Основы расчета теплообменных аппаратов и станций для приготовления сахарных сиропов и карамельной массы

 Основы теплотехнических расчетов

При определении расхода теплоносителя (пара) и величины поверхности нагрева теплообменника обычно составляются расчетные уравнения тепло­вого баланса и теплопередачи.

Общее количество тепла, затрачиваемого на нагрев, растворение продукта и выпаривание влаги, с учетом потерь тепла в общем виде выражается формулой (в Дж)

image001

 (1-9)

где Q1, Q2, Q3 — соответствующие статьи расхода полезного тепла, затрачиваемого на нагрев, растворение и выпаривание составных частей продукта, Дж;

Qп — потери тепла наружной поверхностью аппарата в окружающую среду лучеиспусканием и конвекцией, Дж.

При расчете аппаратов непрерывного действия расход тепла по всем статьям исчисляется в Вт (Дж/с) или Дж/ч.

Расход тепла на нагрев каждого из компонентов обрабатываемого про­дукта определяется по формуле (в Дж)

image003   (1-10)

где G -количество соответствующего компонента нагреваемого продукта, кг;

с—удельная теплоемкость компонента, Дж/(кг*К);

tk и tн— конечная и начальная температуры компонента, °С.

Теплоемкость большинства продуктов зависит от температуры. Так, например:

удельная теплоемкость сахара с = 1000+7,25t Дж/(кг*К)   (1.11)

удельная теплоемкость патоки с = 1714+5,76t Дж/(кг*К).  (1.12)

Теплоемкость сахарных растворов, в том числе сахаро-паточного сиропа и карамельной массы, зависит от температуры и концентрации. Ее можно подсчитать по формуле В. В. Яновского [в Дж/(кг • К)]

с = 4190 — (2514—7,540t)*а,                           (1.13)

где а —концентрация сахара в растворе, кг/кг.

Удельную теплоемкость воды в практических расчетах можно принимать равной 4190 Дж/(кг • К) [1 ккал/(кг • град)].

Расход тепла на растворение кристаллов (например, сахара) определя­ется по формуле (в Дж)

Q2=Gqк,                                                   (1-14)

где G — количество продукта, кг;

qк — скрытая теплота растворения или кристаллизации 1 кг продукта, равная для сахара 4190 Дж.

Расход тепла на выпаривание влаги (в Дж) определяется по формуле

Qз =D2r,                                         (1-15)

где D2 — количество выпариваемой влаги, кг;

r —скрытая теплота испарения, Дж/кг; определяется по таблице термодинамиче­ских свойств пара в зависимости от температуры или давления (см. приложение).

Количество выпариваемой влаги (в кг) при изменении концентрации продукта можно определить путем совместного решения уравнений баланса сухих веществ

Gc.в=G1a1=G2a2                         (1-16)

и уравнения материального баланса

Тогда  (1-17) (1-18)image006

где Gc.в —количество сухих веществ в продукте, кг;

G1 — количество продукта, подлежащего выпариванию, кг;

G2 — количество готового продукта, кг;

a1— начальное содержание (концентрация) сухих веществ в продукте, кг/кг;

а2 — конечное содержание сухих веществ в готовом продукте, кг/кг. 


Если влага испаряется с поверхности раствора без заметного изменения его концентрации, то

D2 = 3600KF (р — φр1)τ,         (I-19)

где К — коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости воздуха и физичес­ких свойств выпариваемого продукта, кг/(м2-с*МПа);

F — площадь поверхности испарения, м2;

τ — продолжительность процесса испарения, с;

р — упругость насыщенных паров выпариваемого продукта, МПа, при температуре среды (определяется по таблице приложения);

р' — упругость насыщенных паров выпариваемого продукта, МПа, при температуре окружающего воздуха (определяется по таблице приложения);

φ—относительная влажность воздуха (ср = 0,65-7-0,75).

Коэффициент пропорциональности К ДЛЯ воды можно определить по формуле

K=0,0745 (ʋр)0,8,                            (1-20)

где ʋ—скорость воздуха, м/с;

ρ —плотность воздуха, кг/м3.

При испарении воды в зависимости от скорости воздуха коэффициент пропорциональности К имеет следующие значения:

V 0,5 1,0 1,5 2,0
К 0,036 0,083 0,114 0,145

Потери тепла в окружающую среду через наружные стенки аппарата лучеиспусканием и конвекцией можно определить формуле (в Вт)

Qп=Faαk(tст tв)                              (1-21)

где Fa — площадь наружной поверхности аппарата, м2;

αк— коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2*К);

tст и tв— температура стенки и окружающего воздуха, °С.

Коэффициент теплоотдачи (суммарный) при условии, если аппарат находится в закрытом помещении и t не превышает    150°С, приближенно

подсчитывается по формуле [в Вт/(м2 • К)]

αк — 9,76 + 0,07(tст -tв).                         (I-22)

Количество греющего водяного пара на один цикл для аппаратов периодического действия, в которых пар полностью конденсируется, определяется по формуле (в кг)

image007(1-23) 

где Qобщ — общий расход тепла на один цикл, включая потери в окружающую с ду, Дж;

i1и i1’—соответственно энтальпия греющего пара и конденсата, Дж/кг (см. приложение).

Часовой расход пара для тех же аппаратов будет (в кг/ч)

                                                image009                                                    (1-24)

где τ—продолжительность цикла, ч.

В темперирующих машинах, работающих с установившимся тепловым режимом, греющий пар расходуется лишь на компенсацию потерь тепла в окружающую среду. Его расход (в кг/ч) определяется по формуле

                                              image011                                                                 (1-25)

где Qп — потери тепла в окружающую среду, Вт;

i"—энтальпия греющего пара, Дж/кг;

i'--энтальпия конденсата, Дж/кг.

Расход пара для аппаратов непрерывного действия (в кг/с) определяется по формуле (1-23). Но в этом случае общий расход тепла Qобщ исчисляется в ваттах.

Расход жидкостных теплоносителей (например, воды) определяется по формуле (в кг/с)

                                                  image013                                                                        (1-26)

где с—удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг-К);

tн и tк— начальная и конечная температуры теплоносителя, °С.

Площадь поверхности теплообмена аппаратов определяется из уравнения теплопередачи через стенку

                                                                                                          Qпол=Fktτ                        (1-27)

откуда площадь поверхности теплообмена аппарата (в м2)

                                                 image015                                                                    (1-28)

Продолжительность теплового процесса в аппарате периодического дей­ствия (в с) составит

                                                image017                                                             (1-29)

где Qпол — расход полезного тепла в аппарате, Дж;

F —площадь поверхности теплообмена аппарата, м2;

kср — средний коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*K);

∆t — средний температурный напор между теплоносителем и средой, восприни­мающей тепло, °С.

При расчете аппаратов непрерывного действия расход тепла исчисляет­ся в ваттах, в формуле (1-28) продолжительность процесса принимается τ=1с.

Средняя разность температур ∆t зависит от характера теплового процес­са. Если при теплообмене между двумя потоками начальную и конечную температуры одного потока обозначить через t1” и t1', а второго—через t2' и t2", то процесс можно представить графически для случаев прямотока и проти­вотока (рис. 23).image019

Рис. 23. График изменения температур теплоносителей: а — при прямотоке; б — при противотоке; в —- при конденсации греющего пара.

При прямотоке и противотоке, а также при постоянной температуре одной из сред, например при конденсации греющего пара (рис. 23, в), сред­ний температурный напор определится как среднелогарифмический по фор­муле


                                  image021           (1-30)

здесь ∆tб и ∆tм — соответственно больший или меньший температурный напор между теплоносителями в начале и конце поверхности теплообмена.

Если же < 1,8, то   средний  температурный напор можно определять как среднеарифметический

                         image023                                                                      (1-31)

Если  то вместо формулы (1-30) можно пользоваться формулой

                                                                        image027                              (1-32)

Коэффициент теплопередачи от нагревающей среды к нагреваемой через однослойную стенку [в Вт/(м2 • К)] определяется по формуле

(1-33)

                                                                                                                                   image029(1-33)

где α1 — коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке, Вт/(м2-К);

α2 — коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой среде, Вт/(м2-К);

s — толщина стенки, м;

ƛ — коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/(м*К).

При уваривании продукта в аппаратах периодического действия вследствие изменения концентрации продукта изменяется и коэффициент теплопередачи, поэтому в приближенных расчетах аппаратов периодического действия следует принимать средний коэффициент теплопередачи.

Основы расчета сироповарочной станции

Необходимую производительность дозаторов для подачи составных частей сиропа: сахара, патоки, воды — можно определить путем совместного решения уравнений материального баланса, заданной по рецептуре п порции сахара и патоки в сиропе и уравнения баланса влаги, учитывающего влажность патоки, сахара и сиропа.

Уравнение материального баланса за 1 ч для данного случая будет

               П=Gсах+Gпат+Gводы                                   (1-34)

где  П — производительность по сиропу, кг/с;

Gсах, Gпат, Gводы   — соответственно расход подаваемых в растворитель сахара, пат и воды, кг/с.

Пропорция сухих веществ сахара и патоки в сиропе согласно рецепта

                                                                                  image031                                       (1-35)

Уравнение баланса влаги для сиропа, имеющего определенную влажность, будет

                             Пωс=Gсахωсах +Gпатωпат +Gводыωводы                    (1-36)

где ωс, ωсах,  ωпат, ωводы—соответственно влажность сиропа, сахара и патоки; при расчетах их можно принимать в следующих пределах: ωс = 16 ÷18%, или 0,16—0,18 кг/кг; ωсах = 0,14÷0,15%, или 0,0014—0,0015 кг/кг ωпат= 18 ÷ 22%, или 0,18 — 0,22 кг/кг.

Решая совместно последние три уравнения и подставляя в уравнение (1-36) вместо Gпат и Gводы их выражения из уравнений (1-34) и (1-35), получим необходимый расход сахара, а следовательно и производительность дозатора (в кг/с)

                                                                                                                                                                      image033        (1-37)

По найденному расходу сахара расход патоки определится из уравнения пропорции сахара и патоки (1-35), а расход воды — из уравнения материального баланса (1-34).

Общее количество тепла, необходимое для нагрева составных частей сиропа, растворения кристаллов сахара и компенсации потерь тепла растворителем в окружающую среду, определяется по формуле (в Вт)

                        image035                            (1-38)

где Gj — количества составных частей сиропа, подаваемых в растворитель, кг/с;

∆gj— изменение энтальпии составных частей сиропа, Дж/кг;

Gсах — количество сахара, подаваемого в растворитель, кг/с;

gk — скрытая теплота растворения кристаллов 1 кг сахара, Дж/кг (gк = 4190);

QП — потери тепла в окружающую среду от лучеиспускания и конвекции (в Вт)

определяемые по формулам (1-21) и (1-22).

Следует иметь в виду, что в формуле(1-38)

                              image037(1-39)

где Gсах, Gпат, Gводы — расход сахара, патоки, воды (определяемые по приведенным выше формулам), кг/с;

∆gсах, ∆gпат, ∆gводы — соответственно изменения энтальпии сахара, патоки и воды при начальной и конечной температурах, Дж/кг.image039

Энтальпия указанных продуктов (в Дж/кг) при начальной и конечной температуре определяется как gнач = снtн и gкон — скtк. Для этого сначала подсчитывается теплоемкость сахара и патоки по формулам (1-11) и (1-12) при конечной (/к) и начальной (/н) температурах. При этом начальной тем­пературой сахара будет температура воздуха помещения, из которого он подается; начальная температура по­даваемых в подогретом виде патоки в пределах 55—60°С, воды 70—80°С.

Конечной температурой составных частей сиропа будет температура ки­пения сиропа, которая определяется по разработанному графику температур кипения кара­мельных сиропов в зависимости от за­данной влажности карамельного сиро­па ωс и давления р (рис. 24) (в дан­ном случае для открытого аппарата- растворителя давление атмосферное — 100 кПа). Например, при влажности сиропа 16% и атмосферном давлении температура его кипения по указан­ному графику будет примерно 120°С.

При определении параметров гре­ющего пара следует иметь в виду, что температура пара должна быть при­мерно на 15—20°С выше температуры кипения сиропа; таким образом, в дан­ном случае температура греющего па­ра будет: tп = 120 + 20 = 140°С.

Расход пара для ра­створителя определяется по формуле (1-23), как для аппаратов непрерывного действия. При расчете расхода пара по принятой температу­ре греющего пара с помощью таблицы приложения сначала определяют потребное давление греющего пара р, а по нему с помощью той же таблицы находят энтальпию греющего пара i”1 и конденсата I’1.

Площадь поверхности нагрева раство­рителя определяется как поверхность нагрева аппарата непрерывного действия, при этом учитывается только полезное тепло (без потерь в окру­жающую среду).

Для данного случая полезное тепло для растворителя из формулы (1-38) равно (в Вт)


                              image041(1-40)

Тогда формула для определения поверхности нагрева растворителя бу­дет (в м2).

                          image043(1-41)

где kн—коэффициент теплопередачи при нагревании, Вт/(м2-К) (можно принимать в сред­нем kн = 1500 ÷1740);


∆t — средняя логарифмическая разность температур теплоносителя (греющего пара и смеси — сиропа, °С; определяется по формулам (1-30) и (1-31).

В нашем случае

                                    image045 (1-42)

где ∆t1 = tп — tн.см (здесь tн.см — начальная средняя температура смеси компонентов сиропа);

∆t2 = tп- tк.см (здесь tк.см — температура кипения сиропа);

tп — температура греющего пара, °С.

При этом следует иметь в виду, что среднюю температуру смеси (в данном случае смеси компонентов сиропа — сахара, воды и патоки), загружаемой в растворитель, определяют из уравнения теплового баланса смеси или при упрощенных расчетах ею задаются.

Уравнение теплового баланса для смеси в данном случае будет ш следующий вид:

                      image047

или image049(1-43)

откуда средняя температура смеси (в °С)

                       image051(1-44)

где  П — количество смеси, кг/с;

Qсах, Qпат, Qводы — соответственно количество тепла, внесенного в смесь сахаром патокой и водой, Вт;

ссм— удельная теплоемкость смеси, Дж/(кг*К).

Остальные обозначения встречались ранее.

Потребная мощность электродвигателя для вода лопастей мешалки растворителя определяется по формуле (1-6).

Геометрический объем V (в м3) растворителя сахара, работающего атмосферном давлении, определяется по формуле

                              image053(1-45)

где Gсах и Gводы — расход сахара и воды, кг/ч;

τр — продолжительность растворения, ч (тр = 0,5 -г-1,0); р — плотность смеси сахара и воды, кг/м3;

ρ — коэффициент заполнения (<р = 0,7 -г 0,8).

Длина змеевика в станции ШСА-1 определяется исходя из продолжительности растворения сахара

L=ʋcτρ                                                            (1-46)

где ʋc — средняя скорость смеси в трубе змеевика, м/с (ʋc = 0,55 ÷ 0,65).

Диаметр трубы змеевика d (в м) находится из уравнения часового хода смеси П через площадь ее поперечного сечения

                              image055(1-47)

отсюда

                           image057(1-48)

Основы расчета карамелеварочной станции

Для расчета карамелеварочной станции необходимо вначале опреде­лить ее производительность с учетом возможных потерь карамельной мас­сы на всех участках линии. Примерная последовательность расчета следую­щая:

1.Определение часовой производительности линии по готовой карамели с учетом времени на уборку оборудования линии (в кг/ч):

                             image059(1-49)

где Псм — заданная сменная производительность линии, кг в смену;

τсм — время работы смены (ч) за вычетом примерно 15 мин (0,25 ч) на уборку оборудования линии.

2.Определение количества карамельной массы, перерабатываемой на линии в час при заданном процентном содержании начинки в готовой кара­мели (в кг/ч),

                            image061(1-50)

где Вн — заданное содержание начинки в готовой карамели, %.

Соответственно производительность оборудования по приготовлению начинки для данной линии, т. е. количество подаваемой на линию фрукто­во-ягодной начинки, составит (в кг/ч)

                          image063 (1-51)

3.Определение часового количества перерабатываемой на линии кара­мельной массы в сухом веществе с учетом заданной влажности карамель­ной массы и потерь сухих веществ (в кг/ч)

                image065(1-52)

где ωк— заданная влажность готовой карамельной массы, %;

α — норма потерь карамельной массы по сухому веществу на линии, % (берется примерно в пределах 1,67—1,7%).

По формуле (1-52) может быть определена также производительность отдельных участков или машин и аппаратов линии с учетом потерь продукта в сухом веществе от конца линии до этого участка или машины.

4. Определение часовой производительности карамелеварочной стан­ции по карамельной массе (в кг/ч) с учетом заданной влажности готовой массы

                       image067(1-53)

5. Определение из уравнения баланса сухих веществ (1-16) расхода си­ропа, т. е. количества сиропа, которое должно быть подано с сиропной станции в змеевиковый вакуум-аппарат. Так как концентрация любого раство­ра (в кг/кг) равна

а= (100-ω)/100

где ω — влажность раствора, %,

то уравнение баланса сухих веществ для этого случая будет

Gc (100 — ωс) = Gк (100 — ωк), откуда необходимое количество карамельного сиропа составит

Gc=Gk(100- ωк)/( 100 — ωс)              (1-54)

здесь ωс — влажность карамельного сиропа, %.

Расчет змеевикового вакуум-аппарата непрерывного действия ведется в следующем порядке.

Уравнение теплового баланса для змеевикового вакуум-аппарата при уваривании карамельной массы будет

 image069 (1-55)

где Gс, Gк — количество подаваемого на уваривание сиропа и получаемой готовой карамельной массы, кг/с;

сс и ск — удельная теплоемкость сиропа и карамельной массы, Дж/(кг-К)

tc, tk — температура сиропа и карамельной массы, °С;

i”1,i’1 —энтальпия греющего пара и конденсата, Дж/кг;

D2 — количество выпаренной влаги (вторичного пара), кг/с;

i2 — энтальпия вторичного пара, Дж/кг;

D — расход греющего пара, кг/с;

Qп — потери тепла аппаратом в окружающую среду, Вт.

Левая часть уравнения теплового баланса (1-55) выражает приход тепла:

Gс, сc, tc — тепло, вносимое в аппарат сиропом, Вт;

Di1 — тепло, вносимое в аппарат греющим паром, Вт.

Члены правой части уравнения указывают на статьи расхода этого тепла:

Gk, сk, tk — тепло, уносимое с готовой карамельной массой, Вт;

D2i2 — тепло, уносимое с вторичным паром, Вт;

Di1— тепло, уносимое с конденсатом, образующимся в результате конденсации греющего пара, Вт;

Qп — тепло, уходящее в окружающую среду (потери), Вт.

Расход греющего пара для аппарата (в кг/с) определяется из уравнения теплового баланса (1-55)

                     image071(1-56)

Температура карамельного сиропа tс, подаваемого в змеевик аппарата, определяется по графику (см. рис. 24) в зависимости от заданной влажности сиропа при атмосферном давлении (см. рас растворителя).

Температура кипения уваренной карамельной массы tк определяется по тому же графику в зависимости от заданной конечной влажности карамельной массы и разрежения В в вакуум камере аппарата. При этом остаточное давление (в кПа)

ρо = 100 — В,                             (I-57)

где В — заданное разрежение в вакуум-камере аппарата, кПа.

Теплоемкость сиропа сс и карамельной массы ск определяется по формуле (1-13) теплоемкости сахарных растворов.

Количество вторичного пара (выпаренной влаги) определяется из уравнения материального баланса по формуле (1-18).

Эйтальпия вторичного пара i2” определяется в зависимости от остаточного (абсолютного) давления в вакуум-камере по таблице приложения.

Энтальпия греющего пара i1”и конденсата i1’определяется по той же таблице, в зависимости от принятого давления температуры греющего пара.

Температура греющего пара, подаваемого в паровое пространство греющей части змеевикового вакуум-аппарата, должна бы на 15—20° С выше найденной указанным ранее методом температуры кипения карамельной массы (практически температура греющего пара должна быть в

пределах 158—159° С, что соответствует избыточному давлению греющего пapa до 0,6 МПа). Это необходимо иметь в виду при определении параметров греющего пара.

Потери тепла аппаратом в окружающую среду Qп определяются формуле (1-21) или их принимают по опытным данным.

Определив таким образом значение всех величин, входящих в формулу (1-56), подсчитывают расход пара.

Площадь поверхности теплообмена змеевикового вакуум-аппарата (в м2) при уваривании сиропа оп­ределяется из уравнения теплопередачи через стенку по формуле (1-28)

                                   image073(1-58)

Qпол — расход полезного тепла (без учета потерь), Вт;

k — коэффициент теплопередачи змеевика; устанавливается опытным путем. Для приближенных расчетов его можно принимать равным в зависимости от диаметра змеевика 350 — 1000Вт/(м2 • К);

∆t—средняя разность температур греющего пара, сиропа и карамельной мас­сы, °С; определяется по формулам (1-30) и (1-31).

Определив диаметр трубы змеевика по формуле (1-48) при скорости си­та в трубе ʋ=1,0 м/с, по найденной величине поверхности теплообмена определяют геометрические размеры змеевика.

Длину змеевика, уточнив диаметр трубы по ГОСТу, можно определить по формуле (в м)

                                            image075(1-59)

Где dн — наружный диаметр трубы змеевика. Длина змеевика обычно принимается в пре­делах 800—1000 диаметров трубы змеевика.

Задавшись диаметром змеевика Dср = 680 мм и шагом витков змеевика можно найти угол подъема витка змеевика

image077

При этом 5 принимается равным 1,5—2,0 с?н- Длина витка змеевика / (в м) будет

  

                            image079(1-60)

Число витков змеевика


                           image081(1-61)

Высота змеевика (в м) составит


                        image083 (1-62)

здесь hконстр — конструктивная добавка с учетом высоты штампованных днищ.

Диаметр корпуса греющей части (вм)

                                image085(1-63)

Окончательно диаметр корпуса греющей части аппарата принимается ближайшему диаметру стандартных штампованных днищ. Геометрический объем вакуум-камеры аппарата определяется по напря­мик) ее парового пространства Rv [в м3/(ч • м3)]

                   image087(1-64)

D2— количество вторичного пара, кг/ч;

ʋ2 — удельный объем вторичного пара, м3/кг;

V—объем вакуум-камеры, м3.

При атмосферном давлении Rv = 8000 м3/(м3 • ч). При разрежении вакуум-камере Rv= 8000φ, где φ — коэффициент, зависящий от величин остаточного давления в вакуум-камере (при уваривании карамельной массs равен примерно 0,85).

Тогда из (1-64) объем вакуум-камеры (в м3) составит

                                     image089(1-65)

Внутренний диаметр корпуса вакуум-камеры dв принимается по конструктивным соображениям или в зависимости от диаметра стандартных штампованных днищ.

Высота корпуса вакуум-камеры (в м) будет

                                     image091 (1-66)

Толщина стенки (в м) корпуса нагревательной части аппарата как тонкостенного цилиндрического сосуда, работающего под внутренним избыточным давлением, рассчитывается по формуле

                                  image093(1-67)

где р — давление в аппарате, МПа;

Dв — внутренний диаметр корпуса, м;

δz— допускаемое напряжение на растяжение, МПа;

φ — коэффициент прочности сварного шва (ср = 0,7 -г 0,8);

с — прибавка на коррозию, м.

Производительность вакуум-аппарата по готовой карамельной массе (в кг/ч) можно определить по следующей форму


                               image095(1-68)

где gссtc — энтальпия поступающего на уваривание сиропа, Дж/кг;

gk.м = скtк — энтальпия готовой карамельной массы, Дж/кг;

 tп — температура греющего пара, °С.


В конденсаторе смешения протекает тепловой процесс, который можно выразить следующим уравнением теплового баланса (см. схему на рис.21)

                                    image097 (1-69)

откуда расход охлаждающей воды в конденсаторе смешения будет (в кг/с)

                                        image099(1-70)

где D2 — количество конденсируемого вторичного пара, кг/с;

і2 — энтальпия вторичного пара, Дж/кг;

с — удельная теплоемкость воды, Дж/(кг-К) (с = 4190);

t и t — начальная и конечная температуры охлаждающей воды, °С (конечная температура воды t равна температуре конденсата).

Подаваемая в конденсатор охлаждающая вода в количестве W с начальной температурой t по мере стекания вниз и конденсации пара нагревается до конечной температуры t, которая в прямоточных конденсаторах на 5—6° С ниже температуры конденсируемого пара.

Внутренний диаметр конденсатора (вм) опреде­ляется по формуле

                                     image101 (1-71)

где ρп — плотность пара, кг/м3;

ʋ — скорость пара в конденсаторе, м/с (ʋ = 20 ÷ 25).

Количество воздуха (в кг/с), откачиваемого ва­куум-насосом из конденсатора, определяется по фор­муле

                                     image103 (1-72)

Объемный расход воздуха (в м3/с), поступаю­щего из конденсатора в насос, определяется по формуле

                                       image105(1-73)

где Gв — количество поступающего воздуха, кг/ с;

288 — газовая постоянная для воздуха, Дж/(кг-К);

tв — температура воздуха, °С; для прямоточных конденсаторов смешения tв=t т. е. температуре воды, выходящей из конденсатора;

рв — парциальное давление воздуха, Па.

Парциальное давление воздуха (в Па) можно определить по формуле

Рв = Ра- Рп                                             (I-74)

где ра — абсолютное (остаточное) давление в вакуум-камере и конденсаторе, Па;

рп — парциальное давление пара, Па, которое принимается равным давлению на­сыщенного пара при температуре воздуха.

В паровоздушной смеси, находящейся в конденсаторе, парциальное дав­ление воздуха может быть определено также из уравнения

                                                image107(1-75)

здесьimage109

Производительность вакуум-насоса для откачки воздушно-водяной смеси (в м3/ч)

                            image111 (1-76)

откуда диаметр поршня насоса (в м)

                                   image113(1-77)

где р —плотность воздушно-водяной смеси, кг/м3;

s — ход поршня, м;

W — расход охлаждающей воды, кг/с;

D2— количество конденсата, кг/с;

Vв — количество отсасываемого воздуха, м3/с;

n — число двойных ходов поршня в минуту;

ƛ0 — коэффициент наполнения (ƛ0 = 0,7÷0,8).

При определении диаметра поршня величиной хода поршня и количест­вом двойных ходов поршня задаются (по характеристике насоса из литера­турных или справочных данных).

Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы