Розрахунок теплообмінного рекуперативного апарата типу "труба в трубі" для приготування сусла

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Кафедра процесів і апаратів харчових виробництв та технології консервування

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни процеси та апарати харчових виробництв на тему:

„ Розрахунок теплообмінного рекуперативного апарата типу «труба в трубі» для приготування сусла ”

Виконав студент ТБХ-2-7 Бабаєв О.Д.

Київ-2011

ЗМІСТ

Вступ

1. Описання проектованого апарата. Переваги та недоліки

2. Опис технологічної схеми

3. Розрахунки

4. Розрахунок теплової ізоляції

5. Техніко-економічні показники роботи апарата

6. Питання екології та техніки безпеки

Література

Вступ

Теплообміном називають процес передачі теплоти від одного тіла до другого. Необхідною і достатньою умовою для теплообміну є різниця температур між цими тілами. Мірою теплообміну вважають кількість переданої теплоти.

Речовини, які беруть участь у процесі теплообміну, називають теплоносіями. Речовину з вищою температурою називають гарячим теплоносієм (водяна пара, гаряча вода, нагріте повітря, димові гази, гарячі мінеральні масла), а речовину з нижчою температурою - холодним (вода, повітря, ропа, аміак, фреони).

Теплообмін викликається нерівномірністю розподілу температури у даній системі тіл, тобто зумовлений характером її температурного поля.

Є три способи передачі теплоти: теплопровідність, конвекція і випромінювання.

Теплопровідністю називають явище перенесення теплової енергії безпосереднім контактом між частинками тіла. Теплопровідність у твердих тілах, рідинах і газах відбувається, відповідно, за рахунок:

- передавання енергії теплових коливань між сусідніми молекулами і атомами;

- обміну енергією сусідніх молекул і дифузії молекул;

- дифузії молекул.

Конвекцією називається процес поширення теплоти внаслідок руху рідини або газу. За природою виникнення розрізняють два види руху рідини: вільний і примусовий. Під час природної конвекції переміщення середовища зумовлене меншою густиною більш нагрітих об'ємів та їх підняттям у полі сил тяжіння за законом Архімеда. Якщо переміщення викликається штучно вентилятором, насосом, мішалкою, то така конвекція називається вимушеною.

Випромінюванням називають процес передачі теплоти від одного тіла до другого поширенням електромагнітних хвиль у просторі між цими тілами. Кількість енергії, що випромінюється, визначається температурою тіла, станом його поверхні, властивостями тіла.

Тепловіддачею називають процес теплообміну між твердою стінкою (тілом) і рідким (газоподібним) середовищем, що її омиває.

Теплопередачею називається процес теплообміну між двома середовищами, розділеними твердою перегородкою.

За способом передавання теплоти усі теплообмінники поділяють на дві великі групи: поверхневі і змішувальні. В поверхневих теплообмінниках обидва теплоносії відокремлені один від одного твердою стінкою або по черзі контактують з однією і тією самою стінкою, яка бере участь у процесі теплообміну й утворює так звану поверхню теплообміну. Поверхневі теплообмінники, у свою чергу, поділяють на рекуперативні і регенеративні. В рекуперативних апаратах один бік поверхні теплообміну весь час омиває гарячий теплоносій, а другий - холодний. Теплота від одного теплоносія до другого передається крізь стінку з теплопровідністю матеріалу, що їх розділяє. Напрямок теплового потоку в стінці лишається незмінним. У регенеративних апаратах одна й та сама поверхня теплообміну поперемінно омивається то одним, то другим теплоносієм. У період нагрівання, тобто під час контакту з гарячим теплоносієм, у твердих тілах, що заповнюють апарат, акумулюється теплота, яка в період охолодження віддається рухомому холодному теплоносію.

Кожухотрубні теплообмінники. Вони найпоширеніші в харчовій промисловості, дають можливість створювати великі поверхні теплообміну в одному апараті , прості у виготовлені й надійні в експлуатації. Недоліком такого теплообмінника є складність очищення внутрішньої поверхні труб.

Двотрубні теплообмінники типу „труба в трубі”. Завдяки невеликому поперечному перерізу в теплообмінниках досягають високих швидкостей руху теплоносіїв. Проте ці теплообмінники дуже громіздкі та _т._ольда_ого.

Заглибні теплообмінники. Виготовляють у вигляді змійовиків. Коефіцієнт теплопередачі в цих теплообмінниках порівняно низький, але через простоту виготовлення вони набули значного поширення. Порівняно великий гідравлічний опір змійовика.

Зрошувальні теплообмінники. Застосовують переважно як холодильники. Вони прості за будовою, але досить громіздкі. Теплообмін від труб до зрошувальної води вони характеризується невисокими значеннями коефіцієнтів тепловіддачі.

Спіральні теплообмінники. Переваги спіральних теплообмінників - компактність, можливість пропускання обох теплоносіїв з високими швидкостями, що забезпечує великий коефіцієнт теплопередачі. При однакових швидкостях робочих середовищ у спіральних теплообмінниках гідравлічний опір менший, ніж у кожухотрубних. Недоліками спіральних теплообмінників слід вважати складність виготовлення та низький робочий тиск - до 106 Па.

Пластинчасті теплообмінники. Поверхню теплообміну в них створюють гофровані паралельні пластини. Конструктивні, експлуатаційні та теплотехнічні переваги пластинчастих теплообмінників сприяють дедалі ширшому застосуванню їх на підприємствах харчової промисловості. Недолік їх - велика кількість довгих ущільнювальних прокладок.

Ребристі теплообмінники. Таку конструкцію часто використовують у теплообмінниках газ-рідина або газ-пара, в яких при оптимальній конструкції поверхня з боку газу має бути максимальна, наприклад, в калориферах для нагрівання повітря парою в сушильних установках, а також в апаратах повітряного охолодження.

Оболонкові теплообмінники. Застосування таких апаратів обмежене невеликими поверхнею теплообміну (до 10 м2) і тиском в оболонці (до 1 Мпа).

При виборі системи охолодження й форми охолодних елементів необхідно враховувати такі фактори.

1. Абсолютна безпека при експлуатації апаратів. Відповідно до інструкції щодо техніки безпеки або норм на апарати, які працюють під тиском, у випадку застосування аміачної системи охолодження останню повинні прийняти відповідні органи.

2. Повне використання охолоджувальної поверхні.

1. Описання проектованого апарата

Теплообмінник типу «труба в трубі» належить до поверхневих. В таких теплообмінниках обидва теплоносії відокремлені один від одного твердою стінкою, яка _т._ участь в процесі теплообміну й утворює так звану поверхню теплообміну (поверхню нагріву).

Теплообмінник типу «труба в трубі» належить також до рекуперативних. В ньому один бік поверхні теплообміну весь час омиває гарячий теплоносій, а другий - холодний. Теплота від одного теплоносія до другого передається крізь стінку з теплопровідного матеріалу, що їх розділяє. Напрямок теплового _т._ольд в стінці лишається незмінним.

Теплообмінник типу «труба в трубі» належить до протитечій них, тобто обидва теплоносії рухаються в протилежних напрямках назустріч один одному.

Теплообмінник типу «труба в трубі» складається з кількох послідовно з`єднаних елементів, утворених двома концентрично розміщеними трубами. Один теплоносій рухається у внутрішніх трубах, а другий - у кільцевому зазорі між внутрішніми і зовнішніми трубами. Внутрішні труби окремих елементів з`єднані послідовно колінами, а зовнішні патрубками. Завдяки невеликому поперечному перерізу в теплообмінниках «труба в трубі» досягають високих швидкостей руху теплоносіїв і високої інтенсивності теплообміну. _т._ол ці теплообмінники дуже громіздкі та металомісткі. Тому їх використовують лише при малих об`ємних витратах теплоносія і незначних поверхнях теплообміну.

При значних кількосях теплоносіїв теплообмінник складають з декількох паралельних секцій, що приєднуються до загальних колекторів.

Переваги теплообмінників «труба в трубі»:

- високий коефіцієнт теплопередачі в наслідок великої швидкості обох теплоносіїв;

- простота виготовлення.

Недоліки цих теплообмінників:

- громіздкість;

- висока вартість зважаючи на велику витрату _т._оль на зовнішні труби, що не беруть участь в теплообміні;

- трудність очищення міжтрубного простору.

2. Опис технологічної схеми

ТЕХНОЛОГІЯ ПЛОДОВО-ЯГІДНИХ КВАС ТА ІНШИХ НАПОЇВ.

Технологічна схема виробництва яблучного квасу.

«Яблучний квас» готують в бродильно-купажні апараті 4. Технологічна схема виробництва «Яблучного квасу»: 1 - чан з паровим барботером; 2 - відцентровий насос; 3 - теплообмінник; 4 - бродильно-купажний аппарат; 5 - фільтр; 6 - збірник яблучного соку; 7 - чан для молочнокислої закваски, 8 - чан для дріжджів; 9 - Монжа для дріжджів і молочнокислої закваски, 10 - дозатор для сиропу; 11 - сіроповарочний котел; 12 - повітряний _т._ольда_, 13 - збірник-переохолоджувачі для квасу; 14 - розливна машина; 15 - закупорювальний напівавтомат; 16 - етікетпровочний автомат.

Для приготування сусла попередньо підготовляють пастеризації воду, нагріваючи її в чані 1 з паровим барботером до 90 ° С. Пастеризації воду перекачують відцентровим насосом 2 через теплообмінник 3 в бродильно-купажний аппарат 4, в який через Монжа 9 пневматично подають розрахункову кількість (відповідно до рецептури) чистого культури винних дріжджів з чана 8 і молочнокислої закваски з чана 7; з дозатора 10 в аппарат 4 вводять також цукровий сироп концентрацією 62-63%, що містить 25-30% розрахункової кількості цукру. Потім всі вентилі закривають, відкривають шибер помилкового дна _т._ольд і на 2-3 хв включають електродвигун мішалки; після цього через пробний краник відбирають середню пробу для визначення початкової концентрації і кислотності _т._ольда_ого середовища.

У бродильно-купажні апараті 4 відбувається комбіноване (спиртове і молочнокисле) бродіння, яке протікає в анаеробних умовах і триває 36-48 год залежно від температурного режиму та активності збудників бродіння.

При бродінні температуру _т._ольда_ого середовища підтримують у межах 25-30 ° С, а абсолютний тиск в апараті не вище 0,24 Мн/м2 (2,5 кг/см2). Для інтенсифікації бродіння через кожні 2 год включають на 1-2 хв мішалку. До кінця бродіння абсолютний тиск в бродильно-купажні апараті знаходиться в межах 0,24-0,29 Мн/м2 (2,5-3 кг/см2).Бродіння вважається закінченим при видимому відборі сусла 1 -1,2% і кислотності 2,20-2,40 мл нормального розчину лугу на 100 мл сусла.

Зброждуване сусло охолоджують до 10-12 ° С, подаючи розсіл в охолоджуючу сорочку і у внутрішній змійовик _т._ольд. Після цього перекривають помилкове дно, потім не знижуючи тиску в апараті, виробляють купаж, подаючи в нього при включеній мішалці яблучний сік зі збірки 6 і цукровий сироп з дозатора 10. За закінчення купажування відкривають камеру дріджевідділителя і продовжують охолодження купажу до 4-5 ° С.

Готовий яблучний квас зі збірки 13 подається під тиском у розливну машину 14 (12-ріжковий напівавтомат). У пляшки, що подаються транспортером, до наливу закладають по дві родзинки. Пляшки з квасом послідовно піддаються закупорювання напівавтоматом 15, етикетування автоматом 16.Розлитий і укупоренной в пляшках квас для доброжування з родзинками видержують в експедиції при температурі до 12 ° С протягом 6-8 год.

Готовий квас представляє собою непрозорий напій світло-жовтого кольору з кисло-солодким смаком і яблучним ароматом. Дійсна концентрація його при випуску не нижче 5,2%, а кислотність - 2,20 мл нормального розчину лугу на 100 мл напою.

3. Розрахунки

Дано:

B= 45 %

G = 0.94 кг/с

tп 1= 19єС

tк 1 = 44єС

tп 2= 70єС

tк2= 30 єС

F, N, d, D, KУ - ?

Розв'язання

Розрахунок проводимо для охолодження гарячої води.

Тепловий розрахунок

1. Визначаємо середню різницю температур теплоносія і продукту

Дtб = tп1 - tк2 = 70 -44 = 26єС

Дtм = tк1 - tп2 = 30 -19= 11єС

tп1 - початкова температура води, що охолоджується,

tк2 - кінцева температура вода,

tк1 - початкова температура води,

tп2 - кінцева температура води, що охолоджується.

Так як , то:

2 Знаходимо середні температури розчину та води

3. Теплофізичні властивості визначаються за теплофізичним довідником:

· рідини, що охолоджує (визначаємо по t2 )

с = 988 кг/м3

л = 0,648 Вт/(м К)

с = 4180Дж/(кг град)

м = 0,000549 Па с

· цукрового розчину, розраховуємо

·

4. Теплове навантаження теплообмінника знаходимо з рівнянь теплового балансу

Q = Q1 = Q2,

де Q1 - кількість теплоти, віддана гарячим теплоносієм, Дж/с,

Q2 - кількість теплоти, передана холодному теплоносію, Дж/с.

Теплове навантаження з урахуванням теплових витрат, Дж/с або Вт:

,

де Х - коефіцієнт, що враховує втрати теплоти в навколишнє середовище, (Х = 1,02…1,05),

G - витрати рідини, кг/с

С - теплоємність рідини, Дж/(кг К)

Q = 1,05·0.94·3160·(44-19) = 77973 Вт

Якщо знехтувати витратами в навколишнє середовище, то можна знайти витрати води Gв з рівняння теплового балансу

де С - теплоємність води, Дж/(кг К)

t1, t2 - початкова та кінцева температури води, єС

кг/с

5. Приймаємо швидкість руху рідини щ = 0.7 м/с та цукрового розчину

щ = 0,5 м/с

Розраховуємо внутрішній діаметр теплообмінника:

де с - густина цукрового розчину, кг/м3,

щ - швидкість рідини, що рухається, м/с

м

За стандартом приймаємо d = 0,048 м D=0.076м.

6. Розраховуємо критерій _т._ольда

де м - коефіцієнт динамічної в'язкості, Па с.

8. Розраховуємо критерій Нусельта

9. За знайденою величиною визначаємо коефіцієнти тепловіддачі

б1, б2 - коефіцієнти тепловіддачі відповідно для гарячого і холодного носія, Вт/(м2 К)

Вт/(м2 К)

Вт/(м2 К)

10. Визначаємо загальний коефіцієнт теплопередачі К0

де д - товщина стінки, яка дорівнює 0,004 м.

Матеріал приймаємо нержавіючу сталь, теплопровідність якої 17,5 Вт/(м·К)

Вт/(м2 К)

11. Визначаємо площу поверхні теплообмінника за формулою:

м2

Конструктивний розрахунок

1 Загальна довжина труби:

м

1. Кількість елементів теплообмінника



де l1 - довжина труби одного змійовика, яка лежить в межах 3…6 м.

шт.

Гідравлічний розрахунок.

1. Потужність, потрібну для переміщування продукту через апарат, Вт, визначають за допомогою рівняння:

де з - ККД насоса, (з = 0,4…0,8). Приймаємо рівним 0,65.

Гідравлічний опір апарата складається з опору тертя і місцевих опорів. Отже, повний гідравлічний опір визначається за формулою:

де л - коефіцієнт гідравлічного тертя для ізотермічного турбулентного руху в гладеньких трубах

Значення коефіцієнтів місцевих опорів:

оповороту на 180є = 2,5

Уо = 5+2,5·(n-1)

Уо = 5+2,5·(6-1)

Па

Па

Вт =0,0019 кВт

Вт =0,01873 кВт

Розрахунки по інших швидкостях

Приймаємо швидкість руху рідини щ = 0.7 м/с та цукрового розчину щ = 0,7 м/с

1 Розраховуємо внутрішній діаметр теплообмінника:

де с - густина цукрового розчину, кг/м3,

щ - швидкість рідини, що рухається, м/с

м

За стандартом приймаємо d = 0,038 м D=0.057м.

Розраховуємо критерій Рейнольдса

де м - коефіцієнт динамічної в'язкості, Па с.

8. Розраховуємо критерій Нусельта

9. За знайденою величиною визначаємо коефіцієнти тепловіддачі

б1, б2 - коефіцієнти тепловіддачі відповідно для гарячого і холодного носія, Вт/(м2 К)

Вт/(м2 К)

Вт/(м2 К)

10. Визначаємо загальний коефіцієнт теплопередачі К0

де д - товщина стінки, яка дорівнює 0,004 м.

Матеріал приймаємо нержавіючу сталь, теплопровідність якої 17,5 Вт/(м·К)

Вт/(м2 К)

11. Визначаємо площу поверхні теплообмінника за формулою:



м2

Конструктивний розрахунок

1 Загальна довжина труби:

м

2. Кількість елементів теплообмінника

де l1 - довжина труби одного змійовика, яка лежить в межах 3…6 м.

шт.

Гідравлічний розрахунок.

2. Потужність, потрібну для переміщування продукту через апарат, Вт, визначають за допомогою рівняння:

де з - ККД насоса, (з = 0,4…0,8). Приймаємо рівним 0,65.

Гідравлічний опір апарата складається з опору тертя і місцевих опорів. Отже, повний гідравлічний опір визначається за формулою:



де л - коефіцієнт гідравлічного тертя для ізотермічного турбулентного руху в гладеньких трубах

Значення коефіцієнтів місцевих опорів:

оповороту на 180є = 2,5

Уо = 5+2,5·(n-1)

Уо = 5+2,5·(7-1)

Па

Па

Вт =0,0046 кВт

Вт =0,001103 кВт

Приймаємо швидкість руху рідини щ = 0.7 м/с та цукрового розчину щ = 0,9 м/с

1 Розраховуємо внутрішній діаметр теплообмінника:

теплообмінник технологічний гідравлічний



де с - густина цукрового розчину, кг/м3,

щ - швидкість рідини, що рухається, м/с

м

За стандартом приймаємо d = 0,038 м D=0.057м.

Розраховуємо критерій Рейнольдса

де м - коефіцієнт динамічної в'язкості, Па с.

8. Розраховуємо критерій Нусельта

9. За знайденою величиною визначаємо коефіцієнти тепловіддачі

б1, б2 - коефіцієнти тепловіддачі відповідно для гарячого і холодного носія, Вт/(м2 К)

 Вт/(м2 К)

Вт/(м2 К)

10. Визначаємо загальний коефіцієнт теплопередачі К0

де д - товщина стінки, яка дорівнює 0,004 м.

Матеріал приймаємо нержавіючу сталь, теплопровідність якої 17,5 Вт/(м·К)

Вт/(м2 К)

11. Визначаємо площу поверхні теплообмінника за формулою:

м2

Конструктивний розрахунок

1 Загальна довжина труби:

м

3. Кількість елементів теплообмінника



де l1 - довжина труби одного змійовика, яка лежить в межах 3…6 м.

шт.

Гідравлічний розрахунок.

3. Потужність, потрібну для переміщування продукту через апарат, Вт, визначають за допомогою рівняння:

де з - ККД насоса, (з = 0,4…0,8). Приймаємо рівним 0,65.

Гідравлічний опір апарата складається з опору тертя і місцевих опорів. Отже, повний гідравлічний опір визначається за формулою:

де л - коефіцієнт гідравлічного тертя для ізотермічного турбулентного руху в гладеньких трубах

Значення коефіцієнтів місцевих опорів:

оповороту на 180є = 2,5

Уо = 5+2,5·(n-1)

Уо = 5+2,5·(6-1)

Па

Па

Вт =0,0056 кВт

Вт =0,00111 кВт

Приймаємо швидкість руху рідини щ = 0.7 м/с та цукрового розчину щ = 1.1 м/с

1 Розраховуємо внутрішній діаметр теплообмінника:

де с - густина цукрового розчину, кг/м3,

щ - швидкість рідини, що рухається, м/с

м

За стандартом приймаємо d = 0,038 м D=0.057м.

Розраховуємо критерій Рейнольдса

де м - коефіцієнт динамічної в'язкості, Па с.

8. Розраховуємо критерій Нусельта

9. За знайденою величиною визначаємо коефіцієнти тепловіддачі

б1, б2 - коефіцієнти тепловіддачі відповідно для гарячого і холодного носія, Вт/(м2 К)

Вт/(м2 К)

Вт/(м2 К)

10. Визначаємо загальний коефіцієнт теплопередачі К0

де д - товщина стінки, яка дорівнює 0,004 м.

Матеріал приймаємо нержавіючу сталь, теплопровідність якої 17,5 Вт/(м·К)

Вт/(м2 К)

11. Визначаємо площу поверхні теплообмінника за формулою:



м2

Конструктивний розрахунок

1 Загальна довжина труби:

м

4. Кількість елементів теплообмінника

де l1 - довжина труби одного змійовика, яка лежить в межах 3…6 м.

шт.

Гідравлічний розрахунок.

4. Потужність, потрібну для переміщування продукту через апарат, Вт, визначають за допомогою рівняння:

де з - ККД насоса, (з = 0,4…0,8). Приймаємо рівним 0,65.

Гідравлічний опір апарата складається з опору тертя і місцевих опорів. Отже, повний гідравлічний опір визначається за формулою:



де л - коефіцієнт гідравлічного тертя для ізотермічного турбулентного руху в гладеньких трубах

Значення коефіцієнтів місцевих опорів:

оповороту на 180є = 2,5

Уо = 5+2,5·(n-1)

Уо = 5+2,5·(5-1)

Па

Па

Вт =0,01401 кВт

Вт =0,005 кВт

4. Розрахунок теплової ізоляції

Товщину ізоляції розраховують з рівності двох питомих теплових потоків через товщу ізоляцію



де д - товщина ізоляційного шару, мм

tа - температура в апараті, єС

tі - температура на поверхні ізоляційного матеріалу, єС

tп - температура повітря в приміщенні, єС.

Ізоляційний матеріал приймаємо азбест.

Його коефіцієнт теплопровідності л = 0,151 Вт/(м К).

Товщина ізоляції повинна бути такою, щоб температура на її поверхні була не більше 50єС.

Основна характеристика ізоляційних матеріалів - коефіцієнт теплопровідності, що повинен знаходитись в межах 0,035 - 0,2 Вт/м К.

Для нашого теплообмінника:

ti = 35єC

tП = 15єС

б = 9,76 + 0,07·(35 - 15) = 11,16 Вт/(м2 К)

Отже, товщина ізоляційного шару:

ta = 68єС

м

5. Техніко-економічні показники роботи апарата

Техніко-економічний розрахунок дозволяє знайти оптимальні умови праці цих апаратів з врахуванням капітальних затрат, амортизації обладнання і експлуатаційних витрат.

Оптимальна швидкість руху рідини відповідає мінімуму функції:

КУ = КА + КЕ

де КУ - сумарні витрати, грн./рік,

КА - амортизаційні витрати, грн./рік,

КЕ - експлуатаційні витрати, грн./рік.

Амортизаційні витрати:

КА = F·CF·a

де F - поверхня теплообміну, м2

СF - вартість 1 м2 поверхні теплообміну апарату, грн./м2, СF = 1100 грн./м2

а - річна доля амортизаційних відрахувань, %, а = 0,08

КА = 4,8·1100·0,08 = 422,4

КА= 4,21·1100·0,08=370,48

КА= 3.6·1100·0,08=316,8

КА= 3.3·1100·0,08=290,4

Експлуатаційні витрати:

КЕ = N·CE·ф

де N - потужність електродвигуна насосу, кВт,

СЕ - вартість 1 кВт·год електроенергії, грн./(кВт год)

ф - тривалість роботи апарату в році, год.

ф = 7420 год.

СЕ = 0,40 грн.

КЕ = 0,02063·0,40·7420 = 61,22 грн.

КЕ = 0,005703·0,40·7420 = 16,92 грн.

КЕ = 0,0167·0,40·7420 = 48 грн

КЕ = 0,01901·0,40·7420 = 56 грн.

КУ = 422,4 + 61,22 = 483,62 грн.

КУ = 370,48 + 16,92 = 387,4 грн

КУ = 316,8+ 48 = 364,8 грн

КУ = 290,4+ 56 = 346,4 грн

Порівняльна характеристика

	0.5	0.7	0.9	1.1
Потужність, N, кВт	0.02063	0,005703	0,0167	0,01901
Амортизаційні витрати, грн.	422,4	370,48	316,8	290,4
Експлуатаційні витрати, грн.	61,22	16,92	48	56
Сумарні витрати, грн.	483,62	387,405703	364,8167	346,41901

Графік оптимізації

6. Питання екології та техніки безпеки

Конструкція установки виконана відповідно до вимог стандартів, забезпечує безпечні умови праці в процесі її експлуатації при дотриманні засобів безпеки.

Установка в процесі експлуатації не виділяє шкідливих виділень: газ, пил (при нормальній роботі), теплові (вище норми) та радіаційні випромінювання, вище припустимих шуму і вібрацій.

У сучасній техніці застосовується безліч речовин, які можуть надходити в повітря, де знаходяться люди, і становити небезпеку їх здоров'ю. Для визначення небезпечності медики досліджують вплив цих речовин на організм людини і встановлюють безпечні для людини концентрації та дози, які можуть потрапити різними шляхами в організм людини.

На харчових та переробних підприємствах повітря робочої зони може забруднюватися шкідливими речовинами, які утворюються в результаті технологічного процесу або містяться в сировині, продуктах та напівпродуктах і відходах виробництва. Ці речовини порапляють в повітря у вигляді пилу, газів або пари і діють негативно на організм людини. В залежності від їх токсичності та концентрації в повітрі вони можуть бути причиною хронічних отруєнь або професійних захворювань.

Тому в залежності від ступеня токсичності, фізико-хімічних властивостей, шляхів проникнення в організм, санітарні норми встановлюють гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин в повітрі робочої зони виробничих приміщень, перевищення яких не припустиме.

За ступенем дії на організм людини шкідливі речовини ділять на чотири класи небезпеки:

1 - надзвичайно небезпечні;

2 - високонебезпечні;

3 - помірно небезпечні;

4 - малонебезпечні.

Класи небезпеки встановлюються в залежності від норми і показників, наведених в табл 2.

Табл.2

Для деяких речовин, що досить часто потрапляють у повітря виробничих приміщень, встановлюються так звані середньогодинні допустимі концентрації. Наприклад, для оксиду вуглецю, який постійно потрапляє у повітря топкових приміщень, встановлені такі допустимі середньогодинні норми:

50 мг/м3 - при тривалості роботи до 1 години;

100 мг/м3 - до 30 хвилин;

200 мг/м3 - не більше 15 хвилин.

Наступні роботи можна виконувати при наведених концентраціях не раніше ніж через дві години.

Особливості газового та парового забруднення повітря

Рідини та пил можуть бути присутні в повітрі робочої зони у вигляді аерозолю, тобто у вигляді краплин рідини або твердих часток, які рухаються у повітрі під дією повітряних потоків. При певних умовах аерозолі осідають і повітря очищується. Тверді частки, що випали з повітря на поверхню, називають аерогель.

Гази та пара змішуються із повітрям на молекулярному рівні і видалити їх з повітря механічними методами досить важко. При повітряних потоках гази та пара шкідливих речовин розповсюджуються разом з повітрям на великі відстані і можуть забруднювати зони приміщень, що не контролюються як робочі, і привести до раптового отруєння людей.

Газові та парові забруднення повітря, як правило, не визначаються візуально і в багатьох випадках вони не мають запаху - тому є небезпечними. Деякі досить поширені у виробничому процесі гази мають питому вагу більшу за питому вагу повітря і накопичуються у низьких ділянках приміщень (підвалах, шахтах, підземних галереях та ін.), досягаючи значних концентрацій. Це дуже небезпечно, бо може привести до отруєння, а в разі горючого чи вибухового газу - до вибуху або пожежі.

Харчові та переробні підприємства мають справу з процесами, які пов'язані з утворенням або використанням таких газів, як діоксид вуглецю (СО2), аміак (NH3), сірчаний водень (Н2S), діоксид сірки (SO2) та ін.

Пилове забруднення повітря

Пил - основний шкідливий фактор на багатьох харчових та переробних підприємствах, обумовлений недосконалістю технологічних процесів. Природний пил знаходиться в повітрі в звичайних умовах мешкання людини в межах концентрацій 0,1...0,2 мг/м3; в промислових центрах, де діють великі підприємства, він не буває нижче 0,5 мг/м3, а на робочих місцях запиленість

підприємства, він не буває нижче 0,5 мг/м3, а на робочих місцях запиленість повітря іноді сягає 100 мг/м3. Значення ГДК для нейтрального пилу, не маючого отруйних властивостей, дорівнює 10 мг/м3.

Деякі види пилу (свинцевий, миш'яковий, марганцевий і т.п.) обумовлюють отруєння і ведуть до функціональних змін ряду органів і систем. Отрути, що надходять до організму через дихальні шляхи, створюють підвищену небезпеку, тому що потрапляють безпосередньо у кров.

Методи боротьби з шкідливими речовинами, що потрапляють в повітря робочої зони

Існує багато різних способів та заходнення з'єднань, люків та отворів, удосконалення технологічного процесу.

Герметизація та ущільнення є основними заходами щодо вдосконалення існуючих технологічних процесів, в яких використовуються або утворюються шкідливі речовини. Застосування автоматизації дає змогу вивести, людину із забрудненого приміщення в приміщення із чистим повітрям.

Удосконалення технологічних процесів дозволяє замінювати шкідливі речовини нешкідливими, відмовлятися від застосування пилоутворюючих процесів, замінювати тверде пальне на рідке або газове, встановлювати газо-, пилоуловлювачі в технологічний цикл та ін.

При недосконалості технології, коли уникнути проникнення шкідливих речовин в повітря не вдається, застосовують їх інтенсивне видалення за допомогою вентиляційних (газ, пара, аерозолі) або аспіраційних систем (тверді аерозолі).

Встановлення кондиціонерів повітря в приміщеннях, де є особливі вимоги до його якості, створює нормальні мікрокліматичні умови для працюючих.

Особливі вимоги ставляться до приміщень, де проводяться роботи з шкідливими речовинами, що пилять. Так, підлога, стіни, стеля повинні бути гладкими, легко митися. В цехах, де виділяється пил, регулярно роблять вологе або вакуумне прибирання.

В приміщеннях, де не можна створити нормальні, відповідні до норм мікроклімату умови, застосовують засоби індивідуального захисту (ЗІЗ).

Згідно з ГОСТ 12.4.011-87 "ССБТ. Средства защиты работающих. Классификация" всі ЗІЗ в залежності від призначення поділяються на такі класи: ізолюючі костюми, засоби захисту органів дихання, одяг спеціальний захисний, засоби захисту ніг, засоби захисту рук, засоби захисту голови, засоби захисту обличчя, засоби захисту очей, засоби захисту слухових органів, засоби захисту від падіння з висоти та інші запобіжні засоби, захисні дерматологічні засоби, засоби захисту комплексні.

Ефективне застосування ЗІЗ залежить від їх правильного вибору і умов експлуатації. При виборі необхідно враховувати конкретні умови виробництва, вид та тривалість впливу шкідливого фактора, а також індивідуальні особливості людини. Тільки правильне застосування ЗIЗ може максимально захистити працюючого. Для цього працівники повинні бути ознайомлені з асортиментом та призначенням ЗIЗ. Всі вони зводяться до конкретних заходів:

1. Запобігання проникненню шкідливих речовин у повітря робочої зони за рахунок герметизації обладнання, ущільнення з'єднань, люків та отворів, удосконалення технологічного процесу.

2. Видалення шкідливих речовин, що потрапляють в повітря робочої зони, за рахунок вентиляції, аспірації або очищення і нормалізації повітря за допомогою кондиціонерів.

3. Застосування засобів захисту людини.

Для роботи з отруйними і забрудненими речовинами користуються спецодягом - комбінезонами, халатами, фартуками та ін.; для захисту від кислот та. лугів - гумовим взуттям та рукавичками. Для захисту шкіри, рук, обличчя, шиї застосовують захисні креми та пасти: антитоксичні, водостійки, жиростійки. Очі від можливих опіків та аерозолей захищають окулярами із герметичною оправою, масками, шоломами.

До засобів індивідуального захисту органів дихання (ЗІЗОД) належать респіратори, промислові протигази та ізолюючі дихальні апарати, які застосовуються для захисту від шкідливих речовин (аерозолів, газів, пари), що знаходяться в оточуючому повітрі.

Дія електричного струму на організм людини та електротравматизм

Для персоналу електрогосподарств найважливішими питаннями охорони праці є електробезпека, яка являє собою систему організаційних, технічних заходів та засобів, що забезпечують захист людей від шкідливого та небезпечного впливу електричного струму, електричної дуги, електромагнітного поля і статичної електрики.

До небезпечних і шкідливих виробничих факторів відносять підвищене значення напруги в електричному колі, замкнення якого може відбутися через тіло людини, підвищений рівень статичної електрики, електромагнітних випромінювань, підвищену напруженість електричного та магнітного полів.

Електричне обладнання становить велику потенційну небезпеку для людини, особливо у зв'язку з тим, що органи почуттів не відчувають на відстані електричну напругу на відміну від теплоти, світла, елементів, що рухаються, запаху та інших шкідливих і небезпечних виробничих факторів. Тому, коли струм впливає на людину, її захисна реакція проявляється тільки після безпосереднього контакту з частинами обладнання, що є під напругою.

Дія електричного струму на живу тканину, на відміну від інших фізичних факторів, носить своєрідний і різнобічний характер.

Механізм ураження людини електричним струмом надзвичайно складний і супроводжується термічним, електролітичним та біологічним впливами. При цьому можливі незворотні порушення функціональної діяльності життєво важливих органів людини.

Термічний вплив характеризується нагріванням тканин тіла, кров'яних судин, нервів, серця та інших .органів, які знаходяться на шляху струму.

Електролітичний вплив розкладає кров, лімфу та плазму, порушує їх фізико-хімічний склад. Біологічний вплив виявляється у порушенні біологічних процесів, які відбуваються в організмі, що супроводжуються подразненням або руйнуванням нервових та інших тканин та опіками, аж до повного припинення діяльності органів дихання та кровообігу. За наслідками електротравми поділяються на місцеві, що супроводжуються явно визначеними місцевими ушкодженнями організму, та загальні, або електричні удари, які призводять до ураження всього організму через порушення функцій життєдіяльності найважливіших органів та систем. Більшість електроуражень (~55%) - це сукупність місцевих електротравм та електричних ударів.

Електронебезпека на виробництві забезпечується відповідною конструкцією електроустановок, застосуванням технічних способів та засобів захисту; організаційними та технічними заходами.

Конструкція електроустановок повинна відповідати умовам експлуатації, забезпечувати захист персоналу від дотику із струмоведучими і рухомими частинами та від попадання всередину обладнання сторонніх предметів і води.

Забезпечення електробезпеки від випадкового дотику до струмоведучих частин досягається такими способами та засобами, що застосовуються або окремо, або в поєднанні один з одним: захисні огорожі; ізоляція струмоведучих частин; застосування малих напруг; електричний розподіл мережі; захисне заземлення; захисне занулення; захисне відключення; захист від небезпеки при переході напруги з вищої сторони на нижчу; компенсація струмів замикання на землю; ізолюючі захисні та охоронні засоби; організація безпечної експлуатації електроустановок.

Література

1. Проектування процесів і апаратів харчових виробництв. Під ред.. В.Н. Стабнікова. - Київ, Вища школа. Головне вид-во, 1989. - 199с.

2. Процеси і апарати харчових виробництв: Метод. вказівки до виконання контрольних робіт для студ. техн.. спец. заочної форми навч../ Уклад.: І.Ф. Малежик, Л.В, Зоткіна, П.М. Немирович, О.В.Саввова - К.: НУХТ, 2002.-64 с.

3. Процеси і апарати харчових виробництв: Підручник. За ред.. проф.. І.В. Малежика. - К.: НУХТ, 2003. -400с. іл.

4. Методичні вказівки до виконання курсових проектів з дисципліни «Процеси і апарати харчових виробництв»/ Розділ «Теплообмінні апарати»/ для студентів усіх спец. ден. і заоч. форми навчання/ Укл. П.С. Циганков, О.П. Ніколаєв. - К.: НУХТ, 1995. - 24 с.

5. Никитин В.С., Бурашников Ю.М. Охрана труда на предприятиях пищевой промышленности. - М.: Агропромиздат., 1991. - 350с.іл.

6. Методичні вказівки № 6050

Размещено на Allbest.ru