7 Технико-технологические расчеты

7.1 Расчет сусловарочного аппарата

Объём сусловарочного аппарата , м³, определяется по формуле

,

где – необходимая производительность сусловарочного аппарата, кг/ч, 7000;

τ_ц – продолжительность цикла кипячения сусла, ч, 1,5;

–плотность сусла, кг/ м³, 1038,0 [24];

φ – коэффициент заполнения сусловарочного аппарата, 0,85 [28].

м³

Диаметр корпуса D, м, сусловарочного аппарата:

Высота выпуклой части наружной поверхности днища :

Радиус кривизны в вершине днища R_дн = 2,75 м [29].

Объём днища сусловарочного аппарата:

Объём цилиндрической части сусловарочного аппарата:

Высота , цилиндрической обечайки:

Высота слоя сусла Н_сусла, м, в аппарате:

Н_сусла = Н_ц + h_дн,

Н_сусла = 1,373+ 0,688 = 2,06 м.

Площадь поверхности жидкости в аппаратеопределяется по формуле

Площадь сечения вытяжной трубы определяется по формуле

Диаметр вытяжной трубы :

Коэффициент формы днища, К, сусловарочного аппарата:

,

где d₀ – диаметр отверстия для спуска сусла.

Примем d₀ = 0,2 м, тогда

1

Находим толщину стенки днища по формуле

,

где Р – наружное избыточное давление, МПа;

[σ] – допускаемое напряжение при сжатии, МПа;

φ – коэффициент прочности сварного шва, 1;

С – прибавка к расчётной толщине, м, 0,002.

Обычно оптимальными для сусловарочных аппаратов являются рабочее давление Р = 0,25 МПа и допускаемое напряжение при сжатии для стенки, изготовленной из стали марки Ст 3 [σ] = 10 МПа, тогда

Проверка расчета толщины стенки днища:

;

;

.

Условие выполняется, расчет можно считать верным.

Тепловой расчет. Расход пара в аппарате определяем из уравнения теплового баланса:

,

где D_п – расход греющего пара, кг;

W_вып – количество выпариваемой влаги, кг;

i'_п, i_вт, i"_к – соответственно удельная энтальпия греющего пара, вторичного пара и конденсата, кДж/кг;

Q_пот – потери теплоты в окружающую среду, кДж;

С_вып – теплоёмкость воды при температуре кипения сусла 105 °С, кДж/(кг·К), 4,23; 

С_сусла – удельная теплоемкость сусла, кДж/(кг·К)

Расход греющего пара:

При температуре насыщенного водяного пара t_н.п = 138,9 ^оС:

Давление вторичного пара Р_бар = 0,1033 МПа=1,053кгс/см², тогда

Потери теплоты в окружающую среду Q_пот , кДж, рассчитываются по формуле:

,

где α_об – коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, Вт/м²·К;

t_ст, t_возд – температуры стенки аппарата и воздуха соответственно, ^оС.

.

Для зимнего периода работы, когда потери тепла в окружающую среду максимальны, примем t_возд = 15 ^оС.

По технике безопасности температура стенки не должна превышать 40 ^оС [30], то есть t^’_ст = 40 ^оС, тогда

Вт/м²·К,

кДж.

Общий расход греющего пара с учётом потерь в окружающую среду:

Техническая характеристика сусловарочного аппарата ВСЦ-1 представлена в таблице 7.1 [30].

Таблица 7.1 –Техническая характеристика сусловарочного аппарата ВСЦ-1

Наименование показателя	Величина показателя
Вместимость, м3: - полная - полезная	11,65 9,75
Диаметр внутренний, мм	2900
Высота цилиндрической части, мм	1200
Поверхность нагрева, м2	8,75
Объем пара в рубашке, м3	0,35
Рабочее давление пара в рубашке, МПа	0,294
Частота вращения мешалки, мин-1	41,5
Редуктор червячный: - тип - передаточное отношение	ВСЦ-05.06.000 36
Электродвигатель: - тип - исполнение - мощность, кВт - частота вращения, мин-1	АОЛ2-32-4 М101 3,0 1500
Габаритные размеры, мм	3800х3100х4425
Масса, кг: - без продукта - с продуктом	5280 15000