Ванна пастеризационная Г6-ОПС

 

 

ВАННА ПАСТЕРИЗАЦИОННАЯ Г6-ОПА-600 В ЛИНИИ ПРОИЗВОДСТВА КЕФИРА

 

Содержание

Аннотация……………………………………………………………………….……...3

Введение………………………………………………………………………….…......4

1. Состояние вопроса. Обзор существующих конструкций...……………..………6
2. Описание машинно-аппаратурной схемы линии.………………………..……..14
3. Описание конструкции и принципа действия…………………………..………16
4. Расчетная часть……………………………………………………………..……..18
1. Конструктивный расчет ……………………………………………..…….18
2. Кинематический расчет …………………………………………….……..21
3. Тепловой расчет…………………………………………………………....22
5. Требования охраны труда………………………………………………………...24

Заключение……………………………………………………………………………25

Список использованных источников………………………………………………..26

Приложения

 

 

Аннотация

В данном проекте  рассматривается ванна пастеризационная Г6-ОПА-600 в линии производства кефира. Произведены конструктивный, кинематический, тепловой расчеты и подбор оборудования для ванны Г6-ОПА-600 вместимостью 0,7 м³. Выполнены чертежи: машинно-аппаратурная схема линии (А1), чертеж общего вида ванны пастеризационной Г6-ОПА-600 (А1), Схема кинематическая (А2).

Объем графической  части – 2,5 листа формата А1, размер пояснительной записки – 26 страницы. 

Введение

 

Перенос энергии  в форме тепла, происходящий между  телами, имеющими различную температуру, называется теплообменом. Движущей силой  любого процесса теплообмена является разность температур более нагретого  и менее нагретого тел, при  наличии которой тепло самопроизвольно, в соответствии со вторым законом  термодинамики, переходит от более  нагретого к менее нагретому  телу. Теплообмен между телами представляет собой обмен энергией между молекулами, атомами и свободными электронами; в результате теплообмена интенсивность  движения частиц более нагретого  тела снижается, а менее нагретого  – возрастает.

Тела, участвующие  в теплообмене, называются теплоносителями.

Теплопередача – наука о процессах распространения  тепла. Законы теплопередачи лежат  в основе тепловых процессов –  нагревания, охлаждения, конденсации  паров, выпаривания – и имеют  большое значение для проведения многих массообменных (процессы перегонки, сушки и др.), а также химических процессов, протекающих с подводом или отводом тепла.

Различают три  принципиально различных элементарных способа распространения тепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.

Теплопроводность  представляет собой перенос тепла  вследствие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц, непосредственно  соприкасающихся друг с другом. Это  движение может быть либо движением  самих молекул (газы, капельные жидкости), либо колебанием атомов (в кристаллической  решетке твердых тел), или диффузией  свободных электронов (в металлах). В твердых телах теплопроводность является обычно основным видом распространения  тепла.

Конвекцией  называется перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости.

Перенос тепла  возможен в условиях естественной, или свободной, конвекции, обусловленной  разностью плотностей в различных  точках объема жидкости (газа), возникающей  вследствие разности температур в этих точках или в условиях вынужденной  конвекции при принудительном движении всего объема жидкости, например в  случае перемешивания ее мешалкой.

Тепловое  излучение – это процесс распространения  электромагнитных колебаний с различной  длиной волн, обусловленный тепловым движением атомов или молекул  излучающего тела. Все тела способны излучать энергию, которая поглощается  другими телами и снова превращается в тепло. Таким образом, осуществляется  лучистый теплообмен; он складывается из процессов лучеиспускания и лучепоглощения.

Перенос тепла  от стенки к газообразной (жидкой) среде  или в обратном направлении называется теплоотдачей.

Еще более  сложным является процесс передачи тепла от более нагретой к менее  нагретой жидкости (газу) через разделяющую  их поверхность или твердую стенку. Этот процесс носит название теплопередачи.

В непрерывно действующих аппаратах температуры  в различных точках не изменяются во времени и протекающие процессы теплообмена являются установившимися (стационарными). В периодически действующих  аппаратах, где температуры меняются во времени (при нагревании или охлаждении), осуществляется неустановившиеся, или  нестационарные, процессы обмена.

 

Состояние вопроса. Обзор существующих конструкций

 

Теплообменниками  или теплообменными устройствами в  широком смысле слова являются все  аппараты, в которых происходит обмен  между жидкими или газообразными, т.е. передача тепла от одной среды  к другой. В наиболее узком смысле слова к теплообменникам относят  лишь тепловые аппараты, в которых  происходит нагревание охлаждение обрабатываемой среды, не сопровождающееся одновременно существенным и целеустремленным изменением ее химических и физических свойств. Поэтому от собственно теплообменников  отличают такие аппараты, как реакторы, выпарные аппараты и другие виды технологического оборудования, предназначенные для  образования обрабатываемой среды.   

В зависимости  от способа передачи тепла различают  две основные группы теплообменников:

1) поверхностные  теплообменники, в которых перенос  тепла между обменивающимися  теплом средами происходит через  разделяющую их поверхность теплообмена  – глухую стенку (трубчатые, пластинчатые, змеевиковые, ребристые, плавниковые,  сотовые, спиральные, игольчатые  теплообменники и др.).

2) теплообменники  смешения, в которых тепло передается  от одной среды к другой  при их непосредственном соприкосновении. ( аппараты для подогревания питательных  сред чистым открытым паром  ).

Значительно реже применяются в химической промышленности регенеративные теплообменники, в которых  нагрев жидких сред происходит за счет их соприкосновения с ранее нагретыми  твердыми телами – насадкой, заполняющей  аппарат, периодически нагреваемой  другим теплоносителем.

Поверхностные теплообменники наиболее распространены, и их конструкции весьма разнообразны.

Конструкции теплообменников должны отличаться простотой, удобством монтажа и  ремонта. В ряде случаев конструкция  теплообменника должна обеспечивать возможно меньшее загрязнение поверхности  теплообмена и быть легко доступной  для осмотра и очистки.

В пластинчатых теплообменниках поверхность теплообмена  образована набором тонких штампованных гофрированных пластин. Определяющей их особенностью является конструкция  его теплопередающей стенки. Пластинчатые теплообменники для тепловой обработки  жидких пищевых продуктов нуждаются  в частой разборке для очистки  поверхности теплообмена от слоя пригара или осадка, поэтому основное внимание конструкторов пластинчатых аппаратов было сосредоточено на создании легко разбираемой составной  теплопередающей стенки, состоящей  из отдельных сомкнутых элементов.   Эти аппараты могут быть разборными, полуразборными и неразборными (сварными). В пластинах разборных теплообменников  имеются угловые отверстия для  прохода теплоносителей и пазы, в  которых закрепляются уплотнительные и компонующие прокладки из специальных  термостойких резин. Пластины сжимаются  между неподвижной и подвижной  плитами таким образом, что благодаря  прокладкам между ними образуются каналы для поочередного прохода горячего и холодного теплоносителей. Плиты  снабжены штуцерами для присоединение  трубопроводов. Неподвижная плита  крепится к полу, пластины и подвижная  плита закрепляются в специальной  раме. Группа пластин, образующих систему  параллельных каналов, в которых  данный теплоноситель движется только в одном направлении (сверху вниз или наоборот), составляет пакет. Пакет  по существу аналогичен одному ходу по трубам в многоходовых кожухотрубчатых  теплообменниках.

Для охлаждения до обыкновенных температур (примерно до 10 – 30 ⁰С) наиболее широко используют доступные и дешевые охлаждающие агенты – воду и воздух. По сравнению с воздухом вода отличается большой теплоемкостью, более высокими коэффициентами теплоотдачи и позволяет проводить охлаждение до более низких температур.

В качестве охлаждающего агента применяют речную, озерную, прудовую или артезианскую (получаемую из подземных скважин) воду. Если по местным условиям вода дефицитна  или ее транспортирование связано  со значительными расходами, то охлаждение производят оборотной водой - отработанной охлаждающей водой теплообменных  устройств. Эту воду охлаждают путем  ее частичного испарения в открытых бассейнах или чаще всего –  в градирнях путем смешения с  потоком воздуха и снова направляют на использование в качестве охлаждающего агента.

Достигаемая температура охлаждения зависит  от начальной температуры воды. Речная, озерная и прудовая вода в зависимости  от времени года имеет температуру 4 – 25 ⁰С, артезианская вода 8 – 15 ⁰С и оборотная вода приблизительно 30 ⁰С (в летних условиях). При проектировании  теплообменной аппаратуры следует принимать в качестве расчетной начальную температуру воды для наиболее неблагоприятных  (летних) условий с тем, чтобы обеспечить надежную и бесперебойную работу теплообменных устройств в течение всего года. Температура воды, выходящей из теплообменников, не должна превышать 40 – 50 ⁰С (в зависимости от состава воды), чтобы свести к минимуму выделение растворенных в воде солей, загрязняющих теплообменные поверхности и снижающих эффективность теплообмена.

Вода используется для охлаждения главным образом  в поверхностных теплообменниках (холодильниках). В таких холодильниках  вода движется обычно снизу вверх  для того, чтобы конвекционные  токи, обусловленные изменением плотности  теплоносителя при повышении  температуры, совпадали с направлением его движения. Вода применяется также  в теплообменниках смешения, например, разбрызгивается в потоке газа для  охлаждения и увлажнения.

Когда температура  охлаждаемой среды превышает  температуру кипения воды при  атмосферном давлении, охлаждение проводят при частичном испарении воды, что позволяет снизить расход воды на охлаждение. Такое испарительное  охлаждение является по существу не только теплообменным, но и массообменным  процессом.    

  

Рис. 1. Кожухотрубчатый  двухходовый (по трубному пространству) холодильник:

1 — крышка распределительной  камеры; 2 — распределительная камера; 3 — кожух; 4 — теплообменные трубы; 5 — перегородка с сегментным вырезом; 6 — линзовый компенсатор; 7 — штуцер; 8 — крышка

 
             Теплообменники и холодильники могут устанавливаться горизонтально или вертикально, быть одно-, двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. Трубы, кожух и другие элементы конструкции могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали, а трубы холодильников — также и из латуни. Распределительные камеры и крышки холодильников выполняют из углеродистой стали. Стандартный двухходовый по трубному пространству кожухотрубчатый холодильник изображен на рис. 1.

Кожухотрубчатые конденсаторы предназначены для конденсации паров в межтрубном пространстве, а также для подогрева жидкостей и газов за счет теплоты конденсации пара. Они могут быть с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе, вертикальные или горизонтальные. В соответствии с ГОСТ 15121—79, конденсаторы могут быть двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. От холодильников они отличаются большим диаметром штуцера для подвода пара в межтрубное пространство.

При небольших тепловых нагрузках, когда требуемая поверхность  теплообмена не превышает 20—30 м², целесообразно применение теплообменников типа «труба в трубе». Такие теплообменники изготовляют следующих типов: 1) неразборные однопоточные малогабаритные; 2) разборные одно- и двухпоточные малогабаритные; 3) разборные однопоточные; 4) неразборные однопоточные; 5) разборные многопоточные.

Неразборный теплообменник типа «труба в трубе» изображен на рис. 2. Эти  теплообменники могут иметь один ход или несколько (обычно четное число) ходов.

Рис. 2 Неразборный  теплообменник типа «труба в трубе»: 1 — теплообменная труба; 2— кожуховая труба; 3 — калач

Рис. 3 Разборный однопоточный малогабаритный (d_H до 57 мм) теплообменник типа «труба в трубе»: 1— теплообменная труба; 2 — распределительная камера для наружного теплоносителя; 3 — кожуховая труба; 4 — крышка.

Конструкции разборных теплообменников  показаны по рис. 2 и 3. Однопоточный малогабаритный теплообменник (рис. 2) имеет распределительную  камеру для наружного теплоносителя, разделенную на две зоны продольной перегородкой. В крышке размещен калач, соединяющий теплообменные трубы. Кожуховые трубы крепятся в трубных решетках, теплообменные трубы герметизируются с помощью сальниковых уплотнений. Однопоточные разборные теплообменники из труб большого диаметра (более 57 мм) выполняются без распределительной камеры, так как штуцер для подвода наружного теплоносителя можно приварить непосредственно к кожуховым трубам.

Двухпоточный разборный теплообменник (рис. 4) имеет две распределительные камеры, а в крышке размещены два калача. Поверхность теплообмена и проходные сечения для теплоносителей при прочих равных условиях в два раза больше, чем в однопоточном теплообменнике. Многопоточные теплообменники типа «труба в трубе» принципиально не отличаются от двухпоточных.