Автоклав для стерилизации консервов "зеленый горошек"

      tв –температура воздуха в цехе tв=25 ۫ C 

      Q’7 = 12 ∙ 3000 ∙ 12.325 ∙ (62.5 - 25) = 16638 кДж

      Расход  пара за второй период работы автоклава  

      D2= Q7 / i – iк         (19) 

где  Q7 – тепло, расходуемое только на компенсацию потерь в окружающую среду

      Q7 =16638 кДж

      i – удельная энтальпия пара;  i = 2627 кДж / кг

      iк – удельная энтальпия конденсата при стерилизации консервов в воде

      iк =502 кДж / кг 

      D2 =16638 /2627- 502 = 7.38 кг 

      Общий расход пара за цикл работы автоклава 

      D= D1 + D2;          (20)

где D1 – расход пара за второй период работы автоклава;

      D2 – расход пара за второй период работы автоклава ; 

      D= 403+ 7.83 = 410.83  кг. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Расчет  расхода охлаждающей  воды.

      Расход  охлаждающей воды при охлаждении продукции до температуры 

tк = 40 ۫ C определяем по формуле : 
 

      W = 2.303 (G’ C/Cв  lg (tс-tо/tк-tо)+ G’’ Cпр /Cв lg (tс-tо/tк-tо ))  (21) 

где : G’- масса продукта в банках; G’ = 650 кг

      C – теплоемкость продукта С = 3.56 кДж / (кг К)

      Cв - теплоемкость воды; Cв = 418 кДж / (кг К)

      tс – температура стерилизации ; tс = 125 ۫ C

      tо – начальная температура охлаждающей воды tо = 18  ۫ C

      G’’ – масса автоклава, банок, сеток и воды; 

      G’’= G1 + G2 + G3 + G5;        (22) 

где   G1 - масса автоклава;

        G2 – масса сеток;

        G3 – масса банок;

        G5 – масса воды; 

      G’’ = 2370 +100 +81.2 +1570 = 4121 кг.

      Спр – приведенная теплоемкость ;

       

      Спр =  G1С1 + G2 C2 + G3 C3 + G5 C5 / G’’     (23) 

      C1 – теплоемкость автоклава;

      C2 – теплоемкость сеток;

      C3 – теплоемкость банок;

      C5 – теплоемкость воды;

      G’’ – масса автоклава , сеток , банок и воды;

      G’’ = 4121 кг. 
 

      Спр =2370∙ 0.481 + 100 ∙ 4.81 +81.8 ∙ 1.24 + 1570 ∙ 4.18/ 4121 =

      =1.9 кДж /(кг∙К)

      t к – конечная температура автоклава, сеток и банок ;  t к = 35 ۫ C; 

      W = 2.303 (650 3.56/4.18 ∙ lg ((125-18)/(40-18)) + 4121 ∙ 1.9 / 4.18 ∙ lg ((120 -18)/(35-18))) = 2876 кг; 

      Расход  воды за единицу времени : 

            Wc = W / T4         (24)  

где  W – расход охлаждающей воды при охлаждении продукта;  W = 2876 кг.

      T4 – время уменьшения давления и охлаждения;  T4= 1450 с. 

      Wc = 2876/1450 = 1.98 = 2 кг/с = 7200 кг/ч. 
 
 
 

4. Конструктивный  расчет

      Диаметр патрубков для подачи пара рассчитываем по уравнению сплошности сред: 

      dn = √4D n / п V n g n;        (25)

где   Dn – расход пара;

      п = 3.14;

      Vn – скорость движения пара; Vn = 30 м/с

      g n – плотность пара; g n = 2.125 кг/ м² 

      dn = √ 4∙ 410.83/3.14 ∙ 30∙ 2.125 = 2.8 = 3 см. 

      Диаметр патрубка для воды: 

      dв = √4 Dв/ п V в g в ;        (26) 

где  Dв –расход воды; Dв = 3 см

        п = 3.14

        V в – скорость движения воды;

        g в - плотность воды; 

      dв = √4∙ 7383/ 3.14 ∙2 ∙ 1000 = 2.2 принимаем равным 3см. 

      Толщину стенки корпуса автоклава определим  по фомуле: 

            δ= (p Dв / 2.3 Vz ψ-p) +c;      (27)

      δ = (0.35 ∙1) /(2.3 ∙130∙ 0.8 – 0.35) + 0.002 = 3.5 мм

      принимаем равным 5 мм.

      Рабочая нагрузка на один болт автоклава.  

            P= p (п D²/ 4 Z) (28) 

            P = 0.35(3.14 ∙ 0.03 / 4 * 12) = 20.6 H

      Внутренний  диаметр резьбы болтов

            d1=  √4 P расл./п Vдоп. (30) 

где   P расл = 3.5 P    (29)

      P расл = 3.5∙20.6 = 72.1 H

      Vдоп. – допускаемое напряжение на разрыв; Vдоп. = 88 Па; 

      d1=  √4∙ 72.1/3.14 ∙18 = 22 см 

      Внутренний  диаметр болтов d1= 22см. 
 
 
 
 
 
 
 

4. Монтаж, наладка и ремонт

     При монтаже автоклава и его систем необходимо выполнение следующих требований:

- монтаж и  эксплуатацию автоклава и всех  его систем производить в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 24444-80, ОСТ 27-27-144-81, «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», «Правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды», а так же требованиям, действующим в консервной промышленности. 
-монтаж комплектующих изделий производить в соответствии с эксплуатационной документацией на эти изделия.

-ось автоклава  должна быть вертикальной. Ось  проверяется уровнем, устанавливаемым  на базовую поверхность–фланец  корпуса автоклава. Допустимое отклонение на диаметре фланца- 5мм. Вертикальность достигается установкой монтажных прокладок под опорами автоклава.    Расстояние между осями двух соседних автоклавов должно быть не менее 2 м. 
- автоклав должен быть надежно закреплен болтами либо шпильками к фундаменту. 
- демонтированные с автоклава, для удобства упаковки и транспортирования, отдельные узлы, детали, арматура, и др. должны быть смонтированы согласно схем монтажа.

-монтаж коммуникаций  должен исключать возможность, каких – либо повреждений при эксплуатации автоклава и проведении других видов работ и обеспечивать полный слив воды из автоклава и трубопроводов всех видов. 
-собранный с арматурой и коммуникациями автоклав испытать пробным гидравлическим давлением 0.515 МПа (5,25 кгс/см²). Время выдержки под давлением 10 мин. На время испытания предохранительный клапан должен быть заменен на фланцевую заглушку.

- после окончания  гидравлических испытаний, установить  предохранительный клапан и проверить  его срабатывание при подаче гидравлического давления 0,35 МПа (3.5 кгс/см²). При необходимости провести настройку предохранительного клапана.

      Монтаж  основных частей системы управления производят следующим образом:  
         Пульт управления для уменьшения запаздывания выходных сигналов и снижения расхода воздуха целесообразно размещать таким образом, что бы длинна импульсных линий от пульта управления до исполнительных устройств не превышала 15 м. 
        Преобразователи температуры и давления перед монтажом необходимо проверить в соответствии с техническим описанием. При этом нужно настроить преобразователь на температуру от 30 до 130 ۫ С, если перенастройка не произведена на заводе-изготовителе. Преобразователи устанавливают на одном кронштейне таким образом, чтобы исключить воздействия на них вибраций, тепловых потоков и обеспечить удобство обслуживания, при этом расстояние от автоклава до кронштейна с преобразователями, определяется длинной капилляра термосистемы преобразователя температуры. Необходимо обеспечить защиту капилляра преобразователя от механических повреждений и коррозии, поместив его в защитную оболочку и обработав смазкой. 
        Исполнительные устройства и запорную арматуру монтируют в соответствии с видом стерилизации (паровая либо водяная) 
        Для защиты уплотнительных устройств «седло-клапан» исполнительных устройств необходимо перед ними устанавливать фильтры. Перед монтажом исполнительные устройства необходимо проверить на герметичность уплотнения «седло-клапан» под давлением 300 кПа, а так же отрегулировать таким образом, чтобы при указанном давлении начало трогания штока исполнительного устройства происходило при сигнале20-25 кПа,  а полный ход штока – при сигнале 100-105 кПа. 
        Перед монтажом исполнительных устройств, следует продуть магистрали к автоклаву. 
        После подключения устройств системы, необходимо проверить герметичность импульсных линий обмыливанием мест соединений под давлением 0.154 МПа