Разработка агрегатно-технологической линии производства крепленного вина и расчет подогревателя спирального типа производительностью 25 кг/ч

Пищевая ценность вина. Схема агрегатно-технологической линии по изготовлению вина. Характеристика оборудования в производственной линии. Особенности теплообмена в аппарате. Расчет теплообменника спирального типа. Основные пути интенсификации теплообмена.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 18.04.2014
Размер файла 1,4 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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИАНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ФГОУ ВПО "Дальрыбвтуз")

Кафедра "Пищевая инженерия"

Курсовая работа

"Разработка агрегатно-технологической линии производства крепленного вина и расчет подогревателя спирального типа производительностью 25 кг/ч".

Разработал: студент группы ПИ-31

Фищук Т.В.

Проверил: д. т. н. профессор Угрюмова С.Д.

Владивосток 2011

Содержание

  • Введение
  • 1. Пищевая ценность вина
  • 2. Агрегатно-технологическая линия
  • 3. Характеристика оборудования в линии
  • 4. Особенности теплообмена в аппарате
  • 5. Расчет теплообменника спирального типа
  • 6. Пути интенсификации теплообмена
  • Список использованной литературы

Введение

Производство винограда и вина известно с незапамятных времен. Даже обладая многочисленными древнейшими письменами и археологическими данными нельзя с абсолютной достоверностью утверждать, в каком месте земного шара впервые появилась виноградная лоза. Можно говорить только о значительном географическом пространстве, где были обнаружены очаги виноградарства и виноделия. Это, прежде всего, Средиземноморье, Закавказье, Ближний Восток, Средняя Азия и Балканы. По сведениям археологов, уже в каменном веке люди изготовляли опьяняющие напитки из сока малины и ежевики. С течением времени люди заметили также, что наилучший по вкусовым свойствам и хорошо опьяняющий напиток получается из сока винограда, и поэтому начали выращивать виноградную лозу и постепенно путем отбора, селекции и культивирования все более и более улучшали ее качества.

Ценность вина понимали еще в античности. О высоком, непревзойденном в античном мире качестве греческих вин свидетельствует тот факт, что возлияния в честь богов в Риме осуществляли греческим вином, как лучшим, наиболее ценным, хотя местных было достаточно.

Виноградники Древней Греции были расположены в местностях, разнящихся своими природными условиями. Однако все они отличались обилием тепла и света, наличием условий для продолжительного вегетационного периода, разной крутизной и экспозицией склонов, рыхлыми, хорошо прогреваемыми почвами, близостью к морю и исключительной чистотой и прозрачностью воздуха. Для высококачественного виноделия лучших условий нельзя было желать.

По своим качествам греческие вина не повторяли друг друга из-за различий в климате, почвах, условий увлажнения отдельных районов произрастания винограда. На территории Греции произрастали не только отдельные, строго локализованные сорта, но и группы сортов винограда.

Ростовская область. Зона рискованного, укрывного виноградарства. Крупнейшие производители: "Миллеровский винзавод", "Ростовский комбинат шампанских вин", "Цимлянские вина", "Янтарное".

Ставропольский край. Здесь сосредоточены 13 % площадей виноградников дающих около 15 % валового сбора винограда России. Крупнейшие производители: "Винзавод Георгиевский", "Левокумское", "Машук", "Прасковейское", "Ставропольский". По данным на начало 2010 года "Прасковейское" отказалось от производства собственных виноградных вин, выведя их производство в Болгарию.

Дагестан. В советские времена один из крупнейших регионов производства винограда и виноградных вин. В настоящее время площади виноградников сильно сократились, объемы сбора ягоды не превышают 100 тыс. тонн. Крупнейшие производители: "Дербентский завод игристых вин", "Кизлярский коньячный завод".

А так же в Санкт-Петербурге предприятие АОЗТ "Игристые вина" и крупнейший производитель шампанских и игристых вин в России предприятие ООО "РИСП" в Москве.

1. Пищевая ценность вина

Полезные свойства винограда и вина были известны еще в древности. Научное же обоснование виноградное лечение получило в конце XIX в.

С пищевой и биоэнергетической точки зрения важными компонентами винограда являются сахара, органические кислоты, минеральные вещества, ферменты, витамины и другие биокатализаторы. Только благодаря большому содержанию сахаров калорийность 1 л виноградного сока оценивается в 480-1280 ккал. Главные сахара винограда - глюкоза и фруктоза - усваиваются организмом непосредственно. Сахароза же легко инвертируется кислотами сока. Органические кислоты, главным образом винная и яблочная, обусловливают диуретические свойства винограда. Кислый виннокислый калий обладает желчегонными свойствами. Минеральные вещества винограда (калий, кальций, фосфор и др.) возмещают потери их в организме. Пектиновые вещества винограда обладают коагулирующими и антигеморрагическими свойствами. Виноград и виноградный сок могут удовлетворять частично потребность организма в воде. Обладая пищевой и биоэнергетической ценностью, а также терапевтическими свойствами, виноград должен найти широкое применение, которого он пока, к сожалению, не имеет. Виноградное вино является, безусловно, надежным средством в борьбе с алкоголизмом. Все компетентные врачи и ученые отмечают большое значение вина, настаивая лишь на умеренном потреблении, что вполне естественно: ведь и абсолютные трезвенники не должны забывать, что чай, кофе и т.п. при злоупотреблении могут причинить тяжелые страдания. Авторитетные указания таких французских ученых, как Пастер, Дюкло, Ру, говорят о безвредном употреблении вина и пользе этого гигиенического напитка, не ведущего к алкоголизму, который развивается только при потреблении водочных изделий. Оценка Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ): "При разумном употреблении алкоголь не причиняет очевидного вреда здоровью и не наносит ущерба социальному положению его потребителей".

Односторонняя отрицательная трактовка свойств вина связана в основном с наличием в вине этилового спирта. При этом, к сожалению, часто забывают, а иногда не знают о других ценнейших составных частях виноградных вин. Ценность виноградных вин заключается в том, что они содержат вещества, участвующие в углеводном, азотистом и минеральном обмене. Благоприятно также комплексное действие многочисленных биокатализаторов (ферментов, незаменимых аминокислот, микроэлементов, витаминов), содержащихся в винах.

Известна физиологическая роль букета, состоящего из приятно пахнущих веществ (эфирные масла, сложные эфиры, терпеновые соединения, альдегиды, ацетали и др.), в снижении кровяного давления и повышении тонуса нервной системы.

Таким образом, почти все составные части виноградных вин оказываются ценными для человека. Только этиловый спирт, содержащийся в винах (объемная доля от 9 до 20%), при значительном введении в организм вызывает опьянение. И является, следовательно, нежелательным, требуя ограничения потребления виноградных вин. Однако алкоголь не вредит в тех случаях, когда количество его не превышает 15% от калорийности дневного рациона, что приблизительно составляет 45-63 см3 этилового спирта или около 400 см3 натурального вина. По другим данным, для здорового человека эта норма равна 1 г на 1 кг веса или примерно 75 см3 этилового спирта на человека. В течение дня максимальное потребление виноградного столового вина с объемной долей спирта 10% может быть определено для здорового мужчины в 400-600 см3. Разумеется, количество потребляемого вина зависит от состояния организма, возраста, привычки, веса человека, пола и др. факторов.

вино линия теплообмен производительность

Хорошо известно, что еще в далеком прошлом вина применялись в лечебных целях такими известными врачами, как Гиппократ, Гален, Цельс и др.

Древнеримский врач Гален (130-200 гг.) определял вино как питательный продукт, отмечал его биоэнергетическое действие и дифференцировал вина по их свойствам.

Цельс в I в. н.э. в своем сочинении о врачевании приводит подробные данные о разных винах и рецепты для их ароматизации.

Тибетская медицина столетиями использует вино с лечебной целью. По убеждению врачей Тибета, вино усиливает живую теплоту, утоляет жажду, при помощи вина улучшается сон, вино делает человека находчивым. Они считали, что вино возбуждает аппетит, способствует пищеварению и усвоению пищи. В тибетской медицине различали и использовали крепкие и слабые вина, вина приятного, кислого и горького вкуса, горячительного и глубокого свойства. По мнению тибетских врачей, молодое вино улучшает пищеварение в желудке и легче всасывается, а старые излечивают "расстройства" крови, благоприятствуют процессам желчеобразования и функциям слизисто-серозной системы. Тибетские врачи рассматривали вино как успокаивающее средство. Они считали, что расстройство деятельности сердца и центральной нервной системы, головокружение, потерю аппетита, ухудшение настроения можно предупредить умеренным употреблением вина, сном и приятными разговорами.

В древней Руси также использовали вино с лечебной целью. Это видно на примере Киево-Печерского монастыря конца XI и первой половины XII вв. Уход за больными осуществлял монах или послушник-служебник, по существу врач. В его распоряжении находились растительные масла, пластыри, а также продукты, обладающие лечебными свойствами: мед, рис, хлеб и обязательно вино, которые он выдавал больным.

В настоящее время возрос интерес населения, врачей и исследователей к проблеме взаимоотношения потребления вина и заболеваний сердца и сосудов. В этом плане серьезные и важные работы проведены в США, Франции и Италии. В нашей стране до последнего времени не только практически не проводились исследования, касающиеся влияния вина на сердечно-сосудистую систему, но и не публиковались зарубежные достижения. А они впечатляющие. По статистическим данным, снижение потребления вина в Италии с 1970 по 1980 г. сочеталось с повышением смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. Частота этих заболеваний в Европе возрастает по направлению с юга на север, что возможно связано с потреблением жителями Южной Европы в основном виноградного вина, а Северной - пива и крепких спиртных напитков. Полагают, что потребление 250-300 см3 вина в день может предупредить развитие сердечно-сосудистых заболеваний. И этим защитным эффектом обладает преимущественно сухое невысокой крепости виноградное вино. Благодаря большому содержанию в вине полифенольных соединений облегчается циркуляция крови по сосудам. При этом расширяются сосуды и улучшаются реологические свойства крови, в связи с чем исчезает причина большинства их заболеваний.

При простуде, катаре верхних дыхательных путей, первых приступах озноба весьма полезно применять (чем раньше, тем лучше)"старое лекарство": грог из Ѕ выдавленного лимона, столовой ложки меда и большого стакана красного вина, в которое необходимо добавить немного корицы и один бутон гвоздики. Кипятят 2-3 мин и настаивают 20 мин.

При употреблении населением воды с вином отмечается меньше больных зобной болезнью и кретинизмом. Используют лечебное вино при сахарном диабете (не более 0,5 л/день).

При сосудистых заболеваниях мозга ежедневное употребление 200-450 см3 сухого вина, в основном красного, является хорошим лечебным и профилактическим средством.

Имеется также небольшой опыт в применении вина и его лечебных смесей в дерматологии, при лечении некоторых глазных болезней, уха, горла, носа, туберкулеза различной локализации и при радиационном поражении. [5].

Классификация виноградных вин, [5].

· По используемому сырью вина делят на сортовые и купажные. Сортовые вина получают в основном из одного сорта винограда. Купажные вина готовят из нескольких сортов винограда.

· Вина в зависимости от способа производства делят на натуральные и специальные. Натуральные получают полным или неполным сбраживанием сусла или мезги, они содержат этиловый спирт только эндогенного происхождения. Специальные получают полным или неполным сбраживанием сусла или мезги с добавлением этилового спирта.

Вина натуральные могут быть шипучими. Натуральные и специальные - ароматизированными, контролируемых наименований по происхождению.

· По содержанию спирта и сахара виноградные вина подразделяют на:

Натуральные - сухие, сухие особые, полусухие и полусладкие;

Специальные - сухие, крепкие, полудесертные, десертные и ликёрные.

· В зависимости от качества и сроков выдержки различают вина молодые, без выдержки, выдержанные, марочные и коллекционные. Началом срока выдержки считают 1 января следующего за урожаем года.

Физико-химические показатели, [6].

Полноту налива проверяют с помощью сухого градуированного цилиндра, в который осторожно переливают содержимое бутылки. При этом напиток должен иметь температуру 20 0С.

Крепость - показатель массовой доли этилового спирта. Выражается в объемных процентах или градусах (количество мл спирта на 100 мл напитка). Этот показатель является определяющем для всех алкогольных напитков. В стандартах нормируются значения крепости и допустимые значения крепости и допустимые отклонения.

Массовая концентрация сивушных масел, альдегидов и сложных эфиров в стандартах предусматривается лишь для спирта питьевого и водки.

Массовая концентрация общего экстракта (в г/дм3) предусматривается для всех ликеро-наливочных изделий и колеблется в пределах от 0 до 60 г\дм3.

Массовая концентрация сахара и кислот (в г/дм3) нормируется для всех ликеро-наливочных изделий, кроме бальзамов. Кислотность устанавливается в пересчете на лимонную кислоту. Допускаемые отклонения по массовой концентрации экстракта и сахара составляют (в г/дм3) для ликеро-наливочных изделий с содержанием общего экстракта (в г\дм3) до 32 и более - 0,8; от 16 до 32 - 6,0; до 16 - 3,0.

Виноградные вина и коньяки должны быть разливостойкими, прозрачными, без осадка и посторонних включений. В коллекционных винах может быть осадок на дне и стенках бутылок. В молодых винах допускается опалесценция. Каждое наименование вина и коньяка должно иметь цвет, букет и вкус, соответствующие требованиям технологических инструкций.

Органолептические показатели - в винах определяют прозрачность, цвет, вкус, букет и типичность, а в игристых винах вместо типичности - мусс. Под "типичностью" вина понимают соответствие внешнего вида, аромата и вкуса сложившемуся образу органолептических свойств, характеризующих сорт, место и способ приготовления вина.

Коньяки должны иметь цвет от светло-золотистого, сложный, развитый букет с цветочно-эфирно-ванильными оттенками, вкус мягкий, полный, гармоничный, маслянистый, без посторонних привкусов и запахов.

Физико-химические показатели - качество винодельческой продукции характеризуется такими показателями, как объемная доля этилового спирта, массовая концентрация сахаров, титруемая кислотность, приведенный экстракт, давление двуокиси углерода в бутылках (для игристых вин). Кроме того, нормируется содержание серной кислоты, тяжелых металлов, массовая концентрация летучих кислот и др.

Массовая концентрация титруемых кислот в винах должна находиться в пределах от 3 до 8 г/дм3. Массовая концентрация летучих кислот характеризуется состояние здоровья вина, она находится в пределах от 1,0 до 1,5 г/дм3 (в пересчете на уксусную кислоту).

Массовая концентрация общей сернистой кислоты не должна превышать 250 мг/дм3 - для полусухих и полусладких вин и 200 мг/дм3 - для всех остальных вин, в том числе свободной - соответственно не более 30 и 20 мг/дм3.

Из тяжелых металлов нормируется массовая концентрация железа, которая должна находится в пределах от 3 до 20 мг/дм3 для вин и не более 1,5 мг/дм3 для коньяков. Массовая концентрация меди в винах не должна превышать 5 мг/дм3, свинца - 0,3мг/дм3.

К показателям безопасности, подлежащем подтверждению при обязательной сертификации, кроме токсичных элементов, относится упомянутая выше свободная и общая сернистая кислота.

Давление двуокиси углерода в бутылках с игристыми винами должно быть не менее 350 кПа при t = 20 0С, с шипучими винами - не менее 200 кПа при t = 20 0С.

Табл. 1.1 Пищевая ценность вина на 100 г, [6].

Вода

89,2г.

Белки

0,2г.

Жиры

0

Углеводы

0,2г.

Пищевые волокна

0

Энергетическая ценность

71ккал.

Минеральные вещества

Na

15мг

K

140мг

Ca

10мг

Mg

20мг

P

25мг

Fe

0,6мг

Витамины

Провитамины A

сл.

B1

сл.

B2

0,01мг.

PP

0,10мг.

C

сл.

2. Агрегатно-технологическая линия

Стадии технологического процесса производства виноматериалов.

- Приемка, контроль качества, хранение и транспортирование винограда

- Дробление винограда и отделение гребней

- Осветление и очистка сусла

- Хранение и транспортирование виноматериалов

Далее виноматериалы поступают на производство вина.

Стадии технологического процесса производства вина.

- Приемка, контроль качества, хранение и транспортирование виноматериалов

- Смешивание (купажирование) и обработка виноматериалов разного качества в зависимости от способа приготовления вина: очистка от посторонних примесей, осветление, нагревание, охлаждение и др.

- Отдых и выдержка виноматериалов и вина в емкостях при заданной температуре

- Транспортирование и подготовка стеклотары

- Фасование и укупоривание вина в бутылки

- Пастеризация и выдержка вина в бутылках

- Товарное оформление бутылок с вином и упаковывание бутылок в торговую тару

Агрегатно-технологическая линия производства вина приведена на рис.1, [2].

Виноматериал доставляется специальным транспортом 1 и направляется в емкости 2,3 и 4 для отдыха, купажа и оклейки. Затем виноматериал проходит фильтры 5,8 и 12, термически обрабатывается в пластинчатых теплообменниках 6,9 и 11, выдерживается в термоцистернах 7 и 10. Из напорного резервуара 13 виноматериал подается на упаковку (розлив).

Подготовка бутылок, фасование в них вин и укупоривание, инспекция, пастеризация вин в бутылках, товарное оформление бутылок осуществляется на типовых поточных линиях упаковывания вин.

Состав такой линии входят устройство 29 для межэтажного транспортирования пакетов из ящиков, машина 14 для расформирования пакетов из ящиков, машина 15 для выемки бутылок из ящиков, бутылкомоечная машина 16, устройство 17 для инспекции пустых бутылок, аппарат 18 для стерилизации бутылок; машины: фасовочная 19 и укупоренная 20, аппарат 21 для пастеризации бутылок; машины: инспекционная 22, для отделки горлышек бутылок 23, этикетировочная 24; устройства: для завертки бутылок в бумагу 25, укладки бутылок в ящики 27, формирования пакетов из ящиков 28. Имеются также устройство 26 для санитарной обработки ящиков и конвейеры 30 и 31 для ящиков.

Схема линии.

Рис 1. Агрегатно-технологическая линия производства вина

1-специальный транспорт для доставки виноматериалов;

2,3,4 - емкости для отдыха, купажа и оклейки;

5,8,12 - фильтры;

6,9,11 - спиральные теплообменники;

7,10 - термоцистерны;

13 - резервуар;

14 - машина для расформирования пакетов из ящиков;

15 - машина для выемки бутылок из ящиков;

16 - бутыломоечная машина;

17 - устройство для инспекции пустых бутылок;

18 - аппарат для стерилизации бутылок;

19 - фасовочная машина;

20 - укупорочная машина;

21 - аппарат для пастеризации бутылок;

22 - инспекционная машина;

23 - машина для отделки горлышек бутылок;

24 - этикетировочная машина;

25 - устройство для завертки бутылок в бумагу;

26 - устройство для санитарной обработки ящиков;

27 - устройство для укладки бутылок в ящики;

28 - устройство для формирования пакетов в ящики;

29 - устройство для межэтажного транспортирования пакетов из ящиков;

30,31 - контейнеры для ящиков

3. Характеристика оборудования в линии

1. Фильтр-пресс (рис. 2)

Назначение: фильтрование минеральных вод, вин, водок, шампанских вин, коньяков, пива, купажей, сиропов, безалкогольных напитков, растительного масла и других жидкостей.

Рис. 2. Фильтр-пресс

Процесс фильтрации происходит вручную, посредством поворота механизма выжима. Также на фильтре может быть установлен насос помогающий заполнить фильтр перед выжимом.

Фильтровальные плиты изготовлены из полипропилена или нержавеющей стали.

2. Спиральный теплообменник. (рис. 3)

Процессы:

1. Жидкость/жидкость - нагрев, охлаждение, рекуперация тепла.

2. Пар/жидкость - конденсаторы вакуумные, газоохладители.

Процесс: поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделительной перегородке (керну) и свёрнутыми в виде спиралей.

Спиральные теплообменники выполняются горизонтальными и вертикальными; часто их устанавливают теплообменник.

Рис. 3. Спиральный блоками по два, четыре и восемь аппаратов.

Типы сред: жидкости, образующие отложения, - содержащие твердые частицы, волокна, щелок, шлам, взвеси и суспензии. Газы - чистый пар и его смеси с инертными газами.

3. Машина для расформирования пакетов из ящиков.

Конструкции унифицированы на 70-80%. Машины манипуляторного типа универсальны, они могут быть запрограммированы на нужный режим - формирование или расформирование пакетов. Эти машины весьма перспективны, их можно унифицировать с другими по назначению машинами для создания укрупненных транспортных единиц, например, тара-оборудование для бутылочной продукции с вертикальным способом загрузки и выгрузки бутылок.

Машина, предназначенная для сборки ящиков в пакеты. Ящики по транспортеру поступают на рольганг ящиков, гребенка сдвигает поочередно готовые ряды на лист, пока не соберется слой ящиков Лист выдвигается из-под слоя ящиков, который удерживается упором и устанавливается на поддон. Каретка опускается на высоту ящика, и следующий слой устанавливается на предыдущий. Собранный пакет ящиков поступает на рольганг выдачи.

4. Бутылкомоечная машина.

Основным условием успешного проведения бутылкомоечного процесса является полное удаление загрязнений органической и неорганической природы с поверхности бутылки с целью избежать возможности микробиологического заражения, помня при этом, что внешний вид бутылки должен соответствовать эстетическим запросам потребителя.

5. Этикетировочная машина. (на рис. 4)

Машина для нанесения круговой самоклеящейся этикетки на продукты цилиндрической формы.

Этикетки наносятся на боковую сторону методом обкатки.

Рис. 4. Этикетировочная машина

Оснащена ориентирующим модулем OR для ориентации этикетки на продукте. Характеристики машины:

· Система самонастройки

· Регулируемая скорость конвейера

Машина встраивается в любую линию розлива, также может использоваться отдельно от линии.

4. Особенности теплообмена в аппарате

Теплопередачей называется процесс переноса тепла тепловой энергии от одной среды к другой через твердую разделяющую поверхность. Количественной характеристикой этого процесса является коэффициент теплоотдачи К, значение которого определяет количество тепла, переданного за единицу времени от одной жидкости к другой при разности температур между ними в один градус.

В нашем случае происходит теплоотдача через однородную плоскую стенку с коэффициентом теплопроводности и толщиной (рис.5). По одну сторону стенки находится горячая среда с температурой tж1, по другую - холодная с температурой tж2. Температуры поверхностей стенки неизвестны, обозначим их буквами tс1 и tc2. Значение суммарного коэффициента теплоотдачи на горячей стороне равно 1, а на холодной - 2.

Рис. 5. Теплопередача плоскую стенку

При установившемся тепловом состоянии количество тепла, переданное от горячей жидкости к стенке, равно количеству тепла, переданному через стенку, и количеству тепла, отданному от стенки к холодной жидкости. Следовательно, для теплового потока q можно написать три выражения.

Из этих уравнения определяются частные температурные напоры, а именно:

(4.1)

Складывая их, получаем полный температурный напор

(4.2)

из которого определяются значение теплового потока

Вт/м2 (4.3)

значение коэффициента теплопередачи

, Вт/м2К

Таким образом, чтобы вычислить значение коэффициента теплопередачи K для плоской стенки, необходимо знать толщину этой стенки , коэффициент теплопроводности и значение коэффициентов теплоотдачи 1 и 2.

Описание конструкции аппарата.

Спиральные теплообменники - оборудование, широко распространенное и применяемое в мировой промышленности. Эти аппараты предназначены для подогрева или охлаждения жидкости с помощью жидких теплоносителей и пара. Поверхность теплообмена образована двумя металлическими лентами 1 и 2. (рис.6), свернутыми в виде спиралей, концы которых приварены к глухой перегородке 3. С двух сторон к образованным таким образом спиральным каналом прижаты через уплотнительные прокладки 6 и 9. Один теплоноситель поступает через патрубок 4 и выходит через патрубок 8. Второй теплоноситель поступает через патрубок 7 и выходит через патрубок 5. В аппарате может осуществляться и прямоток, и противоток теплоносителей.

Рис. 6. Схема спирального теплообменника: 1,2-спиральные листы; 3-перегородка; 4,7-паирубки для подвода теплоносителей; 5,8-патрубки для подвода теплоносителей; 6,9-крышки.

Спиральные теплообменники бывают двух типов:

· разборные теплообменники;

· сварные теплообменники.

Сварные теплообменники дешевле, но они не обладают таким преимуществом как возможность разборки и элементарной очистки теплообменника.

Спиральные теплообменники можно разбирать для механической очистки поверхности. Недостаток аппаратов этого типа - невозможность использования их при высоких (свыше Па) давлениях.

Спиральные теплообменники используют также при обогреве паром. В этом случае спиральные поверхности устанавливают вертикально, канал для жидкости наглухо закрывают сверху, а более широкий канал для пара сверху остается открытым, чтобы пар поступал из-под сферической крышки сразу во все витки спирали. Конденсат, совершая, как и жидкость, спиральный путь, отводится через нижнюю крышку. Спиральные теплообменники используются в спиртовой, пищевой, фармацевтической, нефтяной, химической, ЖКХ и других отраслях промышленности, где требуется высокоэффективный теплообмен. На спиртовых предприятиях использование спиральных теплообменников позволяет резко снизить объемы потребляемой воды. Можно использовать жидкости, которые содержат до 20% твердых примесей (осахаренное сусло, бражка), а также встречные потоки газ-жидкость и газ-газ. Горизонтальные спиральные теплообменники применяют для теплообмена между двумя жидкостями.

5. Расчет теплообменника спирального типа

Для конструктивного расчета спирального теплообменника исходными данными служат площадь поверхности теплообменника F, ширина канала b, толщина листов и высота спирали h. Рассчитаем шаг спирали:

.

Обычно принимают b=8+12= 20мм, =2+4=6мм.

S=20+6=26мм

Каждый виток спирали строят по радиусам r1 и r2:

r1=0,5d, r2=0,5d+S,

где d - диаметр первого витка (выбирают по конструктивным соображениям), в первом приближении d500мм.

r1=0,5500=0,25м,

r2=0,25+0,026=0,276м

Ширина керна (длина пластины разделительной перегородки - пластины, к которой привариваются концы листов первой спирали):

Bk=2r1-S.

Bk=20,25-0,026=0,474м.

Высота спирального канала:

h=G/ (bw),

где G - массовый расход жидкости, кг/с; w и - скорость и плотность жидкости.

Скорость движения продукта по трубам лежит в пределах от2 до 4м/с. При первом приближении w=3м/с; =1020кг/м3 (прил.9 стр140)

м.

Число витков спирали:

,

где L0 - длина спирали, которую определяют исходя из площади поверхности теплообмена F:

L0=F/h=1,57м,

где F=dl=3,140,51,471=2309,5м2

Затем рассчитаем наружный диаметр спирального теплообменника:

D=d+2nS+,

D=0,5+23,140,026+0,06=0,72м.

Выводы по расчету.

Рассчитав теплообменник спирального типа, мы выяснили, что по конструкции он подходит для производства вина 25кг/ч.

А именно, мы нашли:

· толщина спирали 6мм,

· диаметр первого витка спирали d=500мм,

· наружный диаметр D=720мм,

· длина спирали L0=1,57м,

· площадь теплообмена 2309,5м2

· число витков в данном теплообменнике равно 3.

6. Пути интенсификации теплообмена

Теплообменные аппараты применяются в пищевой, авиационной и космической и холодильной технике, в системах отопления и горячего водоснабжения, кондиционирования, в различных тепловых двигателях. С ростом энергетических мощностей и объема производства все более увеличиваются масса и габариты применяемых теплообменных аппаратов. На их производство расходуется огромное количество легированных и цветных металлов. Уменьшение массы и габаритов теплообменных аппаратов является актуальной проблемой. Наиболее перспективный путь решения этой проблемы - интенсификация теплообмена.

Уравнения теплоотдачи:

,

где Q-предаваемая энергия;

K-коэффициент теплопередачи;

F-поверхность теплообмена;

Увеличить количество передаваемой энергии можно увеличив коэффициент теплопередачи К.

Т.к. К - обратная полному термическому сопротивлению (), значит чтобы увеличить К, можно уменьшить R.

- коэффициент теплоотдачи от жидкости к наружной стенки.

Существуют активные и пассивные методы интенсификации.

К активным методам относятся:

1) увеличение скорости теплоносителя Wт;

2) увеличение скорости движения теплопередающей поверхности Wпов.

Это методы, влияющие на скорость самого горячего теплоносителя.

К пассивным методам относятся методы при которых, не увеличивая габариты аппарата, можно увеличить поверхность нагрева за счет геометрических форм. Например, рефленные, пластинчатые поверхности и различные вставки. Эти методы влияют на состояние и конфигурацию поверхности.

Для интенсификации теплообмена при кипении используют нанесение на поверхность тонких покрытий из низкотеплопроводного или пористого материала, устанавливают неизотермические ребра, используют шероховатые поверхности.

Для интенсификации теплообмена при конденсации предлагают турбулизаторы или ребра, разрушающие пленку конденсата, несмачиваемые покрытия, жидкие стимуляторы для создания капельной конденсации, закрутку потока или вращение поверхности теплообмена.

Высокоэффективным часто оказывается применение комбинированных методов интенсификации: комбинирование турбулизаторов с оребрением поверхности или с закруткой потока, использование закручивающих устройств при течении суспензии, при кипении - применение турбулизаторов с низкотеплопроводными покрытиями.

При выборе того или иного метода интенсификации теплообмена приходится учитывать не только эффективность самой поверхности, но и технологичность изготовления поверхности, технологичность сборки теплообменного аппарата, прочностные требования, загрязняемость поверхности, особенности эксплуатации и т.д.

Список использованной литературы

1. Процессы и аппараты пищевых производств: Учебное пособие/Г.Н. Ким, С.Д. Угрюмова-Владивосток: Дальрыбвтуз, 2010-482с.

2. Машины и аппараты пищевых производств. В 2кн. Учебн. Для вузов/С.Т. Антипов, И. Т Кретов, А.Н. Остриков и др.: Под ред. Акад. РАСХН В.А. Панфилова. - М.: Высш. шк., Кн1: 2001-703с. Кн2: 2001. - 680с.: ил.

3. С.Д. Угрюмова, Т.И. Ткаченко - Курсовое проектирование "Процессы и аппараты пищевых производств". Уч. Пос. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2007. - 156с.

4. Баранцев В.И. Сборник задач по процессам и аппаратам пищевых производств. М.: Агропромиздат, 1985-136с.

5. С.А. Галкин - Книга о вине. 1999-104с.

6. Физико-химические показатели вина и виноматериалов.: В.А. Субботин, С.Т. Тюрин, Г.Г. Валуко. Издательство: Пищевая промышленность. 1972-161с.

7. "Политехнический словарь" / Гл. ред. Акад.А.Ю. Ишлинский - П50 2-е изд. - М: Советская энциклопедия, 1980-656с., илл.

8. www.ua. all. biz.ru

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

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.