Машины и аппараты пищевых производств

Учебно-методическое пособие

для студентов технологического факультета

по специальностям:

Машины и аппараты пищевых производств

Технология молока и молочных продуктов

по направлениям подготовки бакалавров:

Технологические машины и оборудование

Продукты питания животного происхождения

Вологда - Молочное

Год

УДК 637.1.026 Печатается по решению РИС ВГМХА

ББК 36.95

П 381 от___________________2011

Составитель: д.т.н., профессор А.И. Гнездилова, доц. Е.В.Данилова, доц. В.С.Кузнецова

Рецензент:

Е.А. Фиалкова – д.т.н., проф. ГОУ ВПО ВГМХА им. Н.В. Верещагина

Ответственный за выпуск Е.В.Данилова,

Плёночный вакуум-выпарной аппарат: Учебно-методическое пособие/ Сост. Гнездилова А.И., Данилова Е.В., Кузнецова В.С. – Вологда – Молочное: ИЦ ВГМХА, 2011. – 23 с.

Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к минимуму содержания и уровню подготовки специалистов и бакалавров.

Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельной работы студентов.

В учебно-методическом пособии приведено устройство, правила санитарной обработки и расчёт на примере четырёхкорпусного вакуум-выпарного аппарата TVR-4500 с падающей плёнкой.

УДК 637.1.026

ББК 36.95

П381

Содержание

Содержание. 5

1 Устройство и принцип действия установки TVR-4500. 6

2 Тепловой расчет аппарата. 11

2.1 Расчет концентраций упариваемого раствора. 11

2.2 Определение температур кипения растворов. 12

2.3 Расчет коэффициентов теплопередачи. 13

2.4 Уточнение температур кипения. 14

2.5 Определение тепловых нагрузок. 15

2.6 Определение поверхностей теплопередачи. 18

3 Конструктивный расчет. 19

3.1 Расчет трубных решеток и способов размещения и крепления в них теплообменных труб. 19

3.2 Расчет цилиндрической обечайки. 20

3.3 Расчет диаметров штуцеров, подбор фланцев. 21

3.4 Опоры аппарата. 22

Рекомендуемая литература. 23

Приложение 1. 24

Приложение 2. 25

В последние годы в связи с возрастанием конкуренции на рынке пищевых продуктов происходит повышение требований к их качеству. Применение плёночных вакуум-выпарных аппаратов позволяет уменьшить время теплового воздействия на сгущаемый продукт и таким образом наиболее полно сохранить его исходное качество.

Данное учебно-методическое пособие в качестве примера рассматривает четырёхкорпусную вакуум-выпарную установку TVR-4500 с тепловой рекомпрессией пара, работающую по принципу падающей плёнки.

Санитарная обработка плёночного вакуум-выпарного

Аппарата

Мойку и очистку плёночных вакуум-выпарных аппаратов проводят механизированным способом непосредственно после прекращения подачи молока в аппарат, но не реже, чем через 20 часов непрерывной работы.

Для мойки вакуум-выпарной установки вода и моющие растворы подаются из станции циркуляционной мойки (CIP) в промежуточную ёмкость, из которой они движутся по той же траектории, что и сырьё. Дополнительно для более качественной циркуляционной мойки промежуточного резервуара и пароотделителей в них установлены моющие форсунки, в которые раствор подаётся по ответвлениям на участке трубопровода между подающим насосом и первым подогревателем для продукта (линии A-A, B-B, C-C, D-D и E-E, Приложение 1). После окончания циркуляции использованные растворы и вода удаляются в ёмкость для нейтрализации или в дренаж.

Рекомендуемые щелочные и кислотные моющие средства:

каустическая сода (в пересчёте на 100 % вещество) 2,0...2,5 %;

азотная кислота (в пересчёте на 100 % вещество) 1,0... 1,5 %.

Последовательность и продолжительность санитарной обработки:

· ополоснуть водой в течение 15..20 минут, снижая при этом разрежение настолько, чтобы температура воды в последнем корпусе аппарата поднялась до 75...80 °С;

· промыть щелочным раствором путём рециркуляции его в течение 30...35 минут;

· ополоснуть водой от остатков щёлочи в течение 20...25 минут;

· промыть кислотным раствором путём рециркуляции его в течение 20..30 минут;

· после рециркуляции кислотного раствора прекратить доступ пара в вакуум-аппараты;

· промыть водой от остатков кислоты, а также для охлаждения аппарата в течение 25... 30 минут.

Во время санитарной обработки вакуум-выпарного аппарата конденсатную линию необходимо переключать на возврат конденсата в балансировочный бак установки для предотвращения повышения концентрации моющих растворов.

Тепловой расчет аппарата

Определение температур кипения растворов

Определяем общий перепад давлений:

ΔP=P_гп1 – P_втп4.

Делаем приближение, что общий перепад давлений распределяется между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах составят:

P_гп2=P_гп1 – ΔP/4;

P_гп3=P_гп2 – ΔP/4;

P_гп4=P_гп3 – ΔP/4.

По давлению паров находим их температуры и энтальпии.

Определяем депрессии по корпусам

Физико-химическая депрессия при P=1 ат в I корпусе:

в начале сгущения Δ`_ф-х(bн)=0,38·e^{0,05+0,045·bн};

в конце сгущения Δ`_ф-х(b1)=0,38·e^{0,05+0,045·b1};

при заданном давлении P_втп в аппарате депрессия составит:

в начале сгущения Δ_ф-х(bн)= Δ`_ф-х(bн)·16,2·T²/r;

в конце сгущения Δ_ф-х(b1)= Δ`_ф-х(b1)·16,2·T²/r;

где T – температура в аппарате, К;

r – теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг.

Гидравлическую депрессию принимаем Δ_г=1ºС на каждый корпус.

Тогда суммарная депрессия составит:

в начале сгущения ΣΔb_н=Δ_ф-х(bн)+Δ_г;

в конце сгущения ΣΔb₁=Δ_ф-х(b1)+Δ_г.

Температура кипения в I корпусе:

в начале сгущения t_к^bн= t_втп1+ ΣΔb_н;

в конце сгущения t_к^b1= t_втп1+ ΣΔb₁.

Средняя температура кипения:

t_к1=(t_к^bн + t_к^b1)/2.

Полная разность температур для I корпуса:

Δt_п1=t_гп1 – t_втп1.

Полная полезная разность температур

Δt_пп1=t_гп1 – t_к1.

Аналогично рассчитываются температуры кипения по другим корпусам.

Конструктивный расчет

Опоры аппарата

Тип опор зависит от конструкции и способа установки аппарата. Размеры и форма опор зависят, в основном, от величины и характера нагрузок, от материала из которого сделан аппарат, массы аппарата, а также от расположения аппарата в пространстве.

Поверхность опор, опирающихся на фундамент (площадку), должна быть достаточной для того, чтобы в фундаменте не возникли напряжения выше допустимых, т.е. должно соблюдаться условие:

S=G_max/[σ_ф];

где G_max – максимальный вес аппарата;

[σ_ф] – допустимое напряжение;

Выбираем количество опор - n:

Нагрузка на одну опору составит:

G=G_max/n

Контрольные вопросы

1. Как создаётся вакуум в плёночной вакуум-выпарной установке?

2. Как осуществляется нагрев продукта до температуры пастеризации перед сгущением?

3. Для чего калоризаторы второго, третьего и четвёртого корпусов вакуум-выпарной установки разделены вертикальными перегородками? Покажите по схеме траекторию движения продукта в указанных корпусах (Приложение 1).

4. Каким образом удаляется конденсат из калоризаторов и подогревателей вакуум-выпарной установки?

5. Почему частично подсгущённый продукт из второго корпуса плёночной вакуум-выпарной установки направляется в калоризатор четвёртого корпуса, а удаляется из аппарата из пароотделителя третьего корпуса?

6. Для чего нужны датчики верхнего и нижнего уровня промежуточной ёмкости вакуум-выпарной установки?

Рекомендуемая литература

1. Буйлова Л.А. Технология сухих молочных продуктов: Учебно-методическое пособие. – Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2007. – 168 с.

2. Сурков В.Д., Липатов Н.Н., Золотин Ю.П. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – С. 257 - 260, 294 - 332.

3. Липатов Н.Н., Харитонов В.Д. Сухое молоко. – М: Пищевая промышленность, 1981. – 264 с.

4. Голубева Л.В. Технология молочных консервов и заменителей цельного молока. – М.: ДеЛи Принт, 2005. – С. 173 – 176.

5. Красов Б.В. Эксплуатация, ремонт и наладка технологического оборудования молочной промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – С. 97-106, 109 – 110.

6. Основные процессы и аппараты химической технологии. Под ред. Дытнерского Ю.И. – М.: Химия, 1991. – 496 с.

7. Кувшинский М.Н., Соболев А.П. Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности». – М.: Высш. школа, 1980.-с 82.

8. Лунин О.Г., Вельтищев В.Н. Теплообменные аппараты пищевой промышленности. – М.: Агропромиздат, 1987.

9. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х томах. – М.: Машиностроение, 1982.

10. Гнездилова А.И Тепловой расчет калоризатора вакуум выпарного аппарата: метод.указ. - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2004.-22с.

11.Гнездилова А.И., Кузнецова В.С., Виноградова Ю.В.Конструктивный расчет трубчатых теплообменников.- Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2009.- 47с.

Приложение 1

Схема вакуум-выпарной установки TVR – 4500

Приложение 2

Техническая характеристика вакуум-выпарной установки TVR - 4500

Учебно-методическое пособие

для студентов технологического факультета

по специальностям:

машины и аппараты пищевых производств

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: