0,84*10-4 м2/с По таблиці по тиску водяної пари Р визначаємо характеристики насиченої пари: ентальпія пара ??= 2663,64 КДЖ/кг, теплота пароутворення r = 2274,27 КДЖ/кг. Задаємо швидкість руху продукту ? = (0,6-1,5), м/с: ?? = 1м/с. dвн = 2 мм. Уточнюємо швидкість руху продукту ? = 3600*G/2825* dвн2 * ?, м/с, ? = 3600*3,88 / 2825*(0,02)2 *1322= 9,35 м/с.З рівняння витрати рідини визначається висота каналів: Визначення числа витків і діаметра теплообмінника. Площа поверхні нагрівання визначається за висотою каналу та ефективною довжиною спіралі. h =V/?*b h(1)=0.0016/(0.2*0.008)=1 м h(2)=0.0016/(0.4*0.008)=0.5 м h(3)=0.0016/(0.6*0.008)=0.33 м h(4)=0.0016/(0.8*0.008)=0.25 м де L - довжина стрічки кожної спіралі, м; Звідки: Необхідна кількість витків для отримання ефективної довжини Le розраховується за формулою: де d =2*r1 - діаметр першого витка внутрішньої спіралі, м; Крок спіралі s визначається залежно від ширини каналу b і товщини стрічки спіралі ?ст.: Кількість витків: Зовнішній діаметр спірального теплообмінника визначається за формулою: де 2n - подвоєна кількість витків, округлених до цілого числа.Втрати теплоти в навколишнє середовище поверхнею апарата є обовязковою складовою теплового балансу будь-якого апарата, температура поверхні якого більша за температуру навколишнього середовища.

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

1.1 Теплообмінні процеси

1.2 Спіральні теплообмінники

1.3 Опис технологічної операції

РОЗДІЛ 2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

2.1 Тепловий розрахунок

2.2 Конструктивний розрахунок

2.3 Гідравлічний розрахунок

2.4 Розрахунок теплової ізоляції

РОЗДІЛ 3. Техніко-економічні показники