Курсовая работа: Пароконвектомат и его применение в области пищевой индустрии
в) в основном
калорифере:
Q3 = Qк = L (I1 – I0), Дж/ч = Дж/с (11)
Q3
= Qк = 150,1094 (216923-53165,1) = 24581600,1143 Дж/ч/3600 =
6828,2223 Дж/с
2. Расход
тепла:
а) с
отработанным воздухом:
Q4 =
L · I2, Дж/ч = Дж/с; (12)
Q4 =
150,1094 ∙163,3759 = 24524,2583 Дж/ч /3600 = 6,8123 Дж/с
б) с готовым
материалом (продуктом):
Q5
= Gк c2 t2, Дж/ч = Дж/с, (13)
где с2
– теплоемкость продукта после тепловой обработки,
с2 =
с//м = 635,9866 Дж/(кг·град);
Q5 = 2,7083 ∙ 635,9866 ∙ 63
= 108513,8781 Дж/ч /3600 = 30,1427 Дж/с
в) при
загрузке и выгрузке продукта (при транспортировке продукта):
Q6
= W cв·θ, Дж/ч = Дж/с, где (14)
θ= t2;
cв – теплоемкость воды, Дж/(кг·град), определяется по номограмме
(см. приложение Б);
св =
1,005 ккал/кг∙Со = 4,21 ∙ 103 Дж/кг∙Со
Q6 = 3,7916 4,21 103 63 =
1005646,068 Дж/ч /3600 = 279,3461 Дж/с
г) теплота
потерь (Q7) определяется из теплового баланса
Тепловой
баланс:
Q1
+ Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6
+ Q7 (15)
Q1
+ Q2 + Q3 - Q4 - Q5 - Q6
= Q7
Q7 =
7980581,2619 + 137710,43 + 24581600,1143 – 24524,2583 - 108513,8781 -
1005646,068 = 31561207,6018 Дж/ч /3600 = 8767,0021 Дж/с
Далее
рассчитываем теплопотери при тепловой обработке на 1 кг испаренной влаги.
Рассмотрим
последовательно все этапы расчета теплопотерь.
1.
Теплопотери в окружающую среду:
а) средняя
разность температур сред (в камере аппарата и в окружающей среде)
по длине
аппарата:
tср =  , °С
(16)
tср = 
б) разность
температур сред у торцов аппарата:
t´ср =
t1 – t0, °С (17)
t´ср =
180 – 20 = 160°С
t´´ср
= t2 – t0, °С (18)
t´´ср
= 63-20 = 43°С
в)
интенсивность теплопотерь:
- по длине
аппарата:
qдл
= K · tср , где (19)
К –
коэффициент теплопередачи (для всех стен аппарата), К ≈ 0,7
qдл =
0,7 · 89 = 62,3 ккал/(м2·ч) ∙ 4,19 ∙ 103 =
72,5103 Дж/(м2∙с)
с торцов
аппарата:
q´т = K
t´ср (20)
q´т =
0,7 · 160 = 112 ккал/(м2·ч)∙4,19∙103/3600 =
130,3556 Дж/(м2·с)
q´´т
= K t´´ср (21)
q´´т
= 0,7 · 43 = 30,1 ккал/(м2·ч) ∙4,19∙103/3600=
35,0331 Дж/(м2·с)
г)
теплопотери в окружающую среду:
qос
= (qв · fв + qпот · fпот + qпол
· fпол) ·  , Дж/кг, (22)
qос
=(72,5103·0,57+130,3556·0,6536+35,0331·0,6536)  = 142313,2622 Дж/кг
где qв,
qпот, qпол – это интенсивности теплопотерь в окружающую
среду, рассчитываемые отдельно для вертикальных стен аппарата, потолка и пола;
fв,
fпот, fпол – поверхности вертикальных стен, потолка и
пола, определяемые, исходя из геометрических размеров аппарата;
fв = Н · Нш – для теплообменных процессов с
плоской поверхностью нагрева, м2, где:
Н – высота,
м; Нш – ширина, м;
fв = 0,75 0,76 = 0,57 м2;
fпот = l · Нш – для теплообменных процессов с плоской
поверхностью нагрева, м2,
гдеl –длина, Нш – ширина
fпот = 0,86 ∙ 0,76 = 0,6536 м2;
В данном
расчете соблюдается следующее равенство fпол = fпот , м2,
причем интенсивность теплопотерь в окружающую среду определяется также в
определенных единицах измерения последовательно:
qв
= qдл = 72,5103 Дж/(м2·с);
qпот
= q´т = 130,3556 Дж/(м2·с);
qпол
= q´´т = 35,0331 Дж/(м2·с);
W – масса
влаги = 3,7916 кг/ч = 0,00105 кг/с
2.
Теплопотери на нагрев материала:
  , Дж/кг, (23)
где с´м
– теплоемкость сырого материала, определяется следующим образом:
с´м
= см + (1 – см) , Дж/(кг·град), (24)
с´м
= 1059,311+(1–1059,311) = 265,5778 Дж/(кг·град)
где см
= сп – теплоемкость продукта, определяется по формуле:
сп
= 41,87 · [0,3 + (100 – а)], Дж/(кг·град), (25)
где а –
начальная влажность продукта Хн , %;
сп=41,87·[0,3+(100–75)]=
1059,311 Дж/(кг·град)
с´´м
= см + (1 – см) , (26)
с´´м
=1059,311+(1–1059,311) = 635,9866 Дж/(кг·град)
где с//
м – теплоемкость продукта после тепловой обработки ,
Дж/(кг·град)
ν –
средняя температура материала, подвергаемого температурной обработке, определяется
следующим образом:
ν  , °С; (27)
ν  °С
Хк
– конечная влажность продукта, 40%;
G2
= Gк= 2,7083 - масса продукта после тепловой обработки, кг/ч;
G1
= Gн = 6,5 – первоначальная закладка продукта, кг/ч.
  Дж/кг
3. Сумма
теплопотерь на 1 кг испаренной влаги:
Σq =  + qос,
Дж/кг
Σq =  + 142313,2622
= 188402,42 Дж/кг
Расчет
калорифера
На первом
этапе определяем плотность воздуха, проходящего через калорифер:
ρ =
ρ0 , кг/м3, (28)
где ρ0
– стандартное значение плотности воздуха при нормальных условиях, кг/м3:
ρ0
=  , (29)
ρ0
где Мвозд
– молекулярная масса воздуха, г/моль
Т0
– температура воздуха при нормальных условиях, 273 К
Т –
температура окружающего воздуха, К: Т = t0 + 273 = 20 + 273 = 293 К
р0
– парциальное давление воздуха при нормальных условиях; 760 мм рт. ст.
р –
парциальное давление окружающего воздуха, 735 мм рт. ст.
Далее
рассчитываем потери тепла в окружающую среду через калорифер:
Qп
= Fбок · (tст – t0) · α, Дж/с, (30)
где Fбок–
боковая поверхность барабана калорифера;
tст
– температура стенки барабана калорифера с внешней стороны tст = t4
=35,°С;
t0
– температура окружающей среды = 20°С;
α –
коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду, 
Поэтапно
потери тепла определяются следующим образом:
1) Определить
и охарактеризовать режим движения окружающего воздуха относительно наружной
поверхности барабана калорифера (по критерию Рейнольдса):
Re =  , (31)
где l –
высота аппарата, l = H = 0,75 м;
ρв
– плотность воздуха при температуре 20 град, ρв = ρ0 , кг/м3;
ρв
 кг/м3
где ρ0
– стандартное значение плотности воздуха при нормальных условиях, кг/м3,
определяется по формуле (32) , Т0 – температура воздуха при
нормальных условиях, 273 К; Т – температура окружающего воздуха, К: Т = t0
+ 273 = 293 К;
μ –
вязкость воздуха при температуре t0 ,  ,
µ = 0,018·10-3
=0,000018  ;
ωв
– относительная скорость движения воздуха:
ωв
=  , м/с, (32)
ωв
 = 0,0262
м/с
где dнар
– наружный диаметр калорифера, м;
n – число
барабанов калорифера, n = 1.
Re = 
2)
Коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду за
счет вынужденной конвекции:
αк ,  , (33)
где Nu –
коэффициент Нуссельта, Nu = 0,018 · Re0,8 · εi ,
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 |
