Дипломная работа: Вакуумная сублимационная установка для фермерского хозяйства

6.  Время достижения рабочего давления, мин                                    45 - 60

7.  Продолжительность цикла сушки

при толщине слоя 10 - 15мм., ч                                                    7 - 9

8.  Расстояние между продуктовыми плитами, мм                      65

9.  Влажность продукта конечная, %                                           5

10. Количество циклов сушки без оттайки осушителя, цикл      1

11. Охлаждение вакуумных агрегатов                      естественное

12. Установленная мощность трехфазной электросети, кВт                12

13. Холодильная машина                        DWM Copeland M8-2SA-450

14. Потребляемая мощность (с холодильной машиной), кВт    8

15. Площадь, занимаемая установкой, м2                                             15

16. Общая масса, кг                                                                      700

1. Исследовательская часть 1.1 Расчет газовых нагрузок

Расчет вакуумной системы и выбор оборудования основывается на количественной оценке газовых потоков, поступающих в систему откачки

 - технологические газовыделения, количество воздуха, содержащегося в водяном паре при сублимации.

В первые часы работы с противней сублиматора испаряется = 8кг/ ч или  кг/с водяного пара, который в этом количестве осаждается на батареях конденсатора.

Но влажный воздух, кроме водяного пара, содержит воздух, который откачивается вакуумным насосом. Для оценки количества газов, растворенных в материале, можно воспользоваться данными, приведенными на рис.2, на котором представлены кривые растворимости газов в воде.

Рис.1

Как видно из рисунка, при давлении р=70Па и температуре влажного воздуха  = 20°С содержится  = 0.025  воздуха.

Из курса технической термодинамики известно выражение:

, где

 - плотность влажного воздуха

 - плотность смеси

 - среднее рабочее давление, которое поддерживается в системе;

 - газовая постоянная влажного воздуха;

 = 20 + 273.16 = 293.16, К - температура входящей парогазовой смеси

Тогда газовый поток составит:

с

 - десорбционное газовыделение с внутренней поверхности камеры. Известна скорость удельного газовыделения, измеряемая потоком газа, десорбирующегося с единицы поверхности в единицу времени , внутренняя площадь

, тогда

 - натекания через фланцевые соединения.

Для оценки натеканий через соединения системы, суммируются натекания через каждые фланцевые соединения элементов входящих в систему.

Сублиматор сборный состоит из обечайки Dy = 1030 мм и боковых крышек.

Наибольшая величина натекания через каждое соединение не более

К обечайке привариваются пять фланцев  = 63мм под датчики давления, датчик температуры, течеискатель и натекатель. Наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через каждый фланец .

На одной из крышек сублиматора предусмотрено смотровое окно, наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через смотровое окно . На другой крышке сублиматора предусмотрен фланец  = 400мм для присоединения конденсатора. Между сублиматором и конденсатором установлен вакуумный затвор  = 400мм, наибольшая

величине натекания воздуха в вакуумную полость через вакуумный затвор .

Конденсатор сборный, нижний поддон соединен с верхней частью через фланец =600 мм, наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через фланец .

К верхней части конденсатора привариваются пять фланцев

 = 63мм для присоединения откачной системы: под датчик давления, комбинированный датчик температуры/влажности, течеискатель и натекатель. Наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через каждый фланец . На нижнем поддоне предусмотрены фланцы = 63мм подсоединение трубопроводов подвода и отвода

хладагента, и трубопровода слива воды при размораживании льда на батареях конденсатора. Наибольшая величина натекания в вакуумную полость через каждый фланец .

Система откачки представляет собой Роторно-Пластинчатый Вакуумный Насос (РПВН), трубопроводную арматуру, вакуумные клапаны с электромагнитным приводом, механической ловушки и фланцевых отводов для присоединения датчиков давления и течеискателя. Все элементы стыкуются между собой разборными фланцевыми соединениями = 63мм. Наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через каждый фланец

Суммируя величину натекания через каждые фланцевые соединения элементов входящих в систему:

 или

Газовая нагрузка:

По известной газовой нагрузке, с учетом проводимости вакуумной системы, определяется величина Sм3/с - быстрота откачки насоса, необходимая для обеспечения работы установки в рабочем режиме при среднем давлении p=0.525 мм. рт. ст=70Па, которое поддерживается в системе.

1.2 Определение проводимости линии вакуумной откачки установки

Схема: Установка для сублимационной сушки продуктов пищевой промышленности (рис.1)

1. Сублиматор

2.  Вакуумный затвор = 400мм, проводимость (теоретическая) в вязкостном режиме 35,3

3.  Конденсатор

4.  Участок вакуумного трубопровода = 63мм, L=500 мм.

5.  Вакуумная механическая ловушка, проводимость (теоретическая) в вязкостном режиме 0,47 .

6.  Участок вакуумного трубопровода  = 63мм, L=220 мм.

7.  Клапан вакуумный угловой КВМ, проводимость (теоретическая) в вязкостном режиме 0,18.

8.  Участок вакуумного трубопровода = 63мм, L=240 мм.

Диаграмма состояния воды.

Она состоит из трех кривых, разграничивающих все возможные температуры и давления на три области, отвечающие льду, жидкости и пару.

Кривая ОА (рис.2), отделяющая область пара от области жидкого состояния, называется кривой равновесия жидкость-пар или кривой кипения.

Кривая ОС, отделяющая область жидкой воды от области льда, называется кривой равновесия твердое состояние – жидкость.

Рис.2 Кривая плавления.

Кривая ОВ - это кривая равновесия твердое состояние-пар, или кривая сублимации.

Все три кривые пересекаются в точке О. Координаты этой точки - это единственная пара значений температуры и давления, при которых в равновесии могут находиться все три фазы: лед, жидкая вода и пар. Она носит название тройной точки, =273,16 К,=610Па

Справа кривая кипения оканчивается в критической точке.

При температуре, отвечающей этой точке, - критической температуре - величины, характеризующие физические свойства жидкости и пара, становятся одинаковыми, так что различие между жидким и парообразным состоянием исчезает, для воды = 647,2°С,=22,12МПа.

Сублимация - это такой процесс, при котором при низких давлениях твердое вещество переходит непосредственно в парообразное состояние, минуя жидкую фазу.

1.3 Материальный баланс установки

Любой влажный материал состоит из влаги (растворителя) и сухого вещества

где  - масса влажного материала;

 - масса влаги, содержащейся во влажном материале;

 - масса сухого вещества, содержащегося во влажном материале. Отношение количества влаги к полному количеству влажного материала называется относительной влажностью материала:

Отношение количества влаги к количеству сухого материала называется влагосодержанием материала.

Соотношения между относительной влажностью и влагосодержанием.

Количество влаги, содержащейся в материале перед сушкой.

Количество влаги, содержащейся в материале после сублимации.

Количество влаги, удаляемой при сублимации

где  - начальное влагосодержание материала;

m - норма загрузки материала на единицу поверхности загрузки

 - поверхность загрузки.

Задано:  - заданная производительность, кг/сутки

	,%	,%	,%	,%	,%
Мясо говяжье	77,2	4,1	13,9	338,6	4,3
Яйца диетические	74,0	3,4	12,6	284,6	3,5
Гриб белый (ломтики)	85,6	3,6	14,2	594,4	3,7
Картофель (пюре)	75,0	3,8	12,4	300,0	4,0

 - начальная относительная влажность продукта;

 - конечная относительная влажность продукта после досушивания;

 - относительная влажность продукта после сублимации;

 - начальное влагосодержание продукта;

 - конечное влагосодержание продукта;

 - коэффициент, учитывающий механические потери продукта в процессе

подготовки и загрузки сырья, по опытным данным =0.005-0.001

Выход готовой продукции

Вес влаги, которую необходимо удалить из продукта

	, кг/сутки	G, кг/сутки	, кг/сутки	В, %
Мясо говяжье	10	42,11	32,11	23,7
Яйца диетические	10	37, 20	27, 20	26,9
Гриб белый (ломтики)	10	67,0	57,0	14,9
Картофель (пюре)	10	38,5	28,5	25,9

Предварительное замораживание продукта.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12