Установка вакуумна двохкорпусна для випарювання томатної маси продуктивністя 8,3 т/год

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

ПО ПРОЦЕСАМ І АПАРАТАМ ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ

на  тему:

 

Установка вакуумна двохкорпусна для випарювання томатної маси продуктивністя 8,3 т/год

 

 

 

 

 

Розробив:
студент групи 3ТК		Горбачова Наталія Валеріївна
Керівник проекту:
ст. викл.		Шанін Олександр Дмитрович

 

Херсон  2011

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

 

 

 

 

 

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ДО КУРСОВОГО  ПРОЕКТУ ПО

ПРОЦЕСАМ І АПАРАТАМ ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ

на  тему:

 

 

 

Установка вакуумна двохкорпусна для випарювання томатної маси продуктивністя 8,3 т/год

 

Розробив:
студент групи 3ТК		Горбачова Наталія Валеріївна
Керівник проекту:
ст. викл.		Шанін Олександр Дмитрович

 

 

 

Херсон  2011

 

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра   харчових технологій

Дисципліна   Процеси і апарати харчових виробництв

Спеціальність   7.091706 Технологія зберігання, консервування та переробки плодів і овочів

Курс  третій         Группа              3ТК             Семестр       п’ятий

 

 

 

ЗАВДАННЯ

 

на курсовий проект студента

Горбачової Наталїї  Валеріївни

 

1. Тема проекту:     Установка вакуумна двохкорпусна для випарювання томатної маси продуктивністя 8,3 т/год

2. Термін здачі студентом закінченого проекту (роботи):

3. Вихідні дані до проекту (роботі)        Концентрація томатної маси початкова 4% мас.; кінцева 20% мас. Маса надходить в установки нагрітою до температури кипіння. Тиск пари, гріючої перший корпус 0,12 Мпа. Остаточний тиск 11,5 кПа.                                                   .

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить розробити)                                                                                 .______________--08р

5. Перелік графічного материалу (з точною указівкою обов'язкових креслень)                                                                                                     .

6. Дата видачі завдання

 

 

 

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

 

№	Назва етапів курсового проекту	Термін виконання етапів проекту	Примітки до етапів проекту

 

 

Студент                                                                                      .

 

Керівник                                                                                     .

 

«           »                                                       20      рік

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

  В курсовом проекте разработана  двухкорпусная вакуум-выпарная установка для томатной пасты. Приведены теоретические основы процесса, его место в технологии производства томатной пасты. Рассмотрены основные конструкции выпарных аппаратов и их сравнительная характеристика. Разработана технологическая схема с использованием проэктированного выпарного аппарата. Приведена характеристика выбранного конструктивного материалла для производства аппарата. Описано строение и принцип действия выпарного аппарата. Приведены расчёты выпарного аппарата и дополнительного устройства.

Объяснительная записка содержит: … стр.; … рисунков; список литературы … названий.

Графическая часть сожержит 2 чертежа  формата А1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или малолетучих веществ жидких летучих растворителях.

Выпариванию подвергают растворы твердых веществ (водные растворы щелочей, солей и др.), а также высококипящне жидкости, обладающие при температуре выпаривания весьма малым давлением пара, — некоторые минеральные и органические кислоты, многоатомные спирты и др. Выпаривание иногда применяют также для выделении растворителя в чистом виде: при опреснении морской поды выпариванием образующийся из нее водяной нар конденсируют и воду используют для тпьевыя пли технических целей.

При выпаривании  обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое, как известно, происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. В ряде случаев выпаренный раствор подвергают исследующей кристаллизации в выпарных аппаратах, специально приспособленных для этих целей.

Получение вксококонцентрированных  растворов, практически сухих и кристаллических продуктов облегчает и удешевляет их перевозку и хранение.

Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании. Однако в подавляющем большинстве случаев в качестве греющего агента при выпаривании используют водяной пар, который называют греющим или первичным.

Первичным служит либо нар, получаемый из парогенератора, либо отработанный пар, или пар промежуточного отбора паровых турбин.

Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называется в т о р и ч н ы м.

Тепло, необходимое для выпаривания раствора, обычно подводится через стенку, отделяющую теплоноситель от раствора. В некоторых производствах концентрирование растворов осуществляют при непосредственном соприкосновении выпариваемого раствора с топочными газами или другими газообразными теплоносителями.

 

 

 

 

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. Выбор давления связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использование тепла вторичного пара.

Выпаривание под в а к у у м о м имеет определенные преимущества перед выпариванием при атмосферном давлении, несмотря на то что теплота испарения раствора несколько возрастает с понижением давления и соответственно увеличивается расход пара на выпаривание 1 кг растворителя (воды).

При выпаривании под вакуумом становится возможным проводить процесс при более низких температурах, что важно в случае концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах. Кроме того, при разрежении увеличивается полезная разность температур между греющим агентом и раствором, что позволяет уменьшить поверхность нагрева аппарата (при прочих равных условиях).

В случае одинаковой полезной разности температур при выпарпванни  под вакуумом можно использовать греющий агент более низких рабочих  параметров (температура и давление). Вследствие этого выпаривание под вакуумом широко применяют для концентрирования высококипящпх растворов, например растворов щелочей, а также для концентрирования растворов с использованием теплоносителя (пара) невысоких параметров.

Применение вакуума даст возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. Вместе с тем при применении вакуума удорожается выпарная установка, поскольку требуются дополиительнне затраты на устройства для создание вакуума (конденсаторы, ловушки, вакуум-насосы), а также увеличиваются эксплуатационные расходы.

При выпаривании под давлением выше атмосферного также можно использовать вторичный пар как для выпаривания, так и для других нужд, не связанных с процессом выпаривания.

Вгоричный пар, отбираемый на сторону, называют экстра-паром. Отбор экстра-пара при выпаривании под избыточным давлением позволяет лучше использовать тепло, чем при выпаривании под вакуумом. Однако выпаривание под избыточным давлением сопряжено с повышением температуры кипения раствора. Поэтому данный способ применяется лишь для выпаривания термически стойких веществ. Кроме того, для выпаривания под давлением необходимы греющие агенты с более высокой температурой.

 

При выпаривании под атмосферным давлением вторичный нар не используется и обычно удаляется в атмосферу. Такой способ выпаривания является наиболее простым, но наименее экономичным.

Выпаривание иод  атмосферным давлением, а иногда и выпаривание под вакуумом проводят в одиночных выпарных аппаратах (о д н о к о р п у с н ы х выпарных установках). Однако наиболее распространены м н о г о к о р п у с н ы е выпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов, или корпусов, в которых вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в последующий корпус. При этом давление в последовательно соединенных (по ходу выпариваемого раствора) корпусах снижается таким образом, чтобы обеспечить разность температур между вторичным паром из предыдущего корпуса и раствором, кипящим в данном корпусе, т. е. создать необходимую движущую силу процесса выпаривания. В этих установках первичным паром обогревается только первый корпус. Слсдоватсльно, в многокорпусных выпарных установках достигается значительная экономия первичного пара по сравнению с однокорнусными установками той же производительности..

Экономия первичного пара может быть достигнута также в однокорпусных выпарных установках с   т е п л о в ы м   н а с о с о м. В таких установках вторичный пар на выходе из аппарата сжимается с помощью теплового насоса (например, термокомп рессора) до давления, соответствующего температуре первичного пара, после чего он вновь возвращается в аппарат для выпарнвання раствора.

В химической промышленности применяются в основном непрерывно действующие выпарные установки. Лишь в производствах малого масштаба, а также при выпаривании растворов до высоких конечных концентраций иногда используют выпарные аппараты периодического действия. Концентрация раствора в таком аппарате приближается к конечной лишь в конечный период процесса. Поэтому средний коэффициент теплопередачи здесь может быть несколько выше, чем в непрерывно действующем аппарате, где концентрация раствора ближе к конечной в течение всего процесса выпаривания.

      Современные выпарные установки имеют очень большие поверхности нагрева (иногда превышающие 2000 м² в каждом корпусе) и являются крупными потребителями тепла. [3].

 

 

 

 

 

 

 

1. Сравнительная характеристика

 

1. 1. Аппараты со свободной циркуляцией раствора. Простейшими аппаратами этого типа являются периодически действующие открытые выпарные чаши с паровыми рубашками (для работы при атмосферном давлении) и закрытые котлы с рубашками, работающие под вакуумом.

В выпарных аппаратах с рубашками  происходит малоинтенсивная неупорядоченная циркуляция выпариваемого раствора вследствие разности плотностей более нагретых и менее нагретых частиц. Поэтому в аппаратах с рубашками коэффициенты теплопередачи низки.

Рис. 1. Выпарной аппарат с горизонтальной трубчатой нагревательной камерой и вертикальным цилиндрическим корпусом:

1 — корпус; 2 — нагревательная камера; 3 — сепаратор.

1. 2. Вертикальные аппараты с направленной естественной циркуляцией. В аппаратах этого типа выпаривание осуществляется при многократной естественной циркуляции раствора. Они обладают рядом преимуществ сравнительно с аппаратами других конструкций, благодаря чему получили широкое распространение в промышленности.

Основным достоинством таких аппаратов является улучшение теплоотдачи к раствору при его многократной организованной циркуляции в замкнутом контуре, уменьшающей скорость отложения накипи на поверхности труб. Большинство этих аппаратов компактны, занимают небольшую производственную площадь, удобны для осмотра и ремонта.