Расчет количества автоклавов

1. Количество банок, вмещаемых в одну сетку автоклава:

 

, где

 

d_c – диаметр сетки автоклава, 945 мм;

d_б – диаметр банки (наружный): для банки № 3 – 102,3 мм; для банки № 8 – 102,3 мм («Металлические банки» ГОСТ 5981-88).

а – отношение высоты сетки к высоте банки (применяется наименьшее целое число).

h_c – высота сетки, 700 мм;

h_б – высота банки №3 – 39,2 мм, № 8 – 53,8 мм ГОСТ 5981 – 88).

 

Для банки № 3 Для банки № 8

а = 17а = 13

Для банки № 3

Для банки № 8

Время заполнения одной сетки:

ж/б №3

 мм

ж/б №8

мм

Максимально допустимая продолжительность выдержки укупоренных банок до их стерилизации составляет 30 мин. Поэтому можно выбрать двухсетчатый автоклав. Время заполнения 2-х сеток банками составляет:

Для ж/б №3 – 27,6 мин, для ж/б №8 – 30 мин.

3. Количество банок, загруженных в автоклав:

банка №3

n _б= 2 ∙ 1141 = 2282 банки.

банка №8

n _б= 2 ∙ 873 = 1746 банок.

4. Продолжительность полного цикла работы автоклава:

τ_общ = τ₁ + τ₂ + τ₃ + τ₄ + τ_5;

τ₁ – время загрузки сеток автоклава (10 мин).

τ₂ – время повышения температуры и давления (15 мин.)

τ₃ - время собственно стерилизации для линии:

«Килька»  

«Сельдь»

«Ставрида»

τ₄ – время уменьшения давления и охлаждения (20 мин.)

τ₅ - время время разгрузки, 10 мин.

τ_общ = 90 мин («Килька»)

τ_общ =135 мин («Сельдь»)

τ_общ =115 мин. («Ставрида»)

4. Производительность автоклава

5. Количество необходимых автоклавов

(для «Кильки» и «Сельди» выбираем 6 автоклавов)

 («Ставрида»)

 

Расчет загрузочного транспортера

1. Производительность транспортера определяется по формуле:

 

G = 3,6 g B v, где

 

В – ширина ленты транспортера, 0,6 м;

v – скорость ленты, 0,25 м/с;

g – удельная нагрузка на транспортерную ленту (при загрузке рыбы в один слой), 5 Н/м²

G = 3,6 ∙ 5 ∙ 0,6 ∙ 0,25 = 2,7 т/час.

2. Мощность электродвигателя (при Н = 0) для привода ленточного транспортера с роликовыми опорами:

 

N = k₂ /1,36 η (7,4 ∙k₁ ∙L ∙v/10000 + 2 ∙G ∙L/10000), где

 

G – производительность транспортера, т/час;

L – длина транспортера, 10 мин;

η – к.п.д. привода (η = 0,7-0,9);

k₁, k₂ - опытные коэффициенты, учитывающие длину и ширину транспортера

N = 1,25 /0,8 ∙ 1,36 (7,4 ∙ 36 ∙10 ∙0,25/10000 + 2 ∙2,7 ∙10/10000) = 0,1 кВт

Подбираем электродвигатель мощностью 0,4 кВт АО2 (АОЛ2)-11-6 с частотой вращения 915 об/мин.

Частота вращения приводного шкива транспортера:

N= 60 ∙ v / πd = 60 ∙ 0,25 / 3,14 ∙ 0,36 = 13,3 об/мин, где

d – диаметр приводного шкива транспортера, 0,36 м

суммарное передаточное число i = 915/ 13,3 = 69

Выбираем червячный одноступенчатый универсальный редуктор Ч-63 (передаточное число 80); допускаемый крутящий момент на тихоходном валу 83,385 Н ∙м; масса редуктора – 13,2 кг.

 

Тепловой расчет автоклава

Тепловой расчет автоклава АВ-2 приведен в примере стерилизации консервов жестебанка №3.

- температура продукта в банках до стерилизации t₃ = 60^оС

- температура продукта в банках после стерилизации t₃ = 40^оС

- охлажденной водыt₃ = 18^оС

- давление пара до дросселирующего устройства его сухости х = 0,950,4 МПа

- формула стерилизации

- количество банок №3 в автоклаве – 2282 шт.

А. Первый период работы автоклава

1. Тепло, расходуемое на нагрев автоклава

Q = G₁C₁ (t₂ + t₁) = 1032 ∙ 0,482 (120-35) = 42281 кДж,

где G₁ - масса автоклава, 1032 кг.

C₁ – удельная теплоемкость стали 0,482 кДж/кг ∙К

t₂ - начальная температура автоклава после стерилизации 35^оС

t₁ - температура стерилизации; 120^оС

2. Тепло на нагрев сеток:

Q = G₂C₁ (t₂ + t₁) = 2 ∙ 50 ∙ 0,482 (120-25) = 4580 кДж,

Где G₂ - масса сеток; кг, масса одной сетки 50 т

t₂ - температура сетки приравнена к температуре воздуха и принята равной 25^оС

3. Тепло, на нагрев банок

Q₃ = G₃C₁ (t₂ + t₃) = 98,1 ∙ 0,482 (120-60) = 2837 кДж,

где G₁ - удельная теплоемкость сетки 0,482 к Дж/кг К,

C₃ – масса банок 2282 ∙ 0,043 = 98,1 кг

t₂ - начальная температура банок, принимается равной температуре продукта 60^оС

t₁ - температура стерилизации; 120^оС

4. Расход тепла на нагрев продукта

Q₄ = G₄C₄ (t₃ + t_н) = 571 ∙ 0,356 (120-60) = 121966 кДж,

C₄ – масса продукта 2282 ∙ 0,25 = 571 кг

5. Потери тепла в окружающую среду:

Q₅ = F_АВТ ∙ τ₂ ∙ α₀ ∙(t_ст + t_возд) ∙ 0,001 = 6,5 ∙ 900 ∙ 10,66 ∙ (38,75-25) ∙0,001 =

= 857 кДж

где: F_АВТ - поверхность автоклава 6,5 м₂

τ₂ - продолжительность подогрева 900 с.

t_ст - температура наружней стенки автоклава

 (с учетом изоляции)

α₀ = 10,66 Вт/м²к

α₀ = 9,7 + 0,07 ∙(t_ст + t_возд) = 9,7 + 0,07 (38,75-25) = 10,66 Вт/м²∙к

t_возд – температура воздуха в цехе, 25^оС

α₀ – суммарный коэффициент теплоотдачи

6. Общий расход тепла

Q_общ = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ = 42281 + 4580 + 2837 + 121966 + 857 = 172521 кДж

7. Расход пара во время первого этапа автоклава

i - удельное теплосодержание пара до редуктора при давлении 0,4 Мпа и степени сухости х = 0,95 равно 2672 кДж/кг.

i _К- удельная энтальная конденсата при стерилизации консервов в воде

502 кДж/кг

8. Часовой расход пара в первый период работы автоклава

Б. Второй период работы автоклава

9. При втором периоде работы автоклава тепловая энергия расходуется только на компенсацию потерь тепла в окружающую среду: это количество тепла определяется по следующей формуле:

Q₆ = F_АВТ ∙ τ₃ ∙ α₁ ∙(t_ст + t_возд) ∙ 0,001

τ₂ - продолжительность собственно стерилизации, 3600 сек.

t_ст - температура наружней стенки автоклава с учетом изоляции

 (с учетом изоляции)

α₁ - суммарный коэффициент теплоотдачи, 12,15 Вт/м²к

α₁ = 9,7 + 0,07 ∙(60 + 25) = 12,15 Вт/м²∙к

t_возд – температура воздуха в цехе, 25^оС

α₀ – суммарный коэффициент теплоотдачи

График работы автоклавного парка

Δτ = 25 мин.

№ цикла	№ автоклава	Начало загрузки	Конец загрузки	Конец подогрева	Конец стерили-зации	Конец охлаж-дения	Конец выгрузки
1	1	8,00	8,10	8,25	9,25	9,45	9,55
2	2	8,25	8,35	8,50	9,50	10,10	10,20
3	3	8,50	9,00	9,15	10,15	10,35	10,45
4	4	9,15	9,25	9,40	10,40	11,00	11,10
5	5	9,40	9,50	10,05	11,05	11,25	11,35
6	1	10,05	10,15	10,30	11,30	11,50	12,00

 

Расход воды на охлаждение консервов

t₀ – начальная температура воздуха в цехе, 18^оС

t_с – температура стеилизации, 120^оС

t_к – конечная температура продукта, 40^оС

t'_к = t_r – 5^оС = 35^оС

G' – масса автоклава, сеток, банок, конденсата = 1315 кг.

С_пр – приведенная удельная теплоемкость

Q₆ = 0,001 ∙6,5 ∙ 12,15 ∙ (60-25) = 9950

10. Расход пара за второй период работы автоклава:

i_к = i"_к – удельная энтальная конденсата, 502 кДж/кг

Часовой расход пара

11. Общий расход пара за один цикл работы автоклава:

D = D₁ + D₂ = 80 + 4,6 = 84,6 кг

12. Общий часовой расход пара:

D_rобщ = D'₁ + D'₂ = 320 + 4,6 = 324,6 кг

12. Расход пара в смену 17 циклов

13. 84,6 ∙ 17 = 1438,2 кг смену

83 – число банок в минуту

2282 – число банок в автоклаве

14. Среднечасовой расход пара

D_ср.час = D'₁ + 2D'₂ = 329 кг/час (см. график)