Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Для практических занятий по дисциплине





«Процессы и аппараты пищевых производств»

 

Направления: 260200 Производство продуктов питания из растительного сырья

260300 Технология сырья и продуктов животного происхождения

260600 Пищевая инженерия

 

Уфа 2006

Рекомендованы к изданию

методической комиссией факультета

пищевых технологий

 

Составитель: доцент Мартынов В. М.

 

Рецензент: профессор Алмаев Р. А.

 

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой «Технологическое оборудование животноводческих и перерабатывающих предприятий»

проф. Юхин Г. П.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

  Предисловие…………………………………………………………………...
Расчет резервуаров для хранения и тепловой обработки молока. Перемешивание барботажем…………………………………………...........  
Расчет трубопроводов………………………………………………………...
Расчет отстойника…………………………………………………………….
Расчет центрифуги………………………………………………………........
Расчет аэроциклона……………………………………………………………
Расчет молочных сепараторов………………………………………….........
Расчет фильтра………………………………………………………………..
Расчет мешалки……………………………………………………………….
Расчет теплообменника…………………………………………………........
Расчет выпарного аппарата………………………………………………......
Расчет сушильной установки…………………………………………………

Предисловие

Инженер пищевой промышленности должен не только знать устройство и принцип работы аппаратов, но и уметь анализировать и рассчитать процесс, определить параметры его протекания, а также рассчитать и разработать наилучшую конструкцию аппарата. Обоснованный выбор оборудования для осуществления различных процессов приводит к минимальным затратам энергии, сырья и материалов и имеет экономическую целесообразность, которая чаще всего выражается в минимуме приведенных затрат.

Рассмотрены решения прикладных задач, относящихся к основным процессам пищевой технологии: гидродинамическим, тепло и массообменным. Рассмотрены гидравлические расчеты пищевой аппаратуры, расчеты процессов разделения неоднородных систем в гравитационном и центробежном полях, перемешивания жидких сред, нагревания, охлаждения, выпаривания и сушки пищевых продуктов.

Материал каждой темы изложен в следующем порядке: вначале представлены теоретические основы процесса, основные расчетные формулы и методики расчетов параметров и показателей процесса, размеров аппарата и его основных узлов, а затем пример расчета конкретного процесса и аппарата. Расчеты выполнены для различных пищевых материалов применительно к конкретным условиям их обработки на пищевых предприятиях.

Представленные расчеты являются базовыми при решении задач многомерной оптимизации процессов и аппаратов пищевых производств и будут полезны для студентов при курсовом и дипломном проектировании.

1 Расчет резервуаров для хранения и тепловой обработки молока. Перемешивание барботажем

Резервуары для хранения молока бывают вертикальные и горизонтальные. Горизонтальные резервуары используются в помещениях с малой высотой потолка.

Рассмотрим два резервуара:

1) Цилиндрический резервуар   Объем равен V1 = π · r12 · l1. Площадь поверхности резервуара F1 = 2 · π · r12 + 2 π · r1 · l1 = 2 π · r1 (r1 + l1).
2) Резервуар со сферическими днищами   V2 = π · r2 2· l2 + 4/3 π · r23 = = π · r22 (l2 + 4/3 r2); F2 = 2 π · r2 · l2 + 4 π · r2 2= 2 π· r2 (l2 + 2 r2).  

 

Пусть V1 = V2 и r1 = r2 = r, тогда

,

так как

V1 = V2,

имеем

π · r2· l1 = π · r 2· l2 + 4/3 π r3; l1 = l2 + 4/3 r;

.

Определим оптимальные соотношения размеров:

l1 = ; F1 = 2 π · r12+ .

Минимальная площадь достигается при условии

;

4 π r13 = 2V1; r1опт = .

С учетом этого

V1 = 2 · π · r13; l1 опт = .

Таким же образом для второго резервуара:

l2 = ;

F2 = 2 π r2 ( )+4 π · = 8/3 π · + 4 π · =

= +4/3 π · ;

;

r2опт = ; V2 = 4/3 · π · r23 и l2 опт = 0.

То есть во втором случае исполнения резервуара имеем шарообразную его форму.

С учетом оптимальных размеров при равных объемах V1 = V2 имеем

V1 = 2 · π · r13 = V2 = 4/3 · π · .

Отсюда r2 = r1;

То есть площадь поверхности цилиндра больше чем у шара на 15% при условии, что объемы их равны.

Пропускная способность резервуара характеризует количество молока, которое проходит через резервуар за смену

М = V ,

где τсм , τц – время соответственно смены и одного цикла обработки молока в резервуаре, причем

τц = τн + τхр + τоп + τм,

где τн – время наполнения резервуара. Оно определяется производительностью насоса Мн и объемом V резервуара

τн =V/Mн;

τхр – время хранения (не более 12 ч.)

τоп – время опорожнения. В случае опорожнения резервуара самотеком это время можно определить следующим образом.

Рисунок 1.1 – Схема для расчета расхода жидкости через отверстие Расход жидкости через отверстие в дне сосуда ; где μ – коэффициент расхода (μ ≈0,7); f – площадь поперечного сечения сливного патрубка f = ; h – высота уровня жидкости, которая изменяется от Н до 0 (рисунок 1.1).

Элементарный объем равен

dV = – S dh,

где S – площадь поперечного сечения резервуара S = π D2/4.

оп = .

Проинтегрировав, имеем

τоп = – ,

т.е. продолжительность опорожнения резервуара при переменном напоре в два раза больше, чем при постоянном напоре (уровне жидкости в резервуаре).

τм – продолжительность мойки резервуара (τм ≈ 30 мин).

Количество теплоты в Дж, воспринимаемое молоком за время хранения, определяется по формуле

Q = m С (tк – tн),

где m = ρ V – масса молока;

ρ – плотность молока (= 1027 кг/м3);

tк , tнконечная и начальная температура молока;

С – удельная теплоемкость молока (при t = 5°С С = 3868 Дж/(кг·град);

(tк – tн) ≤ 2°С за 10 ч хранения при ∆ t = 24 °С.

Это тепло поступает из окружающей среды через стенки и подсчитывается по формуле

Q = к F ∆ tср ∙ τхр,

где к – общий коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2 град);

к = (4-7) Вт/ (м2 град) – для автоцистерн;

к = (1-1,5) Вт/ (м2 град) – для стационарных резервуаров;

F – поверхность теплопередачи;

∆ tсрсредняя разность температур между температурами сред по обе стороны стенки

∆ tср = tс ( tн + tк )/2,

где tс – температура окружающей среды.

Расчет мощности на перемешивание молока барботажем (сжатым воздухом) определяется по формуле

N = Gв∙ Р/η,

где Gв – расход сжатого воздуха в м3

Gв = q S,

где q – удельный расход воздуха, равный (0,4 - 1) м3/(мин∙м2) = (0,0067 – 0,0167) м/с;

S – площадь открытой поверхности молока;

Р – давление воздуха, Па

Р = ρ g H ηn,,

где ηn – коэффициент, учитывающий потери напора в сети (ηn = 1,2-2);

η – коэффициент полезного действия пневматического устройства (η=0,7-0,9).

Пример

Вертикальный резервуар для хранения молока имеет цилиндрическую форму D = 2,4 м, Н = 6,63 м. Начальная температура хранения молока tн = 5°С. Температура окружающей среды tс = 25°С. Диаметр сливного патрубка d = 76 мм. Время наполнения резервуара τн = 0,5 ч. Коэффициент теплопередачи к = 1,5 Вт/(м2·град). Время хранения молока τхр = 12 ч.

Вычислить объем резервуара V, площадь поверхности F, пропускную способность М, конечную температуру молока tк, мощность для перемешивания барботажем N.







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1273. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.03 сек.) русская версия | украинская версия