Расчет затрат электроэнергии

В некоторых тепловых аппаратах (варочные котлы, обжарочные печи) для нагрева рабочей Среды используют трубчатые электронагреватели (ТЭНы). Необходимо уметь подобрать их по мощности и рассчитать количество. Потребная расчетная мощность определяется по уже известным энергетическим затратам:

 

Р_n = Q_общ /3600, Вт

 

Однако, учитывая необходимость быстрого разогрева среды или выхода из строя некоторых ТЭНов и т.п. потребную мощность увеличивают примерно на 50 % и тогда установленная мощность составляет:

 

P_у = 1,5 P_n

 

Для правильного выбора ТЭНов необходимо знать величину допускаемой поверхностной плотности теплового потока, которая определяется по уже известным величинам

W_доп = , кВт/м² (3.49)

F_min - минимальная поверхность нагрева, м² ;

W_доп - должно находиться в пределах от 10 до 50 кВт/ м² .

Далее по каталогу выбирают номенклатурный номер ТЭНа исходя из конструктивных соображений и определяют его единичную активную площадь нагрева

f_a = p d^. _акт (3.50)

 

где d - диаметр трубки ТЭНа, м;

_акт - активная длина ТЭНа, м.

Затем определяют необходимое число ТЭНов

 

n = , (3.51)

Задание 5

5.1. Определить какие необходимые ТЭНы и их количество, если известно что затраты тепла составляют 25 кДж/с;

5.2. Определить какие необходимы ТЭНы и их количество, если известно, что затраты тепла составляют 45 кДж/с.

Расчет расхода воды

 

 

В пищевой промышленности вода является одним из основных энергоносителей. Она используется в качестве моющего средства и охлаждающей среды.

Как моющее средство, вода, поступает к месту ее использования в основном через барботеры различных типов. Тогда расчет расхода воды осуществляется следующим образом:

 

W = n f m , м³/с (3.52)

 

где n - число отверстий в оросительных трубах (барботерах);

m - коэффициент расхода (принимается равным 0.6... 0.7);

Н - напор воды (принимается равным 0.2 м);

g - ускорение силы тяжести, м/с²;

f - площадь одного отверстия в барботере, м² .

Расход воды на охлаждение в аппаратах периодического действия, при непосредственном контакте, например в автоклаве, определяется из следующего выражения:

 

W = , (3.53)

 

где G₁ - масса продукта, кг;

с_{1 -} удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг^. К);

t_c - температура горячей продукции, К;

t _к - конечная температура продукции, К;

t₀ - начальная температура воды, К;

t ¢ _к - конечная температура используемого оборудования, t¢_{к =} t_к - 5, К.

t_н - начальная температура оборудования, К (t_c > t_н)

G₂ - масса охлаждаемого оборудования, кг;

с₂ - приведенная удельная теплоемкость охлаждаемого материала оборудования, кДж/(кг ^. К);

с₃ - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг^. К).

Массовый расход охлаждающей воды при ее непосредственном контакте с продуктом в аппаратах непрерывного действия можно также подсчитать по формуле:

 

W = Q₂ /c₁(t_s1 – t_s2), кг/с. (3.54)

 

где Q₂ - теплоприток при охлаждении продукта, кДж;

с₁ - удельная теплоемкость хладоносителя, кДж/(кг К);

t_s1, t_s2 - соответственно начальная температура хладоносителя и его температура на выходе из бункера с продуктом, К.

Расход охлаждающей воды без ее непосредственного контакта с продуктом в непрерывно действующих аппаратах определяется по формуле:

 

W_охл. = G c Dt_n /4,19^.Dt₁ , кг/с

 

где Dt_n - разность температур продуктов до и после охлаждения, ⁰ С;

Dt₁ - разность между начальной и конечной температурой охлаждающей воды, К;

G - производительность аппарата, кг/с;

с - удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг^. К).

 

Задание 6

6.1. В барабанной моечной машине рыба моется водой подаваемой через отверстия в центральном валу. Какие и сколько отверстий необходимо чтобы обеспечить расход 3 тонн воды в час?

6.2. По сетчатому транспортеру шириной 400 мм поступает тушка рыбы с производительностью 1,5 т/ч. Необходимо разработать душирующее устройство.

6.3. В автоклаве типа КВ-2 необходимо охладить 800 банок консервов “Шпроты в масле” (банка № 2). Определите количество воды необходимой для охлаждения консервов.

6.4. В автоклаве типа КВ-4 необходимо охладить 1200 банок консервов “Килька обжаренная, в томатном соусе”, (банка № 3). Определите количество воды необходимой для охлаждения консервов.

6.5. В шнековом охладителе, производительность которого равна 900 кг/ч. необходимо охладить предварительно измельченную и сваренную рыбную массу. Определить расход воды.

6.6. Определить расход охлаждающей воды в шнековом охладителе при перемещении в нем массы крилевой пасты “Океан” с производительностью 1400 кг/ч.

Практическое занятие № 4

4 Конструктивные расчеты тепловых аппаратов.

Расчет габаритных размеров аппаратов, несущих элементов в них и мощности привода.

Габаритные размеры аппаратов непрерывного действия определяются по заданной производительности П (в кг/ч). Сначала определяется количество несущих элементов (блок - формы, короба, сетки и т.п.)

 

Z = П / m (4.1)

 

где m - масса продукта на одном несущем элементе (кг);

Z - количество поданных в аппарат несущих элементов (шт/ч).

 

Далее определяется длина конвейерной цепи

 

= S ^. Z =П^. S t/ m, м/ч (4.2)

 

где S - шаг между несущими элементами, м.

Однако, время обработки продукта в тепловом аппарате, как правило, не равно одному часу, поэтому устанавливается истинная длина конвейерной линии.

 

L = t ^. = П^. S ^. t / m, м (4.3)

 

где t - время продолжительности процесса, ч.

 

Теперь нарисовав эскиз аппарата и определив количество ветвей конвейерной линии определяем размеры самого аппарата. Следующим этапом в конструктивном расчете теплового аппарата является определение мощности его привода, который осуществляется с помощью метода обхода по точкам (9, стр.19).