МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для выполнения лабораторно-практических занятий по дисциплине «Теоретические основы технологии пищевых производств»

11.3. Задания по выполнению работы

Задача №1. Определить количество теплоты, полученное водой и нагреваемой в количестве 500 т/ч, а также рассчитать коэффициент теплоотдачи для воды, если она течет по трубам диаметром 37*2,5 мм и длиной 3м со скоростью 1 м/с и нагревается от 20 до 80°С при температуре стенок трубы 95°С. При расчетах принять теплоемкость воды 4,19* 10-3 Дж/(кг К), а ее теплопроводность при 50°С равную 0,649 Вт/(м2 К). Критерий Прандтля при t = 95°С равен 1,85.

Ответ. Q=1257* 103 кДж/ч; tср= 50°С; Re=57588; Рr = 3,54; Nu = 273,4; = 5546 Вт/(м2 К).

Задача №2. Определить коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке подогревателя, выполненного в виде четырехрядного шахматного пучка труб с наружным диаметром 57 мм. Теплоноситель проходит внутри труб, а воздух омывает трубы в поперечном направлении с углом атаки в 90°. Средняя температура воздуха 100°С, средняя скорость воздуха между трубами 10 м/с, вязкость воздуха при 100°С равна 0,022* 10-3 Па с.

(Ответ. = 231,18 Вт/м2К; Re = 14768).

Практическое занятие №7

Тема. Расчет технологических параметров процессов выпаривания и испарения

12.1. Цель и задачи работы. Целью данной работы является освоение методики расчета основных технологических параметров процессов выпаривания и испарения.

В задачу данной работы входит расчет поверхности теплопередачи выпарного аппарата, давления пара, расхода воды и др.

12.2. Теоретические сведения по выполнению работы

Количество выпаренной воды может быть рассчитано по формуле (12.1).

W = GН , (12.1)

Где: Хн - начальная концентрация раствора, %;

Хк - конечная концентрация раствора, %;

GН- массовый расход, кг/ч.

Количество упаренного раствора найдется из уравнения (12.2).

GН= GК+ W, (12.2)

Где: GК - массовый расход поступающего раствора, кг/ч;

W - количество выпаренной воды, кг/ч.

Общая разность температур определяется по формуле (12.3).

∆TОбщ = TГр - TКонд , (12.3)

Где: TГр - температура греющего пара;

TКонд - температура на входе в конденсатор (вторичного пара).

Полезная разность температур найдется из уравнения (12.4).

∆T = ∆TОбщ - Σ∆ , (12.4)

Где Σ∆ - сумма потерь общей разности температур (депрессий).

В свою очередь сумма потерь общей разности температур (депрессий) может быть найдена из уравнения (12.5).

Σ∆ = ∆T + ∆гс + ∆г , (12.5)

Где: ∆г - гидродинамическая потеря разности температур;

∆гс - гидростатическая потеря разности температур (депрессия) (т. е. разность между t кипения раствора посредине греющих труб и на поверхности);

| ∆T - температурная депрессия при атмосферном давлении.

Массовый расход греющего пара может быть найден по формуле (12.6).

Д = G+ W, (12.6)

Где: G- масса упаренного раствора, кг/ч;

Ск - удельная теплоемкость упареного раствора, кДж/кг К;

Сн - удельная теплоемкость получаемого раствора, кДж/кг К;

TН - начальная температура раствора;

TК - конечная температура раствора;

I’- удельная энтальпия конденсата;

I” - удельная энтальпия греющего пара.

12.3. Задание по выполнению работы

Задача№1. Определить площадь поверхности теплопередачи выпарного аппарата с естественной циркуляцией для выпаривания 1500 кг/ч (G), СаСl2 от 10 до 30 маc. %, если давление греющего пара Ргр=0,3 МПа, вакуум в барометрическом конденсоре 74,6 кПа. Раствор в аппарате подается при температуре кипения. Длина греющих труб 2,5м, внешний диаметр 38 мм, коэффициент теплопередачи в аппарате 940 Вт/(м2*к), потери теплоты составляют 5% (Qп).

(Ответ: F=16,2 м2; W=1005 кг/ч; Рконд=0,027Па; tвт= 45,6°С; Д=1162 кг/ч).

13. Лабораторная работа №6

Тема. Изучение устройства и принципа действия водяной бани. Снятие её технологических

Характеристик

13.1. Цель и задача работы. Целью данной работы является изучение конструктивных особенностей и принципа действия водяной бани. В задачу данной работы входит снятие теплотехнических характеристик водяной бани.

13.2. Теоретические сведения по выполнению работы

Количество теплоты, отдаваемое водяной рубашкой бани может быть рассчитано по уравнению (13.1), а именно.

Q1 = C1 M1 (T1 - T0) , (13.1)

Где: C1- удельная теплоемкость воды;

T1- конечная температура воды в рубашке;

T0 - Начальная температура воды в рубашке.

Количество теплоты, идущее на нагревание стенок камеры определится из уравнения (13.2).

Q2 = C2 M1 (T2 - T0), (13.2)

Где: С2 — удельная теплоемкость материала камеры;

M2- масса камеры;

T2- конечная температура камеры;

T0 - начальная температура камеры;

Количество теплоты, идущее на нагревание жидкости, находящейся внутри камеры может быть рассчитано по формуле (13.3).

Q3 = C3 M3 (T3 - T0), (13.3)

Где: С3 - удельная теплоемкость жидкости внутри камеры;

M3 - масса жидкости в камере;

T3 - конечная температура жидкости;

T0 - начальная температура жидкости.

Расчет теплоемкости, массы и температуры, нагреваемой в камере однородной жидкости или смеси может быть произведен с помощью уравнения теплового баланса (13.4).

QВб = QФ + QМ + QСт + QР; QВб – QФ – QСт = QЖ

или C1M1 (T1-T) = C2M2 (T2-T0) + [C3M3 (T3-T0)]N + QРас (13.4)

13.3. Справочные данные для расчетов