Розрахунок вакуум-випарних апаратів МЗС-320 для виробництва консервів «Чорна смородина, протерта з цукром»

Вихідні данні для розрахунку [30]:

Рецептура консервів: 557 кг 12%-ної протертої маси на 443 кг цукру. Продукт поступає на уварювання при температурі 20ºС.

Масова частка сухих розчинних речовин в готовому продукті - 50%.

Повна місткість апарату - 2 м³, робоча - 1 м³, маса продукту - 557 + 443 = 1000 кг.

Тиск гріючої пари - 0,2 МПа, площа поверхні нагрівання - 3,66 м². Маса внутрішньої частини апарату - 1300 кг, парової оболонки - 400 кг. Робочий тиск в апараті 21-34 кПа. Приймаємо 25 кПа і температуру 65ºС. Тиск пари в паровій сорочці 0,2 МПа. Параметри пари: t = 120,2^ºС (див. додаток В), кг/м³, і_п = 2706,9 кДж/кг, і_к = 504,7 кДж/кг.

Вміст сухих речовин в суміші:

І фаза - підігрівання до 65ºС

1.1. Розраховуємо витрати тепла на нагрівання парової оболонки апарата:₁ = 400 × 0,481 × (120 - 20) = 19240 кДж.

. Розраховуємо витрати тепла на нагрівання внутрішньої частини аппарата.

Кінцеву температуру внутрішньої частини апарата визначають як:

ºС₂ = 1300× 0,481× (92,5 - 20) = 45334 кДж.

1.3. Розраховуємо витрати тепла на нагрівання суміші до 65ºС:

Згідно розрахунку с_сум. = 50,9%.

с_пр. = 0,04187× (100-0,66×Х) = 0,04187× (100-0,66×50,9) =2,78 кДж/кг·град₃ = 1000 × 2,78 × (65 - 20) = 125100 кДж

. Розраховуємо загальні витрати тепла в I фазі з урахуванням компенсації 3% втрат на нагрівання навколишнього середовища:_заг.₁₁ = (19240 + 45334 + 125100) × 1,03 = 195364,2 кДж.

. Розраховуємо тривалість нагрівання продукту в I фазі з рівняння теплового потоку.

Середній перепад температур ∆t_сер. розраховують залежно від відношення ∆t_м /∆t_б. Якщо це відношення більше 2, то ∆t_сер. розраховують як середнє логарифмічне, якщо менше 2, то ∆t_сер. розраховують як середнє арифметичне.

∆t_б визначається як:

 

∆t_б = t_пари - t_пр.поч. = 120 - 20 = 100ºС

 

∆t_м визначається як:

 

∆t_м = t_пари - t_пр.кін = 120 - 65 = 55ºС

 

Так як

 

< 2

 

. Розраховуємо витрати пари в Iфазі

. Розраховуємо інтенсивність витрати пари в період нагрівання:

ІІ фаза - деаерація

В другій фазі суміш протертої маси і цукру піддають деаерації при тиску 21-34 кПа і температури 65ºС, тривалістю 10 хв. у відповідності до чинної технологічної інструкції.

ІІІ фаза - підігрівання до 75ºС

. Розраховуємо витрати тепла на нагрівання корпусу вакуум-апарата:

ºС₄ = 1300× 0,481× (97,5 - 92,5) = 3126,5 кДж.

3.2. Розраховуємо витрати на нагрівання суміші до 75ºС:₅ = 1000× 2,78× (75 - 65) = 27800 кДж

. Розраховуємо витрати тепла на підігрівання з урахуванням 3% втрат в навколишнє середовище:_заг. = (3126,5 + 27800) ×1,03 = 31854,3 кДж.

. Розраховуємо тривалість підігрівання:

∆t_б = 133 - 65 = 68ºС

∆t_м = 133 - 75 = 58ºС

тому ∆t_сер визначаємо як

ºС

3.5. Розраховуємо витрати пари в I фазі:

. Розраховуємо інтенсивність витрати пари в період нагрівання:

3.7. Розраховуємо діаметр паропроводу розраховуємо за найбільшою інтенсивністю витрати пари в І фазі. Швидкість руху пари в трубопроводі 30-40м/с. Приймаємо 40 м/с.

За ГОСТ 3262 вибираємо діаметр 70 мм (зовнішній).

. Визначаємо час розвантаження вакуум-апарату за продуктивністю фасувального автомата і масою нетто консервів. Наприклад, продуктивність фасувального автомата 125 банок за хвилину місткістю 0,3 дм³, масою нетто - 370г:

Приймаємо 22 хв.

. Тривалість завантаження і змішування приймаємо по 10 хв. Цикл роботи вакуум-апарата показаний в таблиці 4.3.

 

Таблиця 4.3

Фази		Найменування процесу	Тривалість, хв.
2 фаза 3 фаза	τ1 τ2 τ3 τ4 τ5 τ6 τ7 τ8	Завантажування Змішування Підігрівання до 65^0С Створення вакууму Деаерація Порушення вакууму Підігрівання до 75ºС Вивантаження	10 10 10 (розрахунковий) 5 10 (згідно ТІ) 5 2 (розрахунковий) 22 (розрахунковий)
		Всього	74 хв.

 

.Розраховуємо необхідну кількість вакуум-апаратів за продуктивністю лінії:

Приймаємо 2 апарати.

. Розраховуємо інтервал завантаження:

Графік роботи вакуум-апаратів зображений у таблиці 4.4.

 

Таблиця 4.4 Графік роботи вакуум-апаратів

Процес	Час початку (закінчення) операції, год.-хв.
	№1	№2	№3
Завантажування Змішування Підігрівання до 65ºС Створення вакууму Деаерація Порушення вакууму Підігрівання до 75ºС Вивантаження Вивантаження (кінець)	8-00 8-10 8-20 8-30 8-35 8-45 8-50 8-52 9-14	8-45 8-55 9-05 9-15 9-20 9-30 9-35 9-37 9-59	9-30

 

Розрахунок площ