Сусловарочный аппарат (стр. 3 из 3)

W_н –содержание влаги в начальном сусле, %.

W_н= 100-В_н=100-9,5=90,5%

Тогда

. 1

Коэффициент динамической вязкости при температуре стенки аппарата

t_ст = 128,9 ^оС:

А значит критерий Нуссельта, исходя из формулы (2.12) равен:

А по формуле (2.11):

Коэффициент теплоотдачи от греющего пара к стенке с учетом потерь теплоты за счет образующегося на внутренней поверхности аппарата осадка

по формуле (2.6) равен:

Исходя из проделанных выше расчетов определяем необходимую площадь поверхности нагревания сусловарочного аппарата по формуле (2.3) равна:

Площадь поверхности теплопередачи на 1м³ полезной вместимости аппарата со стальным днищем:

(2.20)

Так как полученная удельная площадь поверхности теплопередачи больше, чем F_кот1=1,2

, считаем, что аппарат работает в нормальных условиях.

3. Определение расхода пара

Расход пара в аппарате определяем из уравнения теплового баланса:

, (3.1)

где D_п – расход греющего пара, кг;

W_вып – количество выпариваемой влаги, кг;

i'_п, i_вт, i"_к – соответственно удельная энтальпия греющего пара, вторичного пара и конденсата, кДж/кг;

Q_пот – потери теплоты в окружающую среду, кДж;

С_вып–теплоёмкость воды при температуре кипения сусла(105

), кДж/(кг·К),

С_вып = 4,23 кДж/(кг·К);

С_сусла – удельная теплоемкость сусла, кДж/(кг·К)

Отсюда расход греющего пара равен:

. (3.2)

При температуре насыщенного водяного пара (греющего пара) t_н.п = 138,9^оС:

Давление вторичного пара Р_бар = 0,1033 МПа=1,053кгс/см², тогда

Потери теплоты в окружающую среду Q_пот рассчитываются по формуле:

, (3.3)

где α_об – коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, Вт/м²·К;

t_ст, t_возд – температуры стенки аппарата и воздуха соответственно, ^оС.

. (3.4)

Для зимнего периода работы, когда потери тепла в окружающую среду максимальны, примем t_возд = 15 ^оС.

По технике безопасности температура стенки не должна превышать 40^оС [1], то есть t^’_ст = 40 ^оС. Тогда согласно формуле (3.5):

Вт/м²·К

Тогда, исходя из выражения (3.4)

кДж.

Общий расход греющего пара с учётом потерь в окружающую среду по (3.2):

4. Расчёт мощности электродвигателя мешалки

Поскольку Re_меш > 50 (Re_меш = 57,62·10⁵), то режим движения можно считать турбулентным. Для лопастной мешалки установлена следующая зависимость между критериями мощности и Рейнольдса [4] для турбулентного режима:

. (4.1)

Поправочные коэффициенты, которые влияют на мощность привода мешалки, определяются следующими выражениями:

, (4.2)

где α – коэффициент, учитывающий отношение D/d_м для лопастной мешалки,

α = 2;

, (4.3)

, (4.4)

где β – коэффициент, учитывающий отношение b/d_м для лопастной мешалки,

β = 0,1.

Критерий мощности для перемешивания заторной массы равен:

. (4.5)

Мощность, требуемая для перемешивания в аппарате равна:

(4.6)

С учётом КПД передачи и сопротивлений, возникающих в аппарате при движении сусла, мощность электродвигателя:

, (4.7)

где f_г – коэффициент сопротивления гильзы для термометра, f_г = 1,1;

f_тр – коэффициент сопротивления трубы для стягивания сусла, f_тр = 1,2;

f_ш – коэффициент, учитывающий шероховатость стенок аппарата, f_ш = 1,1;

η – КПД передачи, η = 0,85. Тогда

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе был осуществлён расчёт сусловарочного аппарата - неотъемлемой части такого технологического этапа пивоваренного производства, как приготовление сусла.

Спроектированный сусловарочный аппарат имеет внутренний диаметр равный 2,9 м и имеет полный объем 11,9 м³. Он соответствует стандартной модели сусловарочного аппарата ВСЦ-1,5. По заданию же проекта начальное количество сусла 7000 кг, что занимает 11,65м³, а значит, увеличивается расход греющего пара, он по итогам работы оказался равен 2791,63 кг. Также была выбрана мешалка типа лопастная с числом лопастей, равным двум. Данный тип мешалки прост в исполнении, хорошо подходит для перемешивания вязких смесей. Также был произведен расчет необходимую мощность для привода мешалки – 1,58 кВт.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антипов С. Т., Кретов И. Т., Остриков А. Н. и др. Машины и аппараты пищевых производств. – М. : Высш. шк., 2001. – Кн. 2. - 680 с.

2. Ермолаева Г. А., Колчева Р. А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков.

М.:ИРПО; Изд. Центр «Академия», 2000.

416 с.

3. Кавецкий Г. Д., Васильев Б. В. Процессы и аппараты пищевой технологии. – М. : КолосС, 2000. – 551 с.

4. Кретов И. Т., Антипов С. Т., Шахов С. В. Инженерные расчёты технологического оборудования предприятий бродильной промышленности. – М. : КолосС, 2004. – 391 с.

5. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – М.: «Альянс»,2006. – 576 с.

6. Ульянов Б. А., Бадеников В. Я., Ликучёв В. Г. Процессы и аппараты химической технологии. Уч. пособие

Ангарск: Изд. Ангарской государственной технической академии, 2005 г.- 903с.