тепловіддачі від реакційної маси до стінки апарату;
a пов=9,8 + 0,07 * (tст-tвозд)=9,8 + 0,07 * (303-293)=10,29 Вт/м 2 * К - коефіцієнт тепловіддачі від стінки апарату до повітря;
K=1/3420 + 0,008/46,5 + 1/10,29=0,1 Вт/м 2 * К.
Q 6=0,1 * 60 * 34,45 * 65=13 кДж - така кількість теплоти відводиться через стінку апарату.
Площа поверхні дрожжанку F д:
F д =? * (R + R 1) · l + 2 ·? * R * H +? · R 2=3,14 * (1,2 + 0,09) * 1,25 +
* 3,14 * 1,2 * 3,3 + 3,14 * 1,2 * 1,2=34,45 м 2
де: R - радіус циліндричної частини апарату, R=1,2 м
R 1 - радіус нижньої основи конусного днища, R 1=0,09 м
l - довжина твірної днища, l=1,25 м
H - висота циліндричної частини дрожжанку, H=3,3 м
Необхідно підвести наступну кількість тепла Q 2:
2=Q 4 + Q 5 + Q 6 - (Q 1 + Q 3)=
=13241312+ 25668 + 13 - 12168692=1098300кДж
Розрахунок геометричній поверхні теплообміну:
Змійовик виготовлений з труб діаметром 50 мм dр=0,05 м,
Кількість секцій в змійовику m=20,
Довжина однієї секції l=1 * 3,14=3,14 м
Довжина змійовика L=m * l=20 * 3,14=62,8 м
Поверхня теплообміну даного теплообмінника
Fгеом=L ** dр=62,8 * 3,14 * 0,05=10 м2
Необхідна поверхню змійовика Fзм знаходиться з виразу:
Fзм=Q/(k *? tср *?)=1098300/(873 * 34,6 * 60)=6,0 м2
де:? tср - середня логарифмічна різниця температур
k - коефіцієнт теплопередачі
k=1/(1 /? 1 +? /? ст + 1 /? 2)=1/(1/984 + 0,003/50 + 1/3600)=
=873 Вт/(м2 * К)
? 1 - коефіцієнт тепловіддачі від конденсується пара до стінки змійовика, Вт/(м2 * К)
?- Товщина стінки змійовика
? ст - теплопровідність стінки змійовика
? 2 - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до сусла
? 2=0,023 * (? п/dвн) * Re0,8 * Pr0,4=
=0,023 * (0,937/0,07) * 1371010,8 * 5,20,4=3600 Вт/(м2 * К)
? п - коефіцієнт теплопровідності пара, Вт/(м * К)
dвн - внутрішній діаметр труб змійовика, м
Критерій Рейнольдса:
Re=wп * dвн *? п/(? п * g)=2,17 * 0,07 * 1618/0,000128 * 9,81=
Критерій Прандтля:
Pr=3600 *? п * c п * g /? п=3600 * 0,000128 * 1,15 * 9,81/0,937=5,2 розр lt; F геом= gt; поверхні теплообміну вистачає.
Витрата теплоносія:
G т.зв. =Q/r пара=1099674 * 10 Березня/2140,0=514 кг
Розрахунок третьої ділянки стадії приготування дріжджів (стерилізація сусла)
Температура процесу постійна, отже Q 1=Q 4.
Тепловий ефект реакції Q 3=0.
Так як корпус апарату вже нагрітий до температури стерилізації, то Q 5=0.
Втрати тепла поверхнею апарату в навколишнє середовище Q 6:
Втрати тепла поверхнею апарату в навколишнє середовище шляхом конвекції і випромінювання Q 6 визначаємо з виразу:
Q 6=k * t * F ін * (t сусла -t пов), де=0,1 - розраховано вище
Q 6=0,1 * 1800 * 34,45 * 65=403 кДж - така кількість теплоти відводиться через стінку апарату.
Необхідно підвести наступну кількість тепла Q 2:
2=Q 4 + Q 5 + Q 6 - (Q 1 + Q 3)=Q 6=403 кДж
Необхідна поверхню змійовика F зм:
F зм=Q/(k *? t ср *?)=403/(873 * 15,2 * 1800)=0,0002 м 2 розр lt ; F геом
= gt; поверхні теплообміну вистачає.
Витрата теплоносія:
G т.зв. =Q/r пара=403/2140,0=0,18 кг
Розрахунок четвертої ділянки стадії приготування дріжджів (охолодження сусла)
Тепломісткість вихідних речовин Q 1:
1=G сусла * C сусла * T поступ. сусла=10189,23 * 3,63 * 358=13241312 кДж
Тепломісткість продуктів реакції Q 4:
4=G сусла * C сусла * T нагр сусла=10189,23 * 3,63 * 294=10874150 кДж
Тепловий ефект процесу відсутня Q 3=0.
Витрата тепла на охолодження реактора Q 5:
Q 5=G аппар * C аппар * (t кін - t поч)=1844 * 0,48 * (21-85)=- 56648 ...
