Курсовая работа: Проект спирального теплообменника
Погружной трубчатый теплообменник обычно имеет вид змеевика, погруженного в сосуд с жидкостью.
Такой теплообменник представляет собой трубу с прямоугольными витками, расположенными в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
К этим теплообменникам относятся различные ребристые, пластинчатые и другие теплообменники.
2. Технические описания и расчеты
2.1 Описание принципа работы технологической схемы производства виноградного сока
Виноградный сок изготавливают натуральный, неподслащенный, прозрачный. Сырье должно обеспечить содержание сухих веществ в соке разных сортов не менее 14–16%. Хороший сок дает виноград сортов Рислинг, Алиготе, Мускат, Каберне, Лидия и др.
Виноград моют в вентиляторной моечной машине, на транспортере обдувкой воздухом удаляют влагу с поверхности ягод, инспектируют, затем дробят сырье и прессуют мезгу. Гребни перед прессованием удаляют, так как они содержат много дубильных веществ, придающих соку травянистый вкус. Иногда их частично оставляют в мезге в качестве дренирующего материала. Необходимость удаления гребней связана с конструкцией пресса. При применении шнекового пресса, перетирающего мезгу, гребни нужно обязательно удалять.
Выход сока, в зависимости от конструкции пресса, в среднем составляет (в % от массы мезги): на гидравлическом прессе – 72,3%, на шнековом – 63,6%. Шнековые прессы работают непрерывно, имеют высокую производительность, просты в обслуживании, но дают мутный сок.
Отжатый виноградный сок процеживают и центрифугируют, а затем обрабатывают с длительной выдержкой или по ускоренной схеме. Выдержка сока – полуфабриката производится в танках, цель ее – удаление винного камня и самоосветление сока. Виноградный сок содержит в среднем 0,5% винного камня и представляет собой насыщенный или пересыщенный раствор. С понижением температуры хранения растворимость винного камня падает, что ускоряет его кристаллизацию. В связи с этим применяют выдержку виноградного сока-полуфабриката при температуре -1…-20 С в танках в атмосфере углекислого газа.
После 2–3 месяцев хранения выпадает винный камень, сок самоосветляется и его подвергают дальнейшей обработке. Сок декантируют с осадка, центрифугируют, подогревают до 50–600 С (без выдержки), фильтруют на фильтр-прессе через фильтр-картон, фасуют в герметически укупориваемую тару и стерилизуют при 75–850 С с последующим водяным охлаждением.
При декантации сока остается отстой, составляющий 4–8% к массе исходного сырья. Сок из отстоя извлекают центрифугированием, снижая количество отходов до 1–2%.
Производство виноградного сока с выдержкой полуфабриката позволяет обрабатывать и расфасовывать продукцию в межсезонный период, что обеспечивает ритмичность работы заводов, экономичные условия хранения продукции и равномерное ее потребление в течение года. Ускоренные схемы позволяют выпускать готовую продукцию через несколько суток после заготовки сока.
2.2 Описание принципа работы спирального теплообменника
В спиральных теплообменниках поверхность теплообмена образована двумя стальными листами толщиной 2–4 мм, свернутыми на специальном станке в спирали. Между листами при помощи приваренных дистанционных штифтов сохраняется одинаковая по всей спирали расстояние – 8 или 12 мм. Таким образом, получаются два спиральных канала, заканчивающихся в центре двумя полуцилиндрами, отделенными друг от друга перегородками. К периферийной части листов приварены коробки. Каждый цилиндр с торцовой стороны и каждая коробка имеют штуцер для входа или выхода теплоносителя. Для герметизации используют прокладки из резины, паронита, асбеста или мягкого материала. Согласно ГОСТ 12067–72, спиральные теплообменники имеют поверхность теплообмена от 10 до 100 м2 , работают при давлениях до 1 МПа и температуре от -20 до +200°С.
2.3 Тепловой расчет аппарата
теплообменник виноградный сок аппарат
Исходные данные:
производительность аппарата G=600 л/ч=637,2 кг/ч;
температура: продукта на входе в аппарат t1 =150 С; на выходе из аппарата t2 =700 С; греющего пара tп =1200 С;
скорость движения продукта: wп =0,5 м/с;
В качестве продукта используется виноградный сок:
с=1062,86 кг/м3 ;
µ=0,000785 Па∙с;
с=3395,44 Дж/кг∙К;
л=557,2∙10-3 Вт/м∙К;
Содержание сухих веществ в соке составляет 16%.
В качестве теплоносителя используется водяной пар.
1. Тепловая нагрузка аппарата:
Q=G1 c1 (t2 -t1 )=637,2×3,395 (70–15)=118981,17кДж/ч;