Файл: Оборудование.docx

Теплообменник типа «труба в трубе» (поз. 12)

Осахаренная масса охлаждается в теплообменнике типа «труба в трубе». По внутренней трубе движется масса по кольцевому сечению, между внутренней и наружной трубами движется вода. Движение массы и воды противоточные. Задачей расчета является определение охлаждающей воды и поверхности охлаждения.

Количество тепла, отводимого от охлаждаемой массы, Вт, определяем по формуле

Q = G_м ·c_м·(t₁ – t₂ )/3600 , (16)

где G_м – количество массы, кг/ч;

с_м – удельная теплоемкость массы, кДж/кг·град;

t₁ и t₂ – начальная и конечная температура массы, ºС.

Q=16522,2·3,63·(58–30)/3600=466,5 Вт

Расход охлаждающей воды определяем по формуле

W =Q/( t’₂ –t’₁ )·c’, (17)

где t’₂ – температура воды, уходящей из теплообменника, ºС; принимается температура на 10-15 ºС ниже температуры массы, поступающей на охлаждение;

t’₁ – температура воды, поступающей на охлаждение, ºС; принимается температура на 5 ºС ниже температуры, с которой масса уходит из теплообменника, температура массы после охлаждения равна температуре “складки”;

с’ – удельная теплоемкость воды; с’= 4,1868 кДж/кг·град;

W=466,5/4,1868(48–25)=4,85 кг/с

Поверхность охлаждения теплообменника, м²,определяем по формуле

F = Q/ к· Δt, (18)

где Q – тепловая нагрузка на теплообменник, Вт;

к – коэффициент теплопередачи, Вт/м²·град;

Δt – средняя разность температур при противоточном движении массы и охлаждающей воды, ºС.

Δt = (Δt_н – Δt_к)/2,3 lg,

Δt=(28-23)/2,3lg28/23=5/0,196=25,5 ºС

Коэффициент теплопередачи от массы к воде, Вт/м²·град, определяем по формуле

к =, (19)

где α1– коэффициент теплоотдачи от массы к стенке внутренней трубы, Вт/м² · град;

α2 – коэффициент теплоотдачи от стенки внутренней трубы к охлаждающей воде, Вт/м²·град;

λ – коэффициент теплопроводности материала труб теплообменника (для стали 58), Вт/м²·град;

δ – толщина стенки трубы, м (δ = 0,004м).

Критерий Рейнольдса для массы, протекающей по внутренней трубе, определяем по формуле

Re = w · d /ν , (20)

---

где d – внутренний диаметр трубы, по которой течет масса, м;

w – скорость течения массы по трубе, м/с;

ν – коэффициент кинематической вязкости массы, м·с/м².

Re =0,081·0,18/0,7·=20828,6

W=4·V_м/3600·1024·2π·d²=4·6931,2/3600·1024·2·3,14·0,081² = 0,18 м/с

Критерий Нуссельта определяем по формуле

Nu==0,008·=3,16,

где Pr=μ·l/λ=0,7·/2,4=0,001 Вт/м·К,

λ=0,3·=0,3·=2,4 Вт/м·К,

Μ=1/(0,19/М1+0,81/М2)=1/(0,19/342+0,81/18)=21,9

где С_м – теплоемкость массы, равная 3,64 кДж/кг·К;

ρ – плотность, кг/м³,

М – средняя молекулярная масса жидкости,

М1 и М2 – молекулярные массы мальтозы и воды.

= 410,32

Re=w·dэ·ρ/μ=72411,4

dэ==(0,18² – 0,089²)/0,089=0,275м ,

где dн – наружный диаметр внутренней трубы,м;

D – внутренний диаметр наружной трубы, м;

Dэ – эквивалентный диаметр кольцевого сечения трубы теплообменника,м. Тогда

К= Вт/м²·град

Техническая характеристика теплообменника (при одноступенчатом вакуум-охлаждении) указана в таблице 10.

Таблица 10 – Техническая характеристика теплообменника «труба в трубе»

Поверхность, м2	72
Диаметр труб, мм	89 х 4; 188 х 4
Количество, шт.	1

Насос (поз. 4)

Выбираем насос, исходя из объема сборника для ферментных препаратов. Техническая характеристика представлена в таблице 11.

G = 1,6/24=0,067 м³/ч

Таблица 11 – Техническая характеристика насоса ОНВ-1

Производительность, м3/ч	0,7
Мощность электродвигателя, кВт	1,1
Продолжение таблицы 11
Длина, мм	955
Ширина, мм	250
Высота, мм	300
Давление, МПа	0,5
Диаметр, мм	50

---

Емкость для ферментов (поз. 5)

Принимаем емкость со следующими техническими характеристиками, приведенными в таблице 12.

Таблица 12 – Техническая характеристика емкости для ферментов

Объем, м3	1,6
Мощность установленного электродвигателя	1,5
Частота вращения мешалки, об/мин	50
Масса, кг	1112
Габаритные размеры, мм	2800 х 1962 х 1660

Сборник для антисептика (поз. 6 )

Принимаем емкость для антисептика с учетом суточной потребности в формалине (таблица 13).

Таблица 13 – Техническая характеристика сборника для антисептика

Объем, м3	1
Масса, кг	950

Маточник для размножения посевной культуры дрожжей (поз. 13)

Маточник предназначен для выращивания чистой культуры дрожжей, применяемых при сбраживании сусла. Объем маточника принимают равным 20 % от объема дрожжанки. Устанавливают в дрожжевом отделении.

Аппарат цилиндрической формы со съемной эллиптической крышкой и приваренным эллиптическим днищем. Снабжен рубашкой, в которую подается пар при стерилизации сусла и вода для последующего охлаждения сусла. В верхней крышке предусмотрен люк диаметром 500 мм. Снабжен патрубками и гильзами, необходимыми для ввода и отвода сред, участвующих в процессе, и установки приборов контроля за параметрами.

Маточник изготавливается в виде цилиндра с соотношением диаметра к высоте 1:1. Рабочий объем при коэффициенте заполнения 0,7 должен составлять 1-1,5 % от объема среды в головном бродильном аппарате.

Таблица 14 – Техническая характеристика маточника для размножения дрожжей

Общий объем,м3	3,5
Количество, шт.	1

---

Принимаем диаметр маточника 600 мм, тогда высота цилиндрической части маточника будет равна

1,4· D=600·1,4=840 мм

высота конусной крышки

0,1·D=0,1·600=60 мм

высота конусного днища

0,14·D=0,14·600=84 мм

Общая высота маточника равна

840+60+84=984 мм

Сборник питательных солей (поз. 15)

Принимаем сборник с техническими характеристиками, указанными в таблице 15.

Таблица 15 – Техническая характеристика сборника питательных солей

Диаметр, мм	400
Высота, мм	600
Частота вращения мешалки, об/мин	40
Мощность электродвигателя, кВт	1,5

Сборник серной кислоты (поз. 14)

Сборник серной кислоты, используемой для подкисления сред в бродильном отделении, имеет цилиндроконическую форму и снабжен плоской крышкой. Для замера дозируемой среды установлен указатель уровня, к которому при монтаже аппарата крепится рейка с делениями. Аппарат снабжен патрубками для ввода кислоты и отвода воздуха из нее.

Таблица 16 – Техническая характеристика сборника серной кислоты

Общий объем, м3	0,625
Рабочий объем, м3	0,5
Диаметр, мм	400
Высота цилиндрической части, мм	500
Масса без продукта, кг	95

---

Дрожжанка (поз. 16)

Предназначена для размножения дрожжей, передаваемых затем в возбраживатель. Рабочая часть аппарата имеет змеевик, который используется для подачи в него греющего пара при стерилизации среды с последующей подачей воды для охлаждения стерилизованного сусла. Аппарат снабжен штуцерами для подвода и отвода сред, участвующих в процессе работы.

Общий объем аппарата принимается равным 25-30 % объема дрожжегенератора. Конструктивные решения дрожжевого аппарата рассчитываются, исходя из соотношения диаметра к высоте 1:1,25. Степень заполнения аппарата – 0,65.

Таблица 17 – Техническая характеристика дрожжанки

Общий объем, м3	18
Диаметр, мм	2300
Количество, шт.	3

Насос для перекачивания дрожжей (поз. 17)

Принимаем к установке насос с техническими характеристиками, указанными в таблице 18.

Таблица 18 – Техническая характеристика насоса для дрожжей

Производительность, т/ч	25
Напор, Н/м2	2,2·105
Диаметр патрубка, мм всасывающего нагнетательного	104 75
Диаметр рабочего колеса, мм	300
Мощность электродвигателя, кВт	2,8
Частота вращения, об/мин	1440

Возбраживатель (поз. 18 )

В возбраживателе протекает накопление большой массы производственных дрожжей до 50 % объема бродильного чана.

Аппарат должен иметь объем, равный 40 % от объема головного бродильного аппарата. Высота цилиндрической части дрожжегенератора принимается в 1,2 раза больше его диаметра, степень заполнения аппарата – 0,8.

---