Дипломная работа: Вакуумная сублимационная установка для фермерского хозяйства

Результат вычислений представлен в таблице.

				,	,
Мясо говяжье	1,1	0,7	1,0	6,6	5,1
Яйца диетические		0,7	1,1		5,6
Гриб белый (ломтики)		0,7	1,3		6,6
Картофель (пюре)		0,7	1,2		6,1

Определив общую поверхность испарения, определяем максимальное часовое поступление вымораживаемого пара. Для этого воспользуемся усреднённым графиком скорости сушки, составленным на основе опытных данных промышленного использования вакуумно-сублимационных установок.

Максимальная величина площадь испарения F = 6.6

Яблочное пюре, максимальная величина скорости сушки (обычно для 1,2,3,4 - го часа) по усреднённому графику скорости сушки .

Тогда максимальное часовое поступление вымораживаемого пара, M=SF=6.61.2=7.92, кг/ч

Определение тепловой нагрузки на испарительные батареи конденсатора.

Исходные данные для расчёта
Производительность по намороженному льду за цикл, кг	42
Максимальное часовое поступление вымораживаемого пара, кг/ч	8
Давление в системе, мм. рт. ст. / Па	0.525/70
Температура входящей парогазовой смеси,°С	20
Температура поверхности конденсации,°С	-35
Температура помещения в котором находится конденсатор,°С	20

Температура поверхности конденсации = - 35°С, выбрана из условия возможности использования для охлаждения конденсатора холодильной машины, работающей на Хладоне-R22.

Полезная тепловая нагрузка на конденсатор:

где - количество намороженного льда за 1 час;

- скрытая теплота сублимации льда при

- теплоёмкость водяного пара;

- температура конденсации (вымораживания) пара,°С

- температура входящей парогазовой смеси.

Потери в окружающую среду определяются исходя из ориентировочных размеров конденсатора высоты 800 мм и диаметра 400 мм. Изоляция минеральная вата толщиной 75 мм с коэффициентом теплопроводности Коэффициент теплопередачи стенки с такой изоляцией составляет

Наружная поверхность конденсатора с учетом толщины изоляции будет.

Теплоприток из помещения :

где = 1.643 - наружная поверхность конденсатора;

- разность между температурой окружающей среды и температурой конденсации.

Общая нагрузка на испарительные батареи конденсатор

2.5.1 Расчёт необходимой поверхности

Пропускная способность соединительного патрубка определяется в первом приближении по уравнению

Где = 0.3 - радиус соединительной трубы, м;

= 0.2 - длина участка, м;

d = 0.6 - диаметр затвора, м;

= 1.238 - давление у поверхности сублимации, мм. рт. ст;

= 0.167 - давление у поверхности конденсации, мм. рт. ст;

Объём водяного пара при среднем давлении в системе

= 8 - количество намороженного льда за 1 час, кг/ч;

= 0.525 - среднее давление в системе, мм. рт. ст. с учётом коэффициента

неравномерности испарения 1.2

Скорость откачки пара конденсатором

Так как пропускная способность соединительного трубопровода, полученная в расчете.

- примерно в 10000 раз больше объёма пара, подлежащего, откачке , то членом - пренебрегаем.

поверхность конденсатора, обеспечивающая требуемую скорость откачки,

где = 0.167 - давление у поверхности конденсации, мм. рт. ст.;

= 0.72 - определяется по графику, по среднему давлению в системе;

= 0.525рт. ст. и принятом расстоянии между испарительными

батареями =0.05м.

Принимаем допускаемую толщину слоя льда = 0.007м, тогда площадь поверхности для обеспечения льда такой толщины

Сравнивая площади поверхностей = 0,0467 и = 4.665, делаем вывод, что поверхность с площадью = 4.665 обеспечивает необходимую толщину слоя льда и в то же время гарантирует полную откачку пара конденсационной поверхностью, так как для откачки требуемого количества пара достаточно иметь поверхность, равную

= 0.0467 (эта поверхность была бы достаточна для непрерывной конденсации, если бы она полностью и непрерывно очищалась от конденсата).

Таким образом, принимаем = 4.665.

Удельный тепловой поток через поверхность конденсации

Коэффициент теплоотдачи от стенки к хладагенту - хладон-22

Как видно из расчёта, удельный тепловой поток получается значительно меньше величин, предлагаемых в работах основанных на опытных данных, Т.е. выбранная поверхность с площадью = 4.665, справится с необходимой нагрузкой.

Термическое сопротивление.

Для простоты расчёта принимается то, что температура стенки трубы и связанного с ней ребра будут одинаковы. Ввиду малой толщины стенки трубы определение термического сопротивления проводим по формуле для плоской стенки.

Где =0,001 - толщина стенки трубы наготовленной из коррозионностойкой стали;

- коэффициент теплопроводности коррозионностойкой стали.

Температура поверхности конденсации в конце цикла намораживания при толщине намороженного льда

где ,°С - температура поверхности конденсации в конце цикла намораживания; = 35°С - температура поверхности конденсации в начале цикла намораживания;

q = 5378, - удельный тепловой поток;

- толщина слоя намороженного льда;

- коэффициент теплопроводности льда.

Следовательно, в конце цикла намораживания температура поверхности конденсации будет равна = - 29,°С, т.е. ниже максимально допустимой.

Определение габаритов сублимационного конденсатора.

Предельно допустимую рабочую длину охлаждающих элементов конденсатора находим из графиков. Для температуры конденсации t = - 30,°С и давлении системы =0.525, мм. рт. ст., и принятом расстоянии между испарительными батареями =0.05, м имеется

Эта величина является предельной для принятого расстояния между испарительными батареями.

В качестве вымораживающих элементов конденсатора принимаем вертикальные короткошланговые батареи с одним сплошным касательным ребром вдоль всех вертикальных труб батареи.

Диаметр вертикальных труб = 0.02, м, диаметр верхнего и нижнего коллекторов = 0.032, м, шаг труб в батарее принимаем =0.045, м.

Теплообменная поверхность 1 м вертикальной трубы с учётом касательного ребра

Высота вертикальных труб определится из выражения

Общее количество вертикальных испарительных труб

Общая длина коллекторных труб

Площадь поверхности коллекторных труб

Полная поверхность теплообмена в конденсатор

Расход тепла на расплавлении намороженного в конденсаторе льда.

Предварительное оттаивание намороженного льда от испарительных труб осуществляется парами горячего хладагента. Конструкция испарительных батарей выполнена таким образом, что намороженные плиты льда после подачи в испарительные батареи горячих паров Хладола-22 подтаивают и сползают на дно, где лед окончательно расплавляется за счёт тепла, выделяемого электронагревательным элементом конденсатора. Для расплавления намороженного в конденсаторе льда необходимо подвести тепло