Расчетная часть

Ц е л ь р а б о т ы: изучение теоретических основ процесса шпарки; знакомство с устройством и принципом работы шпарильного чана; выполнение расчета шпарильного чана.

З а д а н и е: выполнить расчет шпарильного чана, если за­даны: рабочая длина чана L, м; расстояние между тушами l, м; температура греющей среды t_c, ⁰С; средняя температура поверхности туши t_п, ⁰С; площадь поверхности туши S, м²; начальная температура металлоконструкций и изоляции чана t_н, ⁰С; тяговое усилие привода f, Н.

Методика расчета

Пропускная способность шпарильного чана G_ч, шт./с рассчитывается как

, (12.51)

где L – рабочая длина чана, м; l - расстояние между тушами, м; τ - продолжительность процесса шпарки, с; l₁ - дополнительная длина чана для размещения загрузочных и разгрузочных механизмов, м (l₁ = 0,5 м).

Продолжительность процесса шпарки τ, с определяется по формуле

τ= τ₁ + τ₂ + τ₃ (12.52)

где ₁ – продолжительность загрузки, с (₁ = 30 с); ₂ – длительность шпарки, с; ₃ – продолжительность выгрузки, с (₃ = 40 с).

Длительность шпарки τ₂, с определяется по формуле

, (12.53)

где q₁ – удельный расход теплоты, кДж/м² (q₁ = 1250…2500); k₁ – коэффициент, учитывающий условия теплообмена (k₁=0,4..1,0); - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²К) (α_Т=480…2400 – для воды при свободной циркуляции; α_Т=900…4800 – для воды с принудительной циркуляцией; α_Т=11000…16000 – для кипящей воды); t_c, t_n – температура греющей среды и средняя температура поверхности туши, ⁰С; -температурное сопротивление волосяного покрова, ⁰С ( =5…15 ⁰С).

Расход пара в шпарителе D_п, кг/с определяется по формуле

, (12.54)

где Q_общ – общий расход теплоты, Дж; i_п, i_к – теплосодержание греющего пара и конденсата, Дж/кг (в расчете принять, что обогрев осуществляется насыщенным водяным паром температурой 120 ⁰С).

Общий расход теплоты Q_общ, Дж рассчитывается как

, (12.55)

где Q₁ – расход теплоты на нагрев продукта, Дж; Q₂ – расход теплоты на нагревание аппарата, Дж; Q₃ – расход теплоты через стенки и дно шпарильного чана, Дж; Q₄ – потери теплоты из-за утечки пара через уплотнения, Вт; Q₅ – расход теплоты с открытой поверхности аппарата, Дж; Q₆ – расход теплоты на подогрев воды, доливаемой в аппарат, Дж.

Приняв, что потери теплоты из-за утечки пара через уплотнения Q₄, Дж составляют 1 % от Q_общ величина общего расхода теплоты определится как

(12.56)

Расход теплоты на нагрев продукта Q₁, Дж

, (12.57)

где с_м - удельная теплоемкость мышечной ткани свинины, кДж/(кг·К) (с_м = 2700 Дж/(кг·К); S - площадь поверхности туши, м²; ρ₁- плотность мышечной ткани свинины, кг/м³ (ρ₁=1020 кг/м³); Δt - температурное сопротивление волосяного покрова, ⁰С (Δt=5…15 ⁰С); h -толщина прогреваемого слоя туши, м (h=310^-3 м).

Расход теплоты на нагревание аппарата Q₂, Дж

, (12.58)

где G_c - масса нагревающихся деталей чана, кг (G_c = 720 кг); с_с – теплоемкость стали, Дж/(кг·К) (с_с =502 Дж/(кг·К)); G_c - масса нагревающейся изоляции, кг (G_и = 65 кг), кг; с_и – теплоемкость материала изоляции, Дж/(кг·К) (с_и =820 Дж/(кг·К)); t_н – начальная температура металлоконструкций и изоляции чана ⁰С.

Расход теплоты через стенки и дно шпарильного чана Q₃, Дж определяется по формуле

, (12.59)

где k –коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К) (k = 1,87 Вт/(м²·К)); площадь теплопередающих поверхностей, м² (F = 60 м²).

Расход теплоты с открытой поверхности аппарата, Q₅, Дж

, (12.60)

где скрытая теплота парообразования, Дж/кг при температуре среды t_c; G₁ - массовое количество испарившейся воды, кг/с (в расчете принять G₁ = 0,05 кг/с).

Расход теплоты на подогрев воды, доливаемой в аппарат Q₆, Дж определяется по формуле

Q₆= G₁с_в(t_с - t_н) (12.61)

где с_в-удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·К) (с_в=4186 Дж/(кг·К).

Мощность электродвигателя N, кВт привода конвейера шпарильного чана

, (12.62)

где f – тяговое усилие привода, Н; v – скорость конвейера, м/с; - коэффициент запаса мощности (ψ = 1,2…1,25); - КПД привода ( = 0,7…0,75).

Скорость конвейера v, м/с определяется по формуле

(12.63)