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Für die Süßwarengeschäft

Grundlagen für die Auslegung von Wärmetauschern und Anlagen zur Herstellung von Zuckersirup und Karamellmasse

Grundlagen der thermischen Berechnungen

Bei der Bestimmung der Durchflussmenge des Kühlmittels (Dampf) und der Größe der Heizfläche des Wärmetauschers werden üblicherweise die berechneten Gleichungen von Wärmebilanz und Wärmeübertragung zusammengestellt.

Gesamtwärme beim Erhitzen verbracht, Löse- und Verdampfung der Produktfeuchte, den Wärmeverlust unter Berücksichtigung allgemein durch die Formel (in Joules) ausgedrückt

image001

(1-9)

wobei Q1, Q2, Q3 - die relevanten Artikel des Verbrauchs an Nutzwärme, die zum Erhitzen, Auflösen und Verdampfen der Bestandteile des Produkts aufgewendet werden, j;

Qп - Wärmeverlust der äußeren Oberfläche des Geräts an die Umgebung durch Strahlung und Konvektion, j.

Wenn in jeder Hinsicht den kontinuierlichen Fluss von Wärmeeinheiten der Berechnung wird in W (J / s) oder J / h berechnet werden.

Der Wärmeverbrauch zum Erhitzen jeder Komponente des verarbeiteten Produkts wird durch die Formel (in J) bestimmt.

image003 (1-10)

wobei G die Anzahl der entsprechenden Komponente des Heiz-, kg;

c - spezifische Wärmekapazität des Bauteils, J / (kg * K);

tk und tн- Endtemperatur und Anfangstemperatur der Komponente, ° C.

Die Wärmekapazität der Mehrzahl der Produkte hängt von der Temperatur ab. Zum Beispiel:

spezifische Wärme von Zucker = 1000 + 7,25t J / (kg * K) (1.11)

Sirup spezifische Wärme = 1714 + 5,76t J / (kg * K). (1.12)

Die Wärmekapazität von Zuckerlösungen, einschließlich Zuckersirup und Karamellmasse, hängt von Temperatur und Konzentration ab. Sie kann nach der Formel von V. V. Yanovsky [in J / (kg • K)] berechnet werden.

c = 4190 - (2514 - 7,540t) * a, (1.13)

wobei a die Zuckerkonzentration in der Lösung ist, kg / kg.

Die spezifische Wärmekapazität von Wasser in praktischen Berechnungen kann mit 4190 J / (kg · K) [1 kcal / (kg · Grad)] gleichgesetzt werden.

Der Wärmeverbrauch zur Auflösung von Kristallen (zB Zucker) wird durch die Formel (in J) bestimmt

Q2= Gqк, (1-14)

wobei G die Produktmenge ist, kg;

qk ist die latente Wärme der Auflösung oder Kristallisation von 1 kg Produkt gleich 4190 Zucker j.

Wärmeverbrauch für die Verdampfung von Feuchtigkeit (in Joule) durch die Formel bestimmt

Qз =D2r, (1-15)

wobei D2 - die Menge der verdampften Feuchtigkeit, kg;

r - verdeckte Verdampfungswärme, J / kg; bestimmt durch die Tabelle der thermodynamischen Eigenschaften von Dampf in Abhängigkeit von Temperatur oder Druck (siehe Anhang).

Die Menge an Feuchtigkeit verdampft (in kg) bei einer Änderung Produktkonzentration kann durch Lösen von Gleichungen Feststoffbilanz bestimmt werden

Gc.в=G1a1=G2a2 (1-16)

und das Material Bilanzgleichung

Dann (1-17) (1-18)image006

wobei Gc.в - Menge der Trockensubstanzen im Produkt, kg;

G1 - die Menge des zu verdampfenden Produkts, kg;

G2 - Menge des Fertigerzeugnisses, kg;

a1- Anfangsgehalt (Konzentration) an Trockensubstanzen im Produkt, kg / kg;

а2 - Endfeststoffgehalt im Fertigerzeugnis, kg / kg.


Wenn die Feuchtigkeit verdampft von der Oberfläche der Lösung ohne nennenswerte Veränderung in der Konzentration, die

D2 = 3600KF (р - φр1) τ, (I-19)

wo К - Proportionalitätskoeffizient in Abhängigkeit von der Luftgeschwindigkeit und den physikalischen Eigenschaften des verdampften Produkts, kg / (m x NUMX-s * MPa);

F - Verdunstungsfläche, м2;

τ ist die Dauer des Verdampfungsprozesses, s;

р - der Dampfdruck des verdampften Produkts, MPa, bei Umgebungstemperatur (bestimmt gemäß der Tabelle des Antrags);

р"- Elastizität der gesättigten Dämpfe des verdampften Produkts, MPa, bei Umgebungstemperatur (bestimmt gemäß der Tabelle im Anhang);

φ - relative Luftfeuchtigkeit (vgl. = 0,65-7-0,75).

Der Koeffizient der Verhältnismäßigkeit К Wasser kann durch die Formel bestimmt werden,

K= 0,0745 (ʋр)0,8(1-20)

wobei ʋ die Luftgeschwindigkeit ist, m / s;

ρ ist die Luftdichte, kg / m3.

Nach Verdampfung des Wassers in Abhängigkeit von der Luftgeschwindigkeit Proportionalitätsfaktor K die folgenden Bedeutungen hat:

V 0,5 1,0 1,5 2,0
К 0,036 0,083 0,114 0,145

Wärmeverluste an die Umgebung durch die Außenwand durch Strahlung und Konvektion, die Vorrichtung kann die Formel (in Watt) festzustellen,

Qп = Faαk(tArtikel tв) (1-21)

wobei Fa - Fläche der äußeren Oberfläche des Geräts, m2;

αк- Wärmedurchgangskoeffizient, W / (m x NUMX * K);

tArtikel und tв- Temperatur der Wand und der Umgebungsluft, ° C.

Der Wärmeübertragungskoeffizient (insgesamt) vorgesehen ist, dass die Einheit im Innenbereich und t istJahrhunderte überschreitet nicht ungefähr 150 ° C

nach der Formel [in W / (m berechnet2 • K)]

αк - 9,76 + 0,07 (tArtikel -tв). (I-22)

Die Dampfmenge für eine Charge von Vorrichtungen, bei denen pro Zyklus Erhitzen der Dampf vollständig durch die Formel (in kg) bestimmt kondensiert wird

image007(1-23)

wobei Qgemeinsam - Gesamtwärmeverbrauch für einen Zyklus, einschließlich der Umweltverluste durch dy, j;

i1" è in1'- Bestimmt die Enthalpie von Heizdampf und Kondensat, J / kg (siehe Anhang).

Alle Dampfverbrauch für die gleichen Geräte (in kg / h) sein

image009 (1-24)

wobei τ die Zykluszeit ist, h

In Temperiermaschinen mit einem etablierten thermischen Bedingungen arbeitet, wird Heizdampf nur zur Kompensation der Wärmeverluste in die Umwelt verbraucht. Ihre Fließgeschwindigkeit (kg / h) wird durch die Formel bestimmt

image011 (1-25)

wobei Qп - Wärmeverlust an die Umwelt, W;

i ”- Heizdampfenthalpie, J / kg;

Kondensatenthalpie, J / kg.

Dampfverbrauch für die kontinuierliche Vorrichtungen (in kg / s) wird durch die Formel (1-23). Aber in diesem Fall ist die Gesamtwärmestrom Qgemeinsam in Watt berechnet.

Der Verbrauch von Wärmeübertragungsflüssigkeiten (zB Wasser) wird durch die Formel (in kg / s) bestimmt

image013 (1-26)

wobei c die spezifische Wärmekapazität des Kühlmittels ist, J / (kg-K);

tн und tк- die Anfangs- und Endtemperatur des Kühlmittels, ° C

Flächenbezogene Beihilfen Wärmeaustauschfläche wird aus der Gleichung der Wärmeübertragung durch die Wand bestimmt

QFußboden= FkcrΔtτ (1-27)

wobei die Wärmeübertragungsfläche der Vorrichtung (in m2)

image015 (1-28)

Die Dauer des thermischen Prozesses in der Vorrichtung für periodische Einwirkung (in s) beträgt

image017 (1-29)

wobei QFußboden - Verbrauch von Nutzwärme im Gerät, j;

F - der Bereich der Wärmeaustauschfläche der Vorrichtung, m2;

kvgl - durchschnittlicher Wärmedurchgangskoeffizient, W / (m2* K);

∆t ist der durchschnittliche Temperaturdruck zwischen dem Kühlmittel und dem Wärmeaufnahmemedium, ° C.

Bei der Berechnung von Geräten mit Dauerbetrieb wird der Wärmeverbrauch in Watt berechnet. In der Formel (1-28) wird die Dauer des Prozesses als τ = 1s angenommen.

Die durchschnittliche Temperaturdifferenz ∆t hängt von der Art des thermischen Prozesses ab. Wenn während des Wärmeaustauschs zwischen zwei Strömen die Anfangs- und Endtemperatur eines Stroms mit t bezeichnet werden1"Und t1', und der zweite - bis t2'und t2„Der Prozess kann für die Fälle von Direkt- und Rückfluss grafisch dargestellt werden (Abb. 23).image019

Abb. 23. Das Diagramm der Temperaturänderung von Kühlmitteln: a - mit Vorwärtsströmung; b - mit Gegenstrom; in - - bei Kondensation des Heizdampfes.

Bei Vorwärtsströmung und Gegenstrom sowie bei konstanter Temperatur eines der Medien, z. B. während der Kondensation von Heizdampf (Abb. 23, c), wird die mittlere Temperaturdifferenz durch die Formel als mittlerer Logarithmus definiert


image021 (1-30)

hier Atб und & Delta; tм - jeweils mehr oder weniger Temperaturdruck zwischen den Kühlmitteln am Anfang und am Ende der Wärmeaustauschfläche.

Wenn <1,8 kann die mittlere Temperaturdifferenz als das arithmetische Mittel bestimmt werden

image023 (1-31)

Wenn anstelle der Formel (1-30), können Sie die Formel verwenden

image027 (1-32)

Der Wärmeübertragungskoeffizient des Heizmediums durch die Monoschicht Wand erwärmt werden [W / (m2 • K)] wird durch die Formel bestimmt

(1-33)

image029(1-33)

wo α1 - Wärmedurchgangskoeffizient vom Wärmeträger zur Wand, W / (m x NUMX-K);

α2 - Wärmedurchgangskoeffizient von der Wand zum erwärmten Medium, W / (m x NUMX-K);

s - Wandstärke, m;

ƛ - Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des Wandmaterials, W / (m * K).

Wenn das Produkt in einer Batch-Gerät siedendem aufgrund von Änderungen der Änderungen Produktkonzentration und der Wärmeübergangskoeffizient, so sollte die ungefähre Berechnungen Charge von Geräten der durchschnittliche Wärmeübertragungskoeffizienten sein.

Grundlagen für die siropovarochnoy Station

Die erforderliche Kapazität von Spendern zur Versorgung der Sirupbestandteile Zucker, Melasse und Wasser kann durch gemeinsames Lösen der durch das Rezept vorgegebenen Stoffbilanzgleichungen, n Portionen Zucker und Melasse im Sirup und der Feuchtigkeitsbilanzgleichung unter Berücksichtigung der Feuchtigkeit von Sirup, Zucker und Sirup ermittelt werden.

Die Materialbilanzgleichung für 1 Stunden für den Fall zu sein,

П = GSAH+GPatt+GWasser (1-34)

wobei P die Sirupkapazität ist, kg / s;

GSAH, GPatt, GWasser - jeweils die Fließgeschwindigkeit von Zucker, Pat und Wasser, die dem Lösungsmittel zugeführt wird, kg / s.

Der Anteil an Zuckerfeststoffe in dem Sirup und Melasse nach dem Rezept

image031 (1-35)

Feuchtigkeitsbalance Gleichung für Sirup eine gewisse Feuchtigkeit aufweisen, würde

Ωс=GSAHωSAH +GPattωPatt +GWasserωWasser (1-36)

wo ωсωSAHωZeit ωWasser- den Feuchtigkeitsgehalt von Sirup, Zucker bzw. Melasse; bei den Berechnungen können sie innerhalb der folgenden Grenzen genommen werden: ωс = 16 ÷ 18% oder 0,16 - 0,18 kg / kg; ωSAH = 0,14 ≤ 0,15% oder 0,0014 - 0,0015 kg / kg ωPatt= 18 ÷ 22% oder 0,18 - 0,22 kg / kg.

Die Lösung der letzten drei Gleichungen und in der Gleichung (1-36) anstelle von G ersetzt wirdPatt und GWasser ihre Ausdrücke aus den Gleichungen (1-34) und (1-35), so erhält man die erforderliche Strömungsrate von Zucker und folglich die Leistung des Spenders (in kg / s)

image033 (1-37)

Entsprechend dem Zuckerverbrauch wird der Melasseverbrauch aus der Gleichung der Anteile von Zucker und Melasse (1-35) und der Wasserverbrauch aus der Stoffbilanzgleichung (1-34) ermittelt.

Die Gesamtwärmemenge erforderlich, um die Komponenten des Sirups zu erhitzen, Zuckerkristalle und Kompensations Lösungsmittel Wärmeverluste an die Umgebung aufgelöst bestimmt wird durch die Formel (W)

image035 (1-38)

wobei Gj - die Anzahl der Bestandteile des Sirups, die dem Lösungsmittel zugeführt werden, kg / s;

ögj- Änderung der Enthalpie der Sirupbestandteile, J / kg;

GSAH - die dem Lösungsmittel zugeführte Zuckermenge, kg / s;

gk - latente Auflösungswärme von 1 - Kristallen kg Zucker, j / kg (gк = 4190)

QП - Wärmeverlust an die Umwelt durch Strahlung und Konvektion (in W)

definiert durch die Formeln (1-21) und (1-22).

Es ist zu beachten, dass in der Formel (1-38) getragen

image037(1-39)

wobei GSAH, GPatt, GWasser - Verbrauch von Zucker, Melasse, Wasser (bestimmt durch die obigen Formeln), kg / s;

ögSAH, & Delta; gPatt, & Delta; gWasser - Änderungen der Enthalpie von Zucker, Melasse und Wasser bei der Anfangs- und Endtemperatur, j / kg.image039

Enthalpie der genannten Produkte (J / kg) in der Anfangs- und Endtemperatur als g definiert ist,betteln = cнtн und gPferd - Mitкtк. Dazu wird zunächst die Wärmekapazität von Zucker und Melasse nach den Formeln (1-11) und (1-12) bei der Endtemperatur (/ k) und der Anfangstemperatur (/ n) berechnet. In diesem Fall ist die Anfangstemperatur des Zuckers die Lufttemperatur des Raums, aus dem er zugeführt wird. die Anfangstemperatur der zugeführten Melasse innerhalb der Grenzen von 55 - 60 ° C, Wasser 70 - 80 ° C.

Die Endtemperatur der Sirupkomponenten ist der Siedepunkt des Sirups, der durch das entwickelte Siedetemperaturdiagramm von Karamellsirupen in Abhängigkeit von der gewünschten Feuchtigkeit des Karamellsirups ω bestimmt wirdс und Druck p (Fig. 24) (in diesem Fall ist für ein offenes Apparate-Lösungsmittel der Druck Atmosphärendruck - 100 kPa). Beispielsweise wird bei einer Luftfeuchtigkeit von 16% Sirup und Atmosphärendruck sein Siedepunkt gemäß dem angegebenen Schema ungefähr 120 ° C betragen.

Bei der Bestimmung der Heizdampfparameter ist zu berücksichtigen, dass die Dampftemperatur ungefähr 15 - 20 ° C über dem Siedepunkt des Sirups liegen sollte; In diesem Fall beträgt die Temperatur des Heizdampfes also: tп = 120 + 20 = 140 ° С.

Der Dampfverbrauch für das Lösungsmittel wird nach der Formel (1-23) wie für die Apparatur mit kontinuierlicher Wirkung bestimmt. Bei der Berechnung des Dampfdurchsatzes anhand der angenommenen Heizdampftemperatur anhand der Anwendungstabelle zunächst den erforderlichen Heizdruck p ermitteln und anschließend anhand derselben Tabelle die Heizdampfenthalpie i ermitteln. “1 und Kondensat I '1.

Die Oberfläche des Heizlösungsmittels ist definiert als die Heizfläche der Durchlaufapparatur, wobei nur die Nutzwärme berücksichtigt wird (ohne Umweltverlust).

Für diesen Fall ist die Nutzwärme für das Lösungsmittel der Formel (1-38) ist (in Watt)


image041(1-40)

Dann lautet die Formel zur Bestimmung der Heizfläche des Lösungsmittels (in m2).

image043(1-41)

wobei kн- Wärmedurchgangskoeffizient bei Erwärmung, W / (m X NUMX-K) (Sie können einen Durchschnitt von k nehmenн = 1500 ≤ 1740);


∆t ist die durchschnittliche logarithmische Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeträger (Heizdampf und der Mischung - Sirup, ° C; wird durch die Formeln (1-30) und (1-31) bestimmt.

In unserem Fall,

image045 (1-42)

wobei & Delta; t1 = tп - tн.Siehe (Wobei tн.Siehe - die anfängliche Durchschnittstemperatur des Gemisches der Bestandteile des Sirups;

T2 = tп- tк.Siehe (Wobei tk.sm - Siedepunkt von Sirup);

tп - Temperatur des Heizdampfes, ° C.

Es ist zu beachten, dass die durchschnittliche Temperatur des Gemisches (in diesem Fall das Gemisch aus Sirupkomponenten - Zucker, Wasser und Sirup), das in das Lösungsmittel eingebracht wird, aus der Gleichung der Wärmebilanz des Gemisches bestimmt wird oder in vereinfachten Berechnungen angegeben wird.

Wärmebilanzgleichung für die Mischung in diesem Fall würde folgt BR:

image047

oder image049(1-43)

wo die Durchschnittstemperatur des Gemisches (in ° C)

image051(1-44)

wobei P die Menge der Mischung ist, kg / s;

QSAH, QPatt, QWasser - entsprechend der durch Zuckersirup und Wasser in die Mischung eingebrachten Wärmemenge W;

сcm- spezifische Wärmekapazität des Gemisches, J / (kg * K).

Die übrigen Symbole werden vorher getroffen.

Die erforderliche Motorleistung für Wasser Lösungsmittel Mischerschaufeln durch die Formel (1-6).

Das geometrische Volumen V (in m3) Zucker Atmosphärendruck des Lösungsmittels arbeitet, ist bestimmt durch die Formel

image053(1-45)

wobei GSAH und GWasser - Verbrauch von Zucker und Wasser, kg / h;

τр - die Auflösungsdauer, h (mp = 0,5-g-1,0); p ist die Dichte der Mischung aus Zucker und Wasser, kg / m × NUMX;

ρ ist der Füllfaktor (<p = 0,7 - X 0,8).

Die Länge der Spule in dem Scharnier verbunden Busse-1 Station wird auf die Dauer der Auflösung von Zucker bestimmt basierend

L = ʋcτρ (1-46)

wo ʋc - die Durchschnittsgeschwindigkeit des Gemisches in der Rohrschlange, m / s (ʋc = 0,55 ÷ 0,65).

Der Durchmesser der Heizschlange d (in m) wird aus der Gleichung P Stunden Takt-Gemisch durch seine Querschnittsfläche gefunden

image055(1-47)

daher

image057(1-48)

Grundlagen für die karamelevarochnoy Station

Für die Berechnung der Karamellstation muss zunächst die Leistung unter Berücksichtigung möglicher Karamellmassenverluste auf allen Streckenabschnitten ermittelt werden. Die ungefähre Berechnungssequenz lautet wie folgt:

1.Opredelenie bereit für die Stundenproduktivität Karamell Linie mit der Zeitlinie für die Reinigungsgeräte (kg / h):

image059(1-49)

wobei Pcm - gegebene Schichtkapazität, kg pro Schicht;

τcm - Schichtarbeitszeit (h) minus ca. 15 min (0,25 h) für die Reinigung der Streckenausrüstung.

2. Bestimmung der Menge an Karamellmasse, die pro Stunde auf der Linie verarbeitet wird, für einen bestimmten Prozentsatz der Füllung im fertigen Karamell (in kg / h).

image061(1-50)

wobei Bн - der angegebene Füllungsgehalt im fertigen Karamell,%.

Dementsprechend wird die Kapazität der Ausrüstung zum Vorbereiten der Füllung für diese Linie, d. H. Die Menge der Frucht- und Beerenfüllung, die der Linie zugeführt wird, (in kg / h) sein.

image063 (1-51)

3. Bestimmung der stündlichen Menge an Karamellmasse, die in einer Trockenmasse auf der Linie verarbeitet wird, unter Berücksichtigung des gewünschten Feuchtigkeitsgehalts der Karamellmasse und des Verlustes an Trockensubstanz (in kg / h).

image065(1-52)

wo ωк- gegebene Feuchtigkeit der fertigen Karamellmasse,%;

α ist die Karamellmassenverlustrate für Trockensubstanz auf der Linie in% (ungefähr innerhalb von 1,67 - 1,7%).

Nach der Formel (1-52) als die Leistung einzelner Bereiche oder Linien von Maschinen und Geräten im Hinblick auf den Produktverlust in der Trockenmasse von dem Endabschnitt der Leitung vor oder Maschinen definiert werden.

4. Bestimmung der stündlichen Produktivität der Karamellstation anhand der Karamellmasse (in kg / h) unter Berücksichtigung der angegebenen Feuchte der fertigen Masse

image067(1-53)

5. Die Bestimmung des Sirupverbrauchs aus der Trockensubstanzbilanzgleichung (1-16), d. H. Der Sirupmenge, die von der Sirupstation an die Vakuumspule geliefert werden muss. Da die Konzentration einer beliebigen Lösung (in kg / kg) liegt

a = (100-ω) / 100

wobei ω die Feuchtigkeit der Lösung ist,%,

der Feststoffbilanz-Gleichung für diesen Fall ist

Gc (100 - ωс) = Gк (100 - ωк), Wo die erforderliche Menge an Karamell-Sirup wird

Gc = Gk (100-ωк) / (100 - ωс) (1-54)

hier ωс - Feuchtigkeitsgehalt von Karamellsirup,%.

Berechnung der Schraubenvakuumvorrichtung kontinuierlichen in der folgenden Reihenfolge durchgeführt.

Die Gleichung der Wärmebilanz für die Spule Vakuumeinheit mit kochendem Karamellmasse wird

image069 (1-55)

wobei Gс, Gк - die zum Kochen gelieferte Sirupmenge und die erzeugte fertige Karamellmasse, kg / s;

сс undк - spezifische Wärmekapazität von Sirup und Karamellmasse, J / (kg-K)

tc, Tk - Temperatur der Sirup- und Karamellmasse, ° C;

ich1ich1 - Entalpia von Heizdampf und Kondensat, J / kg;

D2 - die Menge der verdampften Feuchtigkeit (Sekundärdampf), kg / s;

i2 - Sekundärdampfenthalpie J / kg;

D ist der Heizdampfverbrauch, kg / s;

Qп - Wärmeverlust des Gerätes an die Umgebung, Watt.

Die linke Seite der Wärmebilanzgleichung (1-55) drückt die Hitze Gemeinde:

GсMitc, Tc - durch Sirup in das Gerät eingebrachte Wärme, W;

Di1 - Wärmeeintrag in das Gerät durch Erhitzen von Dampf, W.

Die Mitglieder der rechten Seite der Gleichung zeigen die Artikel dieser Wärmestrom:

GkMitk, Tk - Wärme, die mit der fertigen Karamellmasse W abgeführt wird;

D2i2 - mit Sekundärdampf abgeführte Wärme, W;

Di1- Abwärme von Kondensat aus der Kondensation von Heizdampf, W;

Qп - Wärmeabgabe an die Umwelt (Verluste), W.

Der Verbrauch an Heizdampf für die Maschine (in kg / s) aus der Wärmebilanzgleichung ermittelt (1-55)

image071(1-56)

Karamelsirup Temperatur tсGeliefert an die Spuleneinheit auf dem Plan bestimmt (siehe. Fig. 24) in Abhängigkeit vom gewünschten Feuchtigkeits Sirups bei Atmosphärendruck (cm. Solvent Rennen).

Der Siedepunkt des gekochten Bonbonmasse tк auf dem gleichen Zeitplan bestimmt, abhängig von der endgültigen Feuchtigkeitskaramellmasse und Vakuum in der Vakuumkammer in der Vorrichtung erwünscht ist. In diesem Restdruck (kPa)

ρо = 100 - B, (I-57)

wobei B das spezifizierte Vakuum in der Vakuumkammer der Vorrichtung ist, kPa.

Die Wärmekapazität des Sirupsс und Karamellmasse mitк durch die Formel (1-13) Wärmekapazität von Zuckerlösungen bestimmt.

Die Anzahl der sekundären Dampf (Wasser verdampft) aus der Materialbilanz Formel der Gleichung (1-18) bestimmt.

Dampf Eytalpiya i2”Wird abhängig vom Restdruck (absolut) in der Vakuumkammer gemäß Anwendungstabelle ermittelt.

Heizdampf-Enthalpie i1Und Kondensat i1'wird in Abhängigkeit vom angenommenen Druck der Temperatur des Heizdampfes durch dieselbe Tabelle bestimmt.

Die Temperatur des Heizdampfes, der dem Dampfraum des Heizteils des Spulenvakuumapparats zugeführt wird, sollte um 15 - 20 ° C höher sein als die Siedetemperatur der zuvor ermittelten Karamellmasse (praktisch sollte die Temperatur des Heizdampfes sein)

begrenzt 158 - 159 ° С, was einem Überhitzungsheizdruck von bis zu 0,6 MPa entspricht). Dies ist bei der Bestimmung der Parameter des Heizdampfes zu berücksichtigen.

Der Verlust von Wärme an die Umgebungseinheit Qп bestimmt durch die Formel (1-21) oder die experimentellen Daten übernehmen.

So bestimmt den Wert aller Variablen in der Formel (1-56), Dampfverbrauch berechnen.

Die Fläche der Wärmeübertragungsoberfläche Spule Vakuumvorrichtung (in m2) bei der Bestimmung des siedenden Sirups aus der Gleichung des Wärmeübergangs durch die Wand nach der Formel (1-28)

image073(1-58)

QFußboden - Verbrauch von Nutzwärme (ohne Verluste), W;

k ist der Wärmeübergangskoeffizient der Spule; durch Gerichtsverfahren festgestellt. Für ungefähre Berechnungen kann es in Abhängigkeit vom Durchmesser der Spule 350 - 1000W / (m gleich genommen werden2 • K);

∆t - durchschnittliche Temperaturdifferenz zwischen Heizdampf, Sirup und Karamellmasse, ° C; wird durch die Formeln (1-30) und (1-31) bestimmt.

Nachdem der Durchmesser des Rohrbündels durch die Formel (1-48) bei der Siebgeschwindigkeit im Rohr ʋ = 1,0 m / s bestimmt wurde, werden die geometrischen Abmessungen des Rohrbündels aus dem ermittelten Wert der Wärmeaustauschfläche bestimmt.

Die Länge der Spule, Spezifizieren Rohrdurchmesser bis GOST nach, wird wie folgt berechnet (in m)

image075(1-59)

wo dн - Außendurchmesser des Rohrbündels. Die Länge der Spule wird normalerweise innerhalb von 800 - 1000 der Spulenrohrdurchmesser angegeben.

Nenndurchmesser der Spule Dvgl = 680 mm und eine Teilung der Spule um die Ecke Hebespule finden

image077

In diesem Fall wird 5 als 1,5 - 2,0 mit? N - angenommen. Die Länge einer Spulenschleife / (in m) beträgt

image079(1-60)

Die Anzahl der Windungen der Spule


image081(1-61)

Spule Höhe (in m) wird


image083 (1-62)

wobei hconstr - ein konstruktiver Zusatzstoff, der die Höhe der geprägten Böden berücksichtigt.

Gehäusedurchmesser des Heizabschnitts (VM)

image085(1-63)

Schließlich wird der Durchmesser des Körpers des Heizteils der Vorrichtung auf den nächstgelegenen Durchmesser der Standard-Stanzböden gebracht. Das geometrische Volumen der Vakuumkammer der Vorrichtung wird durch die Geraden ihres Dampfraums Rv [in m bestimmt3/ (h • m3)]

image087(1-64)

D2- Sekundärdampfmenge, kg / h;

ʋ2 - spezifisches Sekundärdampfvolumen, m3/ Kg;

V - Volumen der Vakuumkammer, m3.

Bei Atmosphärendruck, Rv = 8000 m3/ (M3 H). Beim Vakuumieren der Vakuumkammer ist Rv = 8000φ, wobei φ ein Koeffizient ist, der vom Restdruck in der Vakuumkammer abhängt (beim Kochen von Karamellmassen beträgt er ungefähr 0,85).

Dann aus (1-64) das Volumen der Vakuumkammer (in m3) Wird

image089(1-65)

Der Innendurchmesser des Vakuumkammergehäuses dв aus strukturellen Gründen angenommen, oder in Abhängigkeit vom Durchmesser der Standard gestanzten Böden.

Die Höhe des Vakuumkammerkörper (in m) wird

image091 (1-66)

Die Wanddicke (in m) des Gehäuses des Heizabschnitts der Vorrichtung, wie einem dünnwandigen zylindrischen Behälter unter inneren Überdruck betrieben wird, berechnet durch die Formel

image093(1-67)

wobei p der Druck in der Vorrichtung ist, MPa;

Dв - Innendurchmesser des Gehäuses, m;

δz- zulässige Zugspannung, MPa;

φ ist der Festigkeitskoeffizient der Schweißnaht (cf = 0,7 - g 0,8);

с - Zunahme der Korrosion, m.

Leistungsvakuumvorrichtung des fertigen Karamellmasse (in kg / h) kann mit der folgenden Form bestimmt werden


image095(1-68)

wobei gс= Cсtc - Enthalpie des in den Siedepunkt eintretenden Sirups, J / kg;

gk.м = cкtк - Enthalpie der fertigen Karamellmasse, j / kg;

tп - Temperatur des Heizdampfes, ° C.


Der Kondensator thermischen Mischvorgang erfolgt, die durch die folgende Gleichung Wärmebilanz ausgedrückt werden kann (siehe. Schema ris.21)

image097 (1-69)

aus dem Kühlwasserstrom in den Mischkondensator ist (in kg / s)

image099(1-70)

wobei D2 - die Menge an kondensiertem Sekundärdampf, kg / s;

і2 - Sekundärdampfenthalpie J / kg;

c ist die spezifische Wärmekapazität von Wasser, J / (kg-K) (c = 4190);

t und t2K - die Anfangs- und Endtemperatur des Kühlwassers, ° C (Endwassertemperatur t2K Kondensation ist Temperatur).

Die Beschickung zu dem Kondensatorkühlwasser W in einer Menge von einer Anfangstemperatur t als Tropf nach unten und um den Dampf kondensierenden auf eine Endtemperatur t erhitzt wird2K, der in Direktstromkondensatoren auf 5 - 6 ° C niedriger ist als die Temperatur des kondensierten Dampfes.

Der Innendurchmesser des Kondensators (vm) wird durch die Formel bestimmt

image101 (1-71)

wo ρп - Dampfdichte, kg / m 3;

ʋ - Dampfgeschwindigkeit im Kondensator, m / s (ʋ = 20 ÷ 25).

Die Luftmenge (in kg / s), die von einer Vakuumpumpe aus dem Kondensator gepumpt wird, wird durch die Formel bestimmt

image103 (1-72)

Luftdurchsatz (in m3/ c) vom Kondensator zur Pumpe wird durch die Formel bestimmt

image105(1-73)

wobei Gв - die einströmende Luftmenge, kg / s;

288 ist die Gaskonstante für Luft, J / (kg-K);

tв - Lufttemperatur, ° C; für Direktmischkondensatoren TV = t Wassertemperatur aus dem Kondensator zu verlassen. D. h .;

рв - Partialluftdruck, Pa.

Partialdruck der Luft (in Pa) kann durch die Formel definiert werden,

Рв = Pа- Pп (I-74)

wobei pа - absoluter (Rest-) Druck in der Vakuumkammer und im Kondensator, Pa;

рп - Partialdruck des Dampfes, Pa, der dem Druck des Sattdampfes bei Lufttemperatur gleichgesetzt wird.

In dem Dampf-Luft-Gemisch im Kondensator kann der Luftpartialdruck auch aus der Gleichung bestimmt werden

image107(1-75)

hierimage109

Vakuumpumpe Kapazität Luft-Wasser-Gemisch (in m zu pumpen3/ No)

image111 (1-76)

wobei der Durchmesser des Pumpenkolbens (in m)

image113(1-77)

wobei p die Dichte des Luft-Wasser-Gemisches ist, kg / m × NUMX;

s - Kolbenhub, m;

W - Kühlwasserverbrauch, kg / s;

D2- Kondensatmenge, kg / s;

Vв - die Abluftmenge m3 / s;

n ist die Anzahl der Doppelhübe pro Minute;

ƛ0 - Füllverhältnis (ƛ0 = 0,7 ÷ 0,8).

Bei der Bestimmung des Kolbendurchmessers werden der Hub des Kolbens und die Anzahl der Doppelhübe des Kolbens eingestellt (entsprechend der Pumpenkennlinie aus der Literatur oder Referenzdaten).

Eine Antwort zu „Grundlagen der Berechnung von Wärmetauschern und Stationen zur Herstellung von Zuckersirup und Karamellmasse“

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