Антикоррозионная защита оборудования по производству кукурузных хлопьев

Описание аппаратурно-технологической линии изготовления молока. Приемка, первичная обработка и хранение молока. Пластинчатая пастеризационная установка, подогреватель трубчатый и автомат для фасовки молока. Антикоррозионная защита оборудования линии.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 09.01.2014
Размер файла 5,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

  • Повышение цен на энергоресурсы и металлы до мирового уровня привело к резкому сокращению и объемов, и областей применения нержавеющих сталей, титана. Одновременно повышается интерес к современным полимерным коррозионностойким материалам в области пищевого машиностроения [12].
  • 2.2 Разработка антикоррозионной защиты оборудования
  • В процессе эксплуатации пищевого оборудования металлы подвергаются коррозионному разрушению, что приводит к его преждевременному выходу из строя. На скорость коррозии оказывают существенное влияние материал, из которого изготовлено оборудование, его конструкционные особенности, природа агрессивной среды и условия эксплуатации. Для повышения долговечности и надежности, вновь проектируемых аппаратов и изделий, необходимо правильно выбрать материал для изготовления узлов и деталей и наиболее эффективную защиту от коррозии [13].
  • Коррозию металлов можно замедлить изменением их стационарных потенциалов, пассивированием, нанесением защитных покрытий, снижением концентрации окислителя в коррозионной среде, изоляцией поверхности металла от окислителя и т. д. При разработке методов защиты от коррозии используют различные способы снижения скорости коррозии, которые выбираются в зависимости от характера коррозии и условий ее протекания. Выбор того или иного способа определяется его эффективностью, а также экономической целесообразностью. Методы защиты металлов от коррозии различаются по механизму защитного действия и по способу применения защиты.
  • По механизму защитного действия методы защиты металлов от электрохимической коррозии можно разделить на следующие методы:
  • - методы, тормозящие преимущественно катодный процесс (применение катодных ингибиторов, уменьшение концентрации катодных деполяризаторов в растворе, применение электрохимической катодной защиты, снижение катодных включений в сплаве);
  • - методы, тормозящие преимущественно анодный процесс (применение анодных ингибиторов или пассиваторов, легирование сплава с целью повышения пассивности, применение анодной электрохимической защиты);
  • - методы, увеличивающие омическое сопротивление системы (применение изоляционных прокладок между катодными и анодными участками системы);
  • - методы, снижающие термодинамическую нестабильность коррозионной системы (покрытие активного металла сплошным слоем термодинамически устойчивого металла, легирование термодинамически нестабильного металла значительным количеством стабильного компонента, полная изоляция металла от коррозионной среды);
  • - смешанные методы, т.е. методы, тормозящие одновременно несколько стадий коррозионного процесса.
  • Наиболее эффективным методом защиты металлов от коррозии обычно является метод, который преимущественно тормозит основную контролирующую стадию данного электрохимического коррозионного процесса [12].
  • Применение методов защиты, уменьшающих степень термодинамической неустойчивости системы, всегда в той или иной степени будет способствовать понижению скорости коррозионного процесса.
  • При параллельном применении нескольких методов защиты металлов от коррозии, как правило, легче достичь более полной защиты, если все эти методы действуют преимущественно на основную контролирующую стадию электрохимического коррозионного процесса. Например, при уменьшении коррозии металла добавлением анодных ингибиторов (пассиваторов) усиление эффекта защиты будет достигаться также введением катодных присадок в сплав или дополнительной анодной поляризацией.
  • По способу применения все методы защиты металлов от коррозии подразделяются на несколько групп:
  • 1) металлические защитные покрытия;
  • Роль защиты от коррозии сводится к повышению термодинамической устойчивости металла и к изоляции изделия от коррозионной среды.
  • По методу нанесения металлические защитные покрытия подразделяются на горячедиффузионные и гальванические покрытия.
  • К горячедиффузионным покрытиям относятся покрытия, наносимые механо-физическими методами и основанные на взаимодействии металла изделия с покрываемым металлом, который находится в виде расплава, паров солей или в виде листов.
  • К этой группе относятся: горячее, диффузионное, металлизационное и плакировочное покрытия.
  • К гальваническим покрытиям относятся покрытия, наносимые электрохимическим методом.
  • 2) неметаллические покрытия;
  • Защитные свойства неметаллических покрытий сводятся к изоляции защищаемого изделия от коррозионной среды. К неметаллическим покрытиям относятся:
  • - неорганические покрытия (оксидные, фосфатные, эмалевые покрытия);
  • - органические покрытия (лакокрасочные, битумные покрытия и поли- мерные пленки).
  • 3) коррозионностойкие материалы;
  • Легирование железа такими металлами, как никель, хром, марганец, кремний, алюминий, молибден, вольфрам, позволяет повысить коррозионную устойчивость металла за счет образования на его поверхности коррозионностойкой оксидной пленки.
  • По составу сплавы железа подразделяются на низколегированные (до двух процентов легирующих компонентов) и высоколегированные, когда железо легируют одним или несколькими легирующими компонентами (общее содержание легирующих компонентов свыше 15%), например нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. Сюда следует также отнести неметаллические конструкционные материалы.
  • 4) обработка коррозионной среды;
  • Применяют два основных метода защиты: удаление из раствора агрессивных агентов, которые ускоряют коррозионный процесс, и применение ингибиторов коррозии, которые снижают действие агрессивных агентов.
  • В первом случае удаляют из агрессивной среды деполяризатор при работе коррозионного элемента. Например, кипячением удаляют из раствора кислород, что приводит к снижению скорости коррозии с кислородной деполяризацией. Ингибиторы (замедлители коррозии) по механизму действия подразделяются на катодные, анодные и смешанные. Механизм защитного действия ингибиторов заключается в адсорбции ингибитора на корродирующей поверхности с последующим торможением катодных или анодных процессов коррозионного элемента. Электрохимическая защита подразделяется на протекторную, катодную, анодную и дренажную. Такая защита широко применяется для защиты подземных и подводных сооружений. При комплексной электрохимической защите применяются два и более методов защиты от коррозии, что способствует более высокой степени защиты изделий от коррозии, например защитное покрытие плюс катодная защита; защитное покрытие плюс катодная защита плюс обработка грунта и др. Выбор метода защиты оборудования от коррозии обусловливается степенью агрессивности рабочих компонентов, а также внешними условиями, т.е. степенью агрессивности среды, в которой находится аппарат или машина.
  • 2.3 Выбор коррозионностойких материалов
  • Многообразие физических и химических процессов требует расширенного ассортимента конструкционных материалов в химическом машиностроении. В настоящее время для изготовления химических аппаратов применяются различные металлы и сплавы. Наибольшее применение нашли стали: углеродистые, хромистые, хромоникелевые, хромомарганцевые, хромоникельмолибденовые, высоколегированные, аустенитные, корозионностойкие сплавы на никелевой основе, сплавы титана с молибденом, палладием, сплавы на основе свинца и меди и др. В последние годы разработан метод получения хромистых сталей с пониженным содержанием углерода, хромомарганцовистых сталей с пониженным содержанием никеля (до 4%) или совсем не содержащих никеля [8].
  • Также в пищевом машиностроении нашли применение неметаллические материалы на органической основе (пластмассы, углеграфитовые материалы каучуки, резины и др.), и неорганической основе (природные кислотоупорные, искусственные плавленные силикатные, керамические и др.). Под понятием коррозионностойкие металлы и сплавы понимают конструкционные материалы, которые в агрессивных коррозионных средах обладают достаточной коррозионной стойкостью и жаростойкостью и могут быть использованы без специальных средств противокоррозионной защиты, при этом коррозионная стойкость конструкционного материала заключается не только в сохранении его основной массы, но и выполнении функциональных нагрузок самой металлической конструкцией [12]. Теория коррозионностойкого легирования металлов, устойчивых к электрохимической коррозии, основывается на учении о контролирующих факторах коррозии - омическом, катодном и анодном торможении процесса коррозии. На основе этих факторов разработаны три направления повышения коррозионной устойчивости сплавов:
  • 1. Создание сплавов, образующих более совершенный защитный слой продуктов коррозии на своей поверхности. В металл вводят компоненты, способствующие образованию плотной защитной пленки на поверхности металла. Торможение коррозии достигается как за счет увеличения омического сопротивления, так и за счет экранирующего слоя, тормозящего доставку к металлической поверхности веществ, необходимых для протекания катодного процесса или удаление продуктов электродной реакции. Например, при легировании железа медью наступает пассивное состояние железа, но этот метод имеет ограниченное применение, так как при электрохимической коррозии трудно достичь полного экранирования поверхности.
  • 2. Уменьшение катодной активности металлов. Защитные свойства металлов повышаются вследствие уменьшения площади микрокатодов или увеличения перенапряжения выделения водорода на микрокатодах, т. е. происходит торможение катодного процесса. При легировании железа сурьмой, висмутом, мышьяком увеличивается перенапряжение выделения водорода.
  • 3. Снижение анодной активности металлов. Защитные свойства металлов повышаются в результате уменьшения активности анодной фазы путем введения компонентов, повышающих или термодинамическую устойчивость сплава, или его пассивность. Повышение коррозионной стойкости, например, стали, достигается легированием ее хромом, хромом и никелем, хромом, никелем и небольшими добавками палладия.
  • Жаростойкими называют сплавы, обладающие способностью сопротивляться химическому воздействию окислительных газов при высоких температурах. Если детали машин и аппаратов, используемые при высоких температурах, подвергаются механическому воздействию, то металл должен обладать и жаропрочными свойствами. При жаростойком легировании на поверхности сплава образуется защитная оксидная пленка легирующего компонента, затрудняющая диффузию реагентов и окисление основного металла. Оксидная пленка легирующего элемента должна быть сплошной, т. е. ее объем должен быть больше объема металла, из которого она образована. Чтобы препятствовать встречной диффузии ионов металла, электронов и ионов кислорода, оксидная пленка должна иметь высокое электрическое сопротивление. Размер ионов легирующего компонента меньше, чем размер ионов основного металла, что облегчает диффузию легирующего компонента на поверхность сплава, где образуется оксидная пленка. При этом кристаллическая решетка легирующего компонента с меньшими параметрами препятствует диффузии основного металла. Оксид легирующего компонента должен иметь высокие температуры плавления и возгонки и не образовывать низкоплавких эвтектик в смеси с другими оксидами. С основным металлом легирующий компонент образует твердый раствор, необходимый для равномерного распределения его в металле и создания оксидной пленки на всей поверхности сплава [13].
  • Для антикоррозионной защиты оборудования молочного производства наиболее приемлемым будет использование содержащей никель стали марки 12Х18Н10Т, которая имеет разрешение Минздрава Украины для эксплуатации в пищевой промышленности. При непрерывной работе сталь устойчива против окисления на воздухе, обладает достаточно высокой жаростойкостью и хорошей технологичностью при горячей пластической деформации, более дешевая и практична.
  • пастеризационный подогреватель антикорозионный молоко
  • 2.4 Антикоррозионная защита строительных конструкций и полов
  • При разработке объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных предприятий, в технологических процессах которых используются кислоты, щелочи, соли и другие агрессивные вещества, должны учитываться особенности условий эксплуатации строительных конструкций. При этом необходимо предусматривать:
  • - расположение зданий и сооружений с агрессивными средами на генеральном плане с подветренной стороны по отношению к остальным производствам;
  • - размещение здания на площадке с учетом уровня и направления грунтовых вод, располагая цезии с агрессивными средами на пониженных участках территории;
  • - изоляцию помещений с влажностью воздуха более 75% от соседних помещений;
  • - разделение помещений, отнесенных к различным группам по агрессивному воздействию среды, глухими перегородками, а в случае необходимости устройства в них проемов с воздушно-тепловыми завесами или шлюзов для обеспечения постоянства параметров воздушной среды в различных помещениях;
  • - блокировку помещений с агрессивными выделениями;
  • - максимально возможную герметизацию технологического оборудования, уплотнения стыков и соединений как в технологическом оборудовании, так и в трубопроводах;
  • - исключение или уменьшение количества помещений с мокрой уборкой пола при наличии проливов кислот и щелочей;
  • - выбор марки стали, типов цемента и плотности бетона, обеспечивающих наибольшую химическую стойкость в той или иной среде.
  • 2.4.1 Каркасы и стены
  • На несущие каркасы и стены промышленных зданий может оказывать агрессивное воздействие воздушная среда с повышенной (60-75%) и высокой (более 70%) относительной влажностью, брызги и проливы кислот и щелочей, действующие на нижние части колонн и стен.
  • В цехах с агрессивными средами рекомендуется проектировать предварительно напряженные колонны прямоугольного сечения со срезами на фаску углами. Прогоны и плиты перекрытий необходимо проектировать из предварительно напряженного бетона, возможно более простых сечений.
  • Поверхности металлических и железобетонных конструкций каркасов и технологических площадок при наличии кислых газов должны быть окрашены химически стойкими лакокрасочными материалами. В местах примыкания к полу, а также в местах возможных брызг и обливов предусматривают защиту колон и стен химически стойким непроницаемым подслоем с последующей облицовкой кислотоупорной керамической плиткой на специальных кислотостойких мастиках и замазках в соответствии с характером агрессивности жидких сред.
  • 2.4.2 Полы и их детали
  • Химически стойкие полы предотвращают попадание агрессивных жидкостей в грунт или в междуэтажные перекрытия. Проникновение агрессивных жидкостей (даже только загрязненных) угрожает подземным частям здания, ведет к загрязнению грунтовых вод и разрушению бетона и стальной арматуры. Конструкция пола по грунту состоит из уплотненного грунтового основания, слоя гидроизоляции от грунтовых вод, несущего и выравнивающего слоев бетона, химически стойкой гидроизоляции, подстилающего слоя и покрытия. Покрытие может устраиваться из мягких плиток релина или рулонного линолеума, перхлорвинилового пластиката в том случае, если среда слабоагрессивная и механические нагрузки незначительны. При значительных механических нагрузках покрытие проектируют из кислотоупорных керамических плиток или кислотоупорного кирпича, плиток из каменного литья или в виде монолитного слоя.
  • Монолитное покрытие пола осуществляется обычным бетоном, но особо плотным или повышенной плотности при воздействии на него щелочной среды, кислотостойким бетоном на основе жидкого стекла, кислотостойким асфальтом или асфальтобетоном, а также пластрастворами или пластбетонами на основе фурановых, эпоксидных, полиэфирных или других смол при воздействии кислой среды. В последние годы широко внедряются монолитные химически стойкие покрытия полов на основе эпоксидных и полиэфирных связующих- эпоксикарбамидные, эпоксиполиамидные, эпокситерпеновые, эпоксикаучуко -вые, полиэфиркаучуковые - толщиной 5-10 мм [9].
  • 2.5 Модернизация основного оборудования
  • Большим недостатком пастеризатора А1-ОПК-5 является отсутствие в его конструкции автоматического клапана, который возвращает молоко в уравнительный бак при пуске установки и в случае падения температуры пастеризации ниже 90 °С. Также у него малая производительность, что не позволяет увеличить производительность линии. Пластинчатую пастеризационную установку А1-ОПК-5 предлагается заменить на трубчатый пастеризатор А1-ОТЛ-10. После обработки на установке А1-ОТЛ-10 продукты сохраняют весь комплекс необходимых человеку веществ: микроэлементов и макроэлементов, витаминов, приобретает при этом высокую пищевую ценность. В установке А1-ОТЛ-10 трубные доски изготовлены нержавеющей сталью. Они имеют выфрезерованные каналы, соединяющие торцы труб попарно. Входная и выходная трубы выведены из цилиндров наружу в виде патрубков со штуцерами. В торцах цилиндров установлены плотно привернутые крышки с резиновыми уплотнениями, создающими герметичность и изолирующими каналы один от другого. Нагнетаемая насосом жидкость попадает в первую трубу, затем в канал, перемешивается, переходит в следующую трубу, снова в канал и т.д., пока последовательно не пройдет по всем трубам. В паровых рубашках цилиндров на входе установлены перфорированные пластины -- отражатели пара. Цилиндры смонтированы на подставке из труб. Для регулирования по высоте в нижней части подставки предусмотрены регулирующие винты.
  • Регулирование температуры пастеризации и ее автоматическое поддержание в заданных пределах осуществляются регулятором прямого действия типа РТ. Для того чтобы не пропустить не пастеризованный продукт на последующую обработку, на выходе из верхнего цилиндра пастеризатора предусмотрен перепускной клапан. Команда на автоматический перепуск подается с пульта управления от манометрического термометра. На паропроводе перед входом пара в рубашки цилиндров пастеризатора установлены манометры, предохранительные клапаны и паровые вентили. В паропроводе верхнего цилиндра смонтирован регулятор температуры. Вывод конденсата осуществляется конденсатоотводчиками из каждого цилиндра в отдельности.
  • Рис. 2.1 Общий вид установки трубчатой пастеризационной А1-ОТЛ-10. 1--центробежный электронасос; 2--термодинамический конденсатоотводчик; 3, 12, 14, 15, /9--трубы; 4 -- угольник; 5, 6-- трубы конденсата; 7--10, 24-- молокопровод; 11-- перепускной клапан; 13-- регулятор температуры прямого действия типа РТ; 16-- кольцеобразный патрубок; 17-- трубчатый пастеризатор; 18-- паровой вентиль: 20-- предохранительный клапан; 21, 25-- манометры; 22-- фланец; 23 -- тройник, 26-- пульт управления
  • Молоко нагнетается из накопительной емкости с помощью двух электронасосов, последовательно соединенных молокопроводом с цилиндрами пастеризатора, в нижний цилиндр пастеризатора. Там оно подогревается до 50--60 °С, переходит в верхний цилиндр, где пастеризуется при температуре 80--90 °С. Цилиндры обогреваются паром. При нарушении технологического режима чувствительный элемент дистанционного манометрического термометра, который погружен в поток горячего молока, выходящего из пастеризатора, подает сигналы через пульт на пропускной клапан. Он срабатывает и направляет молоко на вторичную пастеризацию. В процессе пастеризации давление в молокопроводе контролируется манометром с мембранным разделителем. Давление пара на входе в паровые рубашки обоих цилиндров измеряется манометрами для пара. Температура пастеризованного молока на выходе из аппарата регистрируется манометрическим термометром ТКП-160Сг. Подача пара в зависимости от изменения температуры молока автоматически регулируется прибором РТ.
  • Установка А1-0ТЛ-10 на теплопередающих трубах создает шероховатость (накатку). Это снижает гидравлическое сопротивление, увеличивает теплопередачу, уменьшает образование молочного камня и пригара белка. Кроме того, для удобства обслуживания и повышения надежности работы системы автоматизации установка А1-ОТЛ-10 комплектуется уравнительным приемным баком с поплавковым регулятором уровня. Технические характеристики установок приведены в таблице 2.5.
  • Таблица 2.5 Технические характеристики трубчатых пастеризаторов
  • Показатель

    А1-ОТЛ-10

    Производительность

    10500 л\час

    Начальная температура молока

    10

    Температура пастеризации

    80-90

    Давления пара

    0,3-0,4

    Расход пара

    1300

    Поверхность теплопередачи

    9

    Максимально допустимый напор молока на входе из трубчатого аппарата при номинальной производительности, м вод. ст.

    8

    Установленная мощность

    4,5 кВт

    Габаритные размеры

    1500 х 1400 х 2300 мм

    Масса

    640 кг

    • 2.6 Расчетная часть
    • Расчет пастеризатора молока типа "труба в трубе"
    • Механизм действия процесса пастеризации
    • Процесс пастеризации молока заключается в нагреве молока в теплообменнике типа "труба в трубе", в котором теплопередача тепла осуществляется от нагретой воды при температуре 75°С к нагреваемому молоку через разделяющую стенку. Молоко движется по трубному пространству, а нагретая вода подается в межтрубное пространство.
    • Тепловой поток прямо пропорционален площади теплопередачи f, коэффициенту теплопередачи к и средней движущей силе процесса теплопередачи, которой является средний температурный напор ?tcp,
    • Q=k*f*?tcp.
    • Рис. 2.2 Схема изменения температур теплоносителей при противотоке
    • На рисунке 2.2 представлена схема изменения температур теплоносителей при противотоке. Средний температурный напор определяется по формуле:
    • ?tcp =(?tmax-?tmin)/ln(?tmax/?tmin),
    • где ?tmax - разность конечной температуры воды и начальной температуры молока, °С;
    • ?tmin - разность начальной температуры воды и конечной температуры молока, °С.
    • ?tmax=tв.к.-tм.н.;
    • ?tmin=tв.н.-tм.к.,
    • где tв.н. - начальная температура воды, °С;
    • tв.к. - конечная температура воды, °С;
    • tм.н. - начальная температура молока, °С;
    • tм.к. - конечная температура молока, °С.
    • Коэффициент теплопередачи зависит от коэффициента теплоотдачи от молока к стенке трубки бм, коэффициента теплоотдачи от воды к стенке трубки бв, термического сопротивления трубки и термического сопротивления накипи в межтрубном пространстве и определяется по формуле
    • k=1/((1/бм)+(1/бв)+(дтрст)+(днн)),
    • где дтр - толщина стенки трубки, м;
    • лст - теплопроводность стенки, Вт/(м*°С);
    • дн - толщина накипи в межтрубном пространстве, м;
    • лн - теплопроводность накипи, Вт/(м*°С).
    • Коэффициент теплоотдачи от молока к стенке трубки равен
    • бм=Nuмм/l1,
    • где Nuм - критерий Нуссельта для молока;
    • лм - коэффициент теплопроводности молока, Вт/(м*°С);
    • l1 - характерный линейный размер, равный для круглых трубок dвн;
    • dвн - внутренний диаметр трубки, м.
    • Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубки равен
    • бв=Nuвв/l2,
    • где Nuв - критерий Нуссельта для воды;
    • лв - коэффициент теплопроводности воды, Вт/(м*°С);
    • l2 - характерный линейный размер, равный для кольцевого сечения межтрубного пространства
    • l2=4*Fсечсеч,
    • где Fсеч - площадь сечения межтрубного пространства, м2;
    • Псеч - смоченный периметр, м
    • Псеч=4*(Dвн+dн),
    • где Dвн - внутренний диаметр рабочего цилиндра, м;
    • dн - наружный диаметр трубки, м.
    • Конструктивное решение теплообменного аппарата
    • Для уменьшения габаритных размеров пастеризатор может состоять из нескольких секций. Это приводит с одной стороны к уменьшению занимаемой производственной площади, а с другой стороны - к некоторому усложнению конструкции. Поэтому целесообразно принять две горизонтально расположенные секции, установленные в два ряда. Для увеличения коэффициента теплоотдачи от молока к стенкам трубок теплообменника типа "труба в трубе" и соответственно коэффициента теплопередачи необходимо иметь развитой турбулентный режим в трубном пространстве. Это достижимо при выполнении теплообменника многосекционным, получая батарею. Наибольшая скорость молока достигается при его прокачке последовательно через все трубки, т.е. когда весь расход молока приходится на сечение одной трубки.
    • Теплообменный аппарат необходимо выполнить из нержавеющей стали. Для снижения потерь тепла в окружающую среду целесообразно снаружи теплообменника нанести теплоизоляционный слой [11].
    • Анализ факторов, принятые допущения
    • Расчёт трубчатого пастеризатора сводится к определению внутреннего диаметра трубок, внутреннего диаметра рабочего цилиндра, кратности расхода воды. Расчёт производится из условия обеспечения температуры пастеризации, а также обеспечения необходимой производительности пастеризатора по молоку. Причём, конструктивные параметры пастеризатора необходимо рассчитать таким образом, чтобы приведённые затраты были минимальны.
    • При разработке математической модели принимаются следующие допущения:
    • 1) Ввиду незначительного изменения занимаемой площади пола по рассматриваемым вариантам в приведенные затраты можно не включать амортизацию здания.
    • 2) Ввиду незначительной стоимости слоя утеплителя пренебрегаем затратами, связанными с наружной теплоизоляцией аппарата.
    • 3) Пренебрегаем изменением стоимости насоса и электродвигателя при изменении потребляемой ими мощности.
    • Разработка математической модели процесса нагрева сливок
    • С учетом всех уравнений процесса теплообмена в теплообменнике типа "труба в трубе" математическая модель может быть представлена в виде следующей последовательности расчета.
    • Расчёт 1-й секции пастеризатора.
    • Продукт ? молоко.
    • Производительность? G = 5000 л/ч = 1,4 л/с
    • Начальная температура молока 8 ?С, конечная 64 ?С.
    • Средняя температура:
    • При этой температуре молоко имеет теплофизические параметры:
    • кг/м?; ; ;
    • ;
    • критерий Прандтля
    • Давление греющего пара 1,8 атм., аппарат горизонтальный.
    • 1. Секционный объемный расход:
    • 2. Тепловая нагрузка аппарата:
    • Вт
    • 3. Находим число труб по формуле:
    • где внутренний диаметр теплопридающей трубы (выбираем стандартную трубу 25?2 мм с dвн=21мм=0,021м).
    • - скорость движения воды (принимаем =1м/с).
    • имеем
    • При четырёх ходах в трубном пространстве число труб в пучке n=16
    • 4. Определяем поверхность теплопередачи F(м2) из общего уравнения теплопередачи:
    • k- коэффициент теплопередачи, Вт/м2•К
    • - средняя разность температур, ?С
    • Q- тепловая мощность аппарата, Вт.
    • 4.1 Определяем коэффициент теплопередачи К по формуле:
    • , Вт/ м2•К
    • -коэффициент теплопередачи от пара к стенке, Вт/м2?К.
    • - коэффициент теплопередачи от стенки к продукту, Вт/м2?К.
    • -толщина стенки (трубы), м. = 2мм (для труб из нержавеющей стали dн=0,025м).
    • -коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/м?К. ( для трубы из нержавеющей стали =17,5 Вт/м?К.
    • 4.2 Определяем коэффициент теплопередачи от пара к стенке :
    • Для определения коэффициента теплопередачи от пара к стенке при плёночной конденсации пара на наружной поверхности трубы используем следующую формулу:
    • (Вт/ м2•К)
    • где, - коэффициент теплопроводности плёнки конденсата при tпл , Вт/м?К
    • -плотность плёнки конденсата при tпл ,кг/м3
    • -коэффициент динамической вязкости плёнки конденсата при tпл ,Па•с
    • r- удельная теплота конденсации пара, Дж/кг
    • - длина трубы, м.
    • -разность температур теплоносителя и стенки со стороны пара,?С
    • Задаём длину трубы l =1,6м. tcт1 на 2-3?С ниже, чем значение t пара.
    • tcт1=tn - (2 : 3)
    • tcт1=118-2=116 ?С
    • tпл= ( tcт1+ tn) • 0,5
    • tпл= (116+118) • 0,5=119 ?С
    • Из справочника находим теплофизические свойства tпл=117 ?С
    • 945 кг/м3; пл=0,2425•10-3Па•с; 0,6859 Вт/м•К
    • r =2208 кДж/кг tn?tст1=120?118=2?С
    • 4.3 Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту (Вт/м2?К).
    • при турбулентном режиме движения жидкости (продукта) в трубе определяем по формуле:
    • Где, Re -критерий Рейнольдса
    • Pr - критерий Прандтля при средней температуре продукта; tср=36?С
    • Из справочника находим Pr =9,4
    • Режим движения - турбулентный.
    • Pr ст -критерий Прандтля для пограничного слоя при температуре стенки со стороны продукта, температура стенки со стороны продукта не известна. Определим её в приближении.
    • - средняя температура продукта, ?С
    • - разность температур стенки и продукта, ?С
    • Задаёмся этой температурой в 1-ом приближении.
    • r cт=4,9
    • -коэффициент теплопроводности при tср
    • 4.4 Определяем коэффициент теплопередачи К.
    • 4.5 Проверяем правильность принятия и .Должно выполниться условие.
    • 13,638 • 2 = 3923 • 30
    • 27276 11770
    • Повторим расчет.
    • Определим
    • При этой температуре, для воды:
    • ; ; .
    • Тогда,
    • При tст2=81,3?С P2ст=4,2 ,тогда для определения :
    • Проверяем выполнение условия
    • 6882•13,8=4077•45,3
    • 94972 184690
    • Производим дальнейшие интеграционные вычисления:
    • При tcт1 =106,5?С вода имеет ; ; ;
    • при t=73,4?С (для молока)
    • 5899 • 25 = 3984 • 36,7
    • 146788146920
    • Расчёт окончен. Окончательно принимаем значение коэффициента теплопередачи К=1869 Вт/м2•К
    • 4.6 Расчёт площади теплопередающей поверхности.
    • Общая длинна ходов L при dp= (dн+ dвн) • 0,5= (25+21) • 0,5=23мм
    • Длинна одного хода .
    • 5. Конструктивный расчёт.
    • 5.1 При закреплении труб в трубной решётке развальцовкой шаг равен:
    • мм
    • 5.2 Диаметр кожуха находим по формуле:
    • где -коэф. заполнения трубной решётки
    • Получаем:
    • Здесь n =19 - стандартное число труб при размещении их по сторонам шестиугольника.
    • 6. Определение толщины слоя теплоизоляции.
    • ,
    • где - коэф. теплопроводности материала изоляции
    • - коэф. теплопередачи в окруж. среду
    • - коэф. теплоотдачи от поверхности изоляции к окруж. воздуху
    • Здесь, - разность температур поверхности аппарата и окружающего воздуха.
    • Для совелита
    • Коэф. теплопередачи через слой совелита равен:
    • Толщина изоляции равна:
    • 7. Расход пара равен:
    • кг/с
    • здесь k - коэф. запаса.
    • Диаметр парового патрубка равен:
    • Диаметр патрубка для отвода конденсата равен:
    • Диаметр патрубка для молока равен:
    • [11].
    • Выводы: Особенностью конструкции установки А1-ОТЛ-10 является наличие регенератора, выполненного по типу теплообменника "труба в трубе". Он служит для частичного подогрева исходного молока и вывода конденсата. Нагреваемый продукт подается по внутренней трубке, конденсат течет противотоком в кольцевом зазоре теплообменника.
    • Минимизация критерия оптимизации позволит определить конструктивные оптимальные параметры и кратность расхода воды теплообменника типа "труба в трубе". Выполнен расчет 1-й секции пастеризатора, так как нет необходимости рассчитывать две секции из-за аналогичности расчетов.
    • Для антикоррозионной защиты установку предлагается выполнить из содержащей никель стали марки 12Х18Н10Т.
    • 3. Охрана труда
    • 3.1 Общие требования безопасности
    • К работе в качестве рабочих-молочников допускаются физически здоровые люди не моложе 18 лет, не имеющих медицинских противопоказаний, прошедшие производственное обучение, вводный и первичный инструктаж на рабочем месте, а также должны проходить гигиеническую подготовку и сдавать зачет 1 раз в 2 года по установленной программе.
    • Рабочий-молочник должен знать:
    • устройства, конструкцию, принцип действия и правила технической эксплуатации доильного оборудования, оборудования по приемке молока;
    • основные виды неполадок донного оборудования, способы их устранения;
    • правила промывки цистерн;
    • правила внутреннего трудового распорядка.
    • Персонал, допущенный к работе, должен быть обеспечен и ознакомлен под расписку с инструкцией по охране труда .
    • Требования безопасности перед началом работы
    • Одеть положенную по нормам спец. одежду.
    • Проверить расстановку оборудования, убедиться в его исправности и опробовать на холостом ходу, при обнаружении повреждения или неисправности поставить в известность руководство.
    • Проверить подъездные площадки, чтобы работало электрическое освещение
    • Для обеспечения безопасной работы необходимо еженедельно проводить профилактический осмотр устройств и оборудования, которые не имеют регламентированного срока технического обслуживания (впускные и выпускные ворота, перила, тралы, подножные решетки.)
    • Приготовить моющие и дезинфицирующие растворы, пользуясь резиновыми перчатками и защитными очками.
    • Подвижные и вращающиеся части оборудования должны иметь защитные кожухи и ограждения , исключающие возможность получения травмы обслуживающим персоналом.
    • Требования безопасности во время работы
    • Расстановка оборудования и приспособлений должна исключать загромождение проходов.
    • Промывку автоцистерн проводить горячей водой на специальной площадке.
    • При перекачке молока обращать внимание на работу перекачивающего насоса.
    • Центрифуги (лабораторные, молочные)должны загружаться симметрично. Запрещается открывать крышку центрифуги до ее полной остановки. Процесс определения жира в молочной продукции должен осуществляться в соответствии с инструкцией по охране труда.
    • Емкости и баки должны промываться способами, исключающими необходимость нахождения в них работника.
    • Приямок для установки молочного насоса доильных установок должен быть огражден перилами высотой не менее 1 м.
    • Машины и оборудование, предназначенное для обработки молока, должны быть оснащены приборами автоматики, обеспечивающими надежный контроль и регулирование заданного технологического процесса.
    • Требования безопасности в аварийных ситуациях
    • Если на металлических частях оборудования обнаружено напряжение (ощущение эл.тока), электродвигатель работает на две фазы (гудит), заземляющий провод оборван, следует остановить машину и немедленно доложить об этом руководству.
    • При обнаружении неисправности в работе оборудования, самопроизвольной остановке, аварии необходимо отключить электропитание, сообщить об этом ответственному лицу и до устранения неисправности не включать.
    • При получении травмы обратись в мед. пункт и поставь в известность руководство.
    • При обнаружении загорания, необходимо вызвать пожарную охрану по телефону -01,поставить в известность руководство.

    Требования безопасности по окончании работы

    По окончании работ все оборудование и механизмы переводятся в положение, исключающее возможность их пуска посторонними лицами, электропитание отключается, оборудование протирается. Санитарная обработка , разборка, чистка и мойка производятся только после отключения оборудования от электросети.

    Снять спецодежду, обо всех замечаниях в работе установки доложите своему руководителю, самому не проводить ремонт оборудования, принять душ [14].

    4. Технико-экономическая часть

    Главной целью проводимых в стране экономических реформ является наиболее полное удовлетворение материальных и духовных потребностей людей. На период реформ, выдвигая широкую программу социального развития страны и повышения народного благосостояния, на первый план поставили задачу - улучшить снабжение населения продуктами питания. Программа реформ предусматривает широкое использование потенциала сельского хозяйства нашей страны и всех отраслей агропромышленного комплекса. В целях значительного увеличения производства продуктов питания намечены меры по увеличению объемов переработки молока, улучшению ассортимента и повышению качества молочных продуктов. Осуществление этих мер связано с реализацией задач агропромышленного комплекса и техническим перевооружением отраслей пищевой промышленности, в том числе молочной. При техническом перевооружении молочной промышленности предусматривается использование высокопроизводительного технологического оборудования, изготовления комплектов машин, аппаратов и поточных технологических линий, обеспечивающих повышение производительности труда, освоение нового технологического оборудования и автоматизированных линий для розлива молока и оборудования для упаковки молочных продуктов.

    Предприятия молочной промышленности располагают современным, высокопризводительным оборудованием, в том числе поточно-механизированными и автоматизированными линиями. Освоено производство новых видов цельномолочной продукции, сыров, мороженного, молочных консервов, масла, продуктов для детского питания, заменителей цельного молока для молодняка сельскохозяйственных животных. В последнее время особое внимание акцентируется на комплексной переработке молока и рациональном его использовании путем переработки обезжиренного молока, пахты и сыворотки на различные пищевые продукты.

    Стимулы для производства

    Товаропроизводитель оставляет в своем распоряжении весь НДС, что фактически увеличивает доход и является базисом для инвестиционного развития. До 2012 года КРС для мясомолочного стада будет осуществляться по 0% ставке НДС, что дает возможность увеличивать поголовье. Ужесточение конкуренции. Между переработчиками за качественное сырье от средне- и крупнотоварного производителя в связи с сокращением поставок населением.

    Управление механической службой предприятия

    В молочной промышленности существуют заводская и централизованная формы организации ремонтного производства. Заводская форма предусматривает проведение ремонтов оборудования силами ремонтного персонала предприятия.

    В ремонтный период на предприятии комплектуются бригады нового типа о применении КТУ, в состав которых включаются рабочие эксплуатирующие данное оборудование. При этом для ремонтной бригады подбирается однотипное оборудование, что позволяет рационально использовать квалификацию рабочих приспособления, инструмент, повышает ответственность за качество ремонта.

    Распределение работы среди членов бригады осуществляет бригадир.

    Обоснование необходимости ремонтных работ и предложения по усовершенствованию организации и управлению ремонтной службой пищевого предприятия. Технико-экономические показатели работы РМЦ приведены в таблице 3.1

    Таблица 3.1 Технико-экономические показатели работы РМЦ

    Наименование показателя

    Од. вим.

    Значение показателя

    1. Количество ремонтных единиц

    от.

    7

    2. Общая годовая трудоемкость ремонтных работ

    человеко-часа

    5115

    3. Общая площадь ремонтной базы

    кв. г.

    33,6

    4. Количество станков на ремонтной базе

    от.

    7

    5. Годовой фонд заработной платы ПВП

    грн.

    202510,16

    6. Суммарные затраты на ремонты за год

    грн.

    1966456,5

    Одним из основных мероприятий по усовершенствованию организации ремонтов и обслуживание оборудования есть внутризаводской и межзаводской сравнительный анализ.

    Ремонтная служба по влиянию на технико-экономические показатели производства занимает сильное важное место.

    Количественная оценка сводится к установлению показателей уровня экономичности и уровня организации ремонтного производства.

    Эффективность и качество ремонта в значительной мере зависите от степени износа и нормального старения оборудования.

    Физический износ может достигать таких значений, при которых дальнейшее использование оборудования становится экономически невыгодно.

    Необходимо подчеркнуть, что в результате проведенного исследования показателей, ремонт изношенного оборудования не обеспечивает его функционирования на протяжении времени, равного срока службы нового оборудования к первому капитальному ремонту [15].

    Выводы

    В проекте разработаны методы антикоррозионной защиты оборудования, которое применяется в пищевой промышленности. В частности, разработана защита от коррозии оборудования для получения пастеризованного молока, предложена замена стали на содержащей никель сталь марки 12Х18Н10Т, которая более практична и дешевая. Предусмотрена также защита от коррозии строительных конструкций: каркасов, стен - химически стойкими лакокрасочными материалами, а полов - кислотоупорными керамическими плитками.

    Осуществлен выбор оборудования. Разработана модернизация выбранного оборудования - пластинчатую пастеризационную установку А1-ОПК-5 предлагается заменить на трубчатый пастеризатор А1-ОТЛ-10 - и доказана рациональность применения. Произведен конструктивный, технологический и прочностной расчет1-й секции пастеризатора, так как нет необходимости рассчитывать две секции из-за аналогичности расчетов. Доказана рациональность выбора оборудования.

    Проектом предусмотрены мероприятия техники безопасности.

    Литература

    1. С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1: Учеб. для вузов - М.: Высш. шк., 2001. - 703 с.

    2. С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 2: Учеб. для вузов - М.: Высш. шк., 2001. - 680 с.

    3. Пат. 2142331 РФ, МПК 7 А 01 J 11/16. Устройство для гомогенизации и гомогенизирующая головка / В.Е. Карачевский, И.В. Карачевский, В.В. Карачевский.

    4. Технология молока и молочных продуктов / Г.В. Твердохлеб. - М.: Агропромиздат, 1991. - 463с.

    5. Машины, технологическое оборудование, приборы для предприятий молочной промышленности. Каталог.- Тернополь:Воля,2006.-480с.

    6. Справочник по оборудованию предприятий молочной промышленности, Томбаев Н.И. М.:Пищевая промышленность. 1972.-542с.

    7. Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы: Справ. Изд. / А.П. Шлямнев. и др.-М.: " Интермет Инжиниринг". 2000.-232с.

    8. Высоколегированные коррозионностойкие сплавы. Ульянин Е.А., Свистунова Т.В., Левин Ф.Л. М.:Металлургия,1987.(Защита металлов от коррозии) 88с.

    9.Проектирование антикоррозионной защиты строительных конструкций / В.Д. Трегуб.- К.: Будівельник, 1984.-72с.

    10. Голубева Л.В. Проектирование предприятий молочной отрасли с основами промстроительства // Л.В. Голубева, Глаголева Л.Э. - СПб., ГИОРД, 2006г. - 288с.

    11. Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств. -М., 1991.

    12. Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. - М.: Металлургия, 1976. - 404 с.

    13. Шлугер М. А., Ажогин Ф. Ф., Ефимов Е. А. Коррозия и защита металлов. - М.: Металлургия, 1981. - 216 с.

    14. Охрана труда в химической промышленности.М., "Химия",1977.

    15.Основи ринкової економіки України: Посібник.-К.:А.С.К.,2006.-688 с.: іл..-(Економічна освіта).

    Размещено на Allbest.ru


    Подобные документы

    • Первичная обработка, транспортирование и хранение молока, приемка и оценка его качества. Способы очистки молока и режимы его охлаждения. Сепарирование и нормализация, гомогенизация молока. Тепловая обработка молока. Подбор технологического оборудования.

      курсовая работа [451,9 K], добавлен 14.11.2010

    • Технологический процесс переработки молока. Описание работы пастеризационно-охладительной установки для молока производительностью 10000 л/ч. Расчет распределения сопротивлений по секциям. Техника безопасности при эксплуатации пастеризатора-охладителя.

      курсовая работа [114,1 K], добавлен 22.04.2010

    • Пищевая ценность, состав, свойства коровьего молока. Вода и сухое вещество, ферменты и гормоны, микрофлора сырого молока. Переработке молока предприятиями молочной промышленности. Приемка и первичная обработка молока. Технология получения молока и сливок.

      курсовая работа [41,6 K], добавлен 18.09.2010

    • Анализ устройства и принципа действия технологической линии производства пастеризованного молока. Характеристика продукта и сырья. Особенности производства и потребления готовой продукции. Описание комплексов оборудования. Принцип действия линии.

      реферат [3,3 M], добавлен 20.11.2011

    • Классификация и ассортимент питьевого молока. Приемка закупаемого товара. Технология производства пастеризованного молока. Требования к качеству воды. Санитарная обработка оборудования инвентаря, посуды, тары. Основные моющие и дезинфицирующие средства.

      курсовая работа [3,3 M], добавлен 01.07.2014

    • Расчет и подбор технологического оборудования для разлива молока в полиэтиленовые пакеты. Техническая характеристика сепаратора-молокоочистителя. Устройство пластинчатой пастеризационно-охладительной установки. Автомат розлива и упаковки молока.

      дипломная работа [320,5 K], добавлен 09.04.2015

    • Ознакомление с основными требованиями к сырью для производства сухого молока. Перечень и описание основного и вспомогательного оборудования. Технологическая схема поточной линии; расчет пастеризационно-охладительной установки и затрат энергоресурсов.

      курсовая работа [2,9 M], добавлен 23.03.2014

    Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
    PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
    Рекомендуем скачать работу.