Разработка стратегии модернизации производства пива на малом предприятии (стр. 11 из 14)

Таблица 16 – Технические характеристики сусловарочного котла

Характеристика	Значение
Полная вместимость, м3	15
Коэффициент заполнения	0,9
Поверхность теплообмена наружного контура перколятора, м2	12
Расход пара, кг/ч	755
Рабочее давление пара в перколяторе, МПа	0,2
Габаритные размеры котла, мм	4000х3500х5037
Габаритные размеры перколятора, мм	1700х600х2000
Масса, кг:- без продукта- с продуктом	618017000

Целью расчета сусловарочного котла является определение расхода греющего пара и поверхности теплопередачи.

Масса исходного сусла, подаваемого в аппарат, кг [4, c. 70]:

, (27)

где Vn=15 м3 – полная вместимость аппарата;

φ3=0,9 – коэффициент заполнения аппарата;

ρ=1034 кг/м3 – начальная плотность сусла.

кг.

Общая масса выпариваемой воды, кг [4, c. 71]:

, (28)

где ВН =8,5% и ВК =11% – начальная и конечная концентрации сухих веществ в сусле.

кг.

Масса получаемого после варки сусла, кг [4, c. 71]:

, (29)

кг.

Интенсивность выпаривания воды из сусла, кг/с [4, c. 71]:

, (30)

где τ =1,2 ч – время выпаривания воды из сусла.

кг/с.

Удельная теплоемкость исходного сусла, кДж/кг К [4, c. 71]:

, (31)

где С0=1,42 кДж/кг К – удельная теплоемкость экстрактивных веществ;

Св=4,186 кДж/кг К – удельная теплоемкость воды.

кДж/кг К.

Общий расход теплоты в сусловарочном аппарате за цикл варки с учетом потерь в окружающую среду, кДж [4, c. 71]:

, (32)

где IВТ=2608 кДж/кг – теплосодержание вторичного пара;

tK=106°С и tH=98°C – конечная и начальная температуры сусла;

k=1,05 – коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду.

кДж.

Масса греющего пара на варку, кг [4, c. 71]:

, (33)

где IГП=2735 кДж/кг – теплосодержание греющего пара[10, табл. XXXIX] ;

tКН=108°С – температура конденсата греющего пара [10, табл. XXXIX].

кг.

Удельный расход пара на 1 кг выпаренной воды, кг/кг [4, c. 72]:

, (34)

кг/кг.

Наибольшая тепловая нагрузка – на поверхность теплопередачи при кипячении сусла. Расход греющего пара в этот период работы сусловарочного аппарата, кг/с [4, c. 72]:

, (35)

кг/с.

Тепловая нагрузка на поверхность теплопередачи, кВт [4, c. 72]:

, (36)

кВт.

Перепад температур между греющим паром и кипящим суслом, °С [4, c. 72]:

, (37)

где tГП=135°С – температура греющего пара.

°С.

Температура стенки определяется по формуле [1, с.81]:

, (38)

где R=1860 Вт/м2 К – коэффициент сопротивления;

α=5800 Вт/м2 К – коэффициент теплопередачи.

°С.

Коэффициент теплопередачи от греющего пара к стенке, Вт/м2 К [1, с.80]:

, (39)

где СП=0,533 кДж/кг К – коэффициент пропорциональности;

λ – коэффициент теплопроводности конденсата;

ρК – плотность конденсата;

μ – динамический коэффициент вязкости конденсата;

r – скрытая теплота парообразования;

НСТ=1,19 м – высота стенки.

находится по средней температуре пленки конденсата °С, а - по температуре пара tГП=135°С [1, табл. 10]:

=12120, =6,83 кДж/м2 К.

Вт/м2 К.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к суслу, Вт/м2 К [1, с.81]:

, (40)

где q=63805Вт/м2 – удельная тепловая нагрузка.

Вт/м2 К.

Коэффициент теплопередачи от греющего пара к суслу, Вт/м2 К [1, с.83]:

, (41)

где λСТ=46,5 Вт/м К – коэффициент теплопроводности для стали;

δ=0,008 м – толщина стенки;

η0=0,8 – коэффициент, учитывающий сопротивление образующегося при кипячении сусла осадка на внутренней поверхности аппарата.

Вт/м2 К.

Площадь поверхности теплопередачи аппарата, м2 [4, с.72]:

, (42)

м2.

Площадь поверхности теплопередачи на 1 м3 полной вместимости аппарата, м2/м3 [4, с.72]:

, (43)

м2/м3.

F>1,2 м2/м3, значит аппарат работает в нормальных условиях.

4.2 Подбор технологического оборудования

Осуществляется по методике [3].

Выбор оборудования заторно-варочного отделения начинается с подбора варочных агрегатов, по производительности которых рассчитываются остальные аппараты. Варочные агрегаты подбираются по количеству зернопродуктов Qсут, т, перерабатываемому в сутки. Ввиду того, что в течение полугода имеет место напряженный период выпуска продукции пивзавода, целесообразно подобрать агрегат с учетом этого фактора. Тогда, суточный расход зернопродуктов определяется по формуле

Qсут = Qгод а / nмес, (44)

где Qгод – количество зернопродуктов, перерабатываемых за год, т;

а = 0,1– доля максимального месячного выпуска пива от годового;

nмес = 16 – число дней работы отделения в месяц.

Годовой расход зернопродуктов находится на основании данных продуктового расчета. Объем товарного пива, получаемого из Q0 = 1 т зернопродуктов, составляет в среднем

56,5 гл. С другой стороны, из Qгод зернопродуктов получается год = 9·104 гл товарного пива. Тогда годовой расход зернопродуктов определится из пропорции

Q0 / Qгод =

/ год, (45)

то есть

Qгод =

год Q0 / ; (46)

Qгод =

т.

Тогда суточный расход зернопродуктов составит:

Qсут =

т.

Бункер для дробленого солода выбирается с тем расчетом, чтобы вмещать помол на одну варку. Число варок в сутки равно пяти. Масса солода на одну варку составит

= 2 т. Вместимость бункера на каждую тонну дробленого зернового сырья принимается равной 3 м3, вместимость бункера Vб, м3, находится по формуле

Vб =

, (47)

Vб =

м3.

Таким образом, бункер, используемый на модернизированном производстве, удовлетворяет потребностям по вместимости. Он является вертикальным, имеет квадратное сечение и пирамидальное днище. Материал бункера – сталь 17ГС (ГОСТ 17066-80).