4.3. Расход пара на технологические нужды

Расчеты расхода пара основываются на расчете продуктов, паспортных данных принятого в проекте технологического оборудования, нормативных расходах на отдельные операции [1, 8, 20, 30].

Основным потребителем пара является варочный цех. Кроме того, пар используется в цехе розлива при мойке тары и пастеризации пива, в отделении чистой культуры и на пропаривание трубопроводов.

4.3.1. Расход пара в варочном цехе

В варочном цехе пар используется для приготовления затора, кипячения сусла с хмелем, подогрева промывных вод, пропаривания суслопроводов, подогрева воды для заливки сит фильтрационного аппарата и выщелачивания дробины.

Расход пара на затирание. Расход пара на затирание зависит от принятого в проекте способа затирания. Рассчитывается на режим затирания для массового сорта пива.

Для рассматриваемого примера для Жигулевского пива принят прогрессивный способ затирания с кипячением густой части затора, по которому после расслаивания кипячению подвергается вся густая часть - 60 %.

Расход тепла на подогрев затора, сусла, воды, кДж:

Q_i = , (4.9)

где m_i - подогреваемая масса, кг;

c_i - удельная теплоемкость, кДж/(кг·К);

t₂ , t₁ - конечная и начальная температура, °С;

0,95 - КПД котла.

Расход тепла на операцию, кг:

М_i = , (4.10)

где Q_i - расход тепла, кДж;

Э_П - энтальпия пара, 2716 кДж/кг;

С_В - теплоемкость воды, 4,19 кДж/(кг·К).

Часовой расход тепла, кг/час:

Мч = , (4.11)

где М_i - расход тепла на операцию, кг;

τ₁ - продолжительность операции, мин.

Суточный расход тепла, кг/сут:

Мсут = М_i · z , (4.12)

где М_i - расход тепла на операцию, кг;

z - оборачиваемость варочного агрегата.

Годовой расход тепла, кг/год:

Мг = Мсут · τ, (4.13)

где Мсут - суточный расход тепла, кг/сут;

τ - число рабочих дней в году.

Удельный расход тепла, кг/дал:

Муд. = , (4.14)

где М_Г - годовой расход тепла, кг/год;

∑L - см. формулу 4.6 (стр. 73).

Согласно принятому режиму вся масса затора нагревается от температуры 40 °С до 63 °С. Масса затора (m_З) при гидромодуле 1:4 составит:

m_З = 5000 + 5000·4 = 25000 кг.

При теплоемкости зернопродуктов 1,7 кДж/(кг·К) и воды 4,19 кДж/(кг·К) удельная теплоемкость заторной массы:

С_З = = 3,7 кДж/(кг·К).

1. Расход тепла на подогрев затора до температуры 63 °С:

Q₁ = = 2239,47·10³ кДж;

М₁ = = 975 кг;

Мч = = 2925 кг/час;

Мсут = 975 · 5,4 = 5265 кг/сут;

М_Г = 5265 · 323 = 1700595 кг/год;

Муд. = = 0,425 кг/дал.

2. Расход тепла на подогрев густой части (60 %) до кипения:

Q₂ = = 2161,58 · 10³ кДж;

М₂ = = 941 кг;

Мч = = 1882 кг/час;

Мсут = 941·5,4 = 5081,4 кг/сут;

М_Г = 5081,4·323 = 1641292 кг;

Муд. = = 0,41 кг/дал.

3. Расход тепла на кипячение отварки в течение 30-ти мин с учетом испарения 5 % воды в час и удельной теплоемкости парообразования 2260 кДж/кг:

Q₃ = = 892,1·10³ кДж;

М₃ = = 388 кг;

Мч = = 776 кг/час;

Мсут = 388·5,4 = 2095,2 кг/сут;

Мг = 2095,2·323 = 676749 кг/год;

Муд. = = 0,16 кг/дал.

Масса отварки после кипячения:

М_О = 15000 - = 14625 кг.

Масса затора после возвращения отварки:

М₃ = 25000·0,4 + 14625 = 24625 кг.

4. Расход тепла на подогрев затора от температуры 70 °С до 78 °С:

Q₄ = = 767,26 · 10³ кДж;

М₄ = = 334 кг;

Мч = = 2505 кг/час;

Мсут = 334·5,4 = 1803,6 кг/сут;

Мг = 1803,6·323 = 582562,8 кг/год;

Муд. = = 0,14 кг/дал.

Расход пара на кипячение сусла с хмелем. Согласно продуктовому расчету из одной варки получается 30540,5 дм³ горячего сусла. В процессе кипячения сусла с хмелем испаряется 15 % воды. Тогда первоначальный объем сусла составит:

Vг.с. = = 35930 дм³.

При массовой доле сухих веществ сусла 9,5 % (плотность d = 1,038 кг/дм³) масса сусла в котле:

m_С = Vг.с. · d = 35930·1,038 = 37295,3 кг.

5. Расход тепла на подогрев сусла от температуры 65 °С до 100 °С при удельной теплоемкости сусла 3,98 кДж/(кг·К):

Q₅ = = 5468,67·10³ кДж;

М₅ = = 2380 кг;

Мч = = 9523 кг/час;

Мсут = 2380 · 5,4 = 12852 кг/сут;

Мг = 12852 · 323 = 4151196 кг/год;

Муд = = 1,03 кг/дал.

6. Расход тепла на кипячение сусла:

Q₆ = = 13308,53 · 10³ кДж;

М₆ = = 5794 кг;

Мч = = 3863 кг/час;

Мсут = 5797 · 5,4 = 31288 кг/сут;

Мг = 31288 · 323 = 10105895 кг/год;

Муд = = 2,52 кг/дал.

Расход тепла на подогрев воды

7. Расход тепла на подогрев воды на затирание:

Q₇ = 5000 · 4·4,19 · (42 - 12) = 2514 · 10³ кДж;

М₇ = = 1090 кг;

Мч = = 4360 кг/час;

Мсут = 1090 · 5,4 = 5886 кг/сут;

Мг = 5886 · 323 = 1901178 кг/год;

Муд. = = 0,47 кг/дал.

8. Расход тепла на подогрев воды на выщелачивание дробины:

Q₈ = 4 · 5000 · 4,19 · (80 - 12)= 5698,4 · 10³ кДж;

М₈ = = 2481 кг;

Мч = = 4962 кг/час;

Мсут = 2481 · 5,4 = 13397 кг/сут;

Мг = 13397 · 323 = 4327360 кг/год;

Муд. = = 1,08 кг/дал.

9. Расход тепла на подогрев воды для заливки сит фильтрчана при площади фильтрации 26,8 м² и высоте подситового пространства 0,012 м:

Q₉ = 26,8 · 0,012 · 1000 · 4,19(80 - 12) = 91,63·10³ кДж;

М₉ = = 39,9 кг;

Мч = = 79,8 кг/час;

Мсут = 39,9 · 5,4 = 215,5 кг/сут;

Мг = 215,5 · 323 = 69607 кг/год;

Муд. = = 0,01 кг/дал.

Расход тепла на подогрев промывных вод. Согласно нормам технологического проектирования на каждую варку для подогрева промывных вод расходуется 55 кг пара на 1 т зернопродуктов [20].

10. Расход пара на варку:

М₁₀ = 55 · 5 = 275 кг;

Мч = = 275 кг/час;

Мсут = 275 · 5,4 = 1485 кг/сут;

Мг = 1485 · 323 = 479655 кг/год;

Муд. = = 0,11 кг/дал.