На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Проектирование вакуум-аппарата

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 15.09.2012. Сдан: 2012. Страниц: 8. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


    Белгородский  государственный  технологический  университет им. В.Г. Шухова

    Институт  технологического оборудования и комплексов

    Кафедра механического оборудования

 
 
    Расчетно-пояснительная  записка к курсовой работе
    по  дисциплине:
    «Технологическое  оборудование»
    на  тему:
      «................................................................................................» 
 
 
 
 
 
 
 

    Разработал: 

    Руководитель: к.т.н., доцент  
Карпачев Д. В.

      
 
 
 
 

         
    Белгород 2011г.
 

     СОДЕРЖАНИЕ
      стр.
    Введение
    1.Анализ состояния и развития техники и технологии в производстве сахара 6
    2. Назначение, описание конструкции и принципа действия вакуум-аппарата Ж4-ПВА 14
    3. Расчет основных параметров вакуум-аппарата Ж4-ПВА 18
    Заключение 33
    Список  литературы 34
    Приложение 

 

     ВВЕДЕНИЕ
    Одной из основных задач, стоящей перед пищевой промышленностью и пищевым машиностроением, является создание высокоэффективного технологического оборудования, которое на основе использования прогрессивной технологии значительно повышает производительность труда, сокращает негативное воздействие на окружающую среду и способствует экономии исходного сырья, топливно-энергетических и материальных ресурсов.
    Анализ  современного состояния и тенденций  развития пищевых и перерабатывающих отраслей АПК России свидетельствует о том, что технический уровень производств нельзя признать удовлетворительным. Лишь 19% активной части производственных фондов предприятий соответствуют мировому уровню, около 25% подлежат модернизации, а  
42% – замене.

    Потребность в важнейших видах оборудования для предприятий удовлетворяется в последние годы только на 60...70%. Это является следствием того, что перерабатывающая промышленность была вынуждена в течение длительного времени закупать оборудование за рубежом. В результате этого на предприятиях почти треть (27%) всего парка технологического оборудования составляет импортная техника.
    
    Производительность  труда на российских предприятиях, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, в 2...3 раза ниже, чем на аналогичных  предприятиях развитых стран; более 50% трудоемких операций на отечественных предприятиях выполняют вручную. Лишь 8% действующего оборудования работает в режиме автоматических линий.
    Более 1/3 парка машин и оборудования отработало уже два и более  амортизационных срока. Степень  износа основных средств составляет 70%.
    Недостаточные темпы обновления активной части  основных производственных фондов привели  к тому, что удельный вес изношенного  оборудования, находящегося в эксплуатации свыше 10 лет, составил в целом по пищевой промышленности 35%, а в сахарной, масложировой, табачной, дрожжевой и кондитерской промышленности – 40...70%. Обновление парка оборудования в настоящее время не превышает 3.. .4% вместо необходимых 8... 10% в год.
    Общий уровень механизации производства пищевых и перерабатывающих отраслей АПК не превышает 44%.
    Эти цифры свидетельствуют о том, какое огромное значение для развития пищевой промышленности России имеет  плодотворная деятельность инженеров-механиков.
    Сахарное  производство является наиболее сложным  по технологии и составу оборудования из всех предприятий пищевой промышленности.
    Сахар – практически чистая сахароза, обладающая сладким вкусом, легко и полностью усваиваемая организмом, способствующая быстрому восстановлению затраченной энергии. Сахароза – это дисахарид, который под действием кислоты или фермента расщепляется на глюкозу и фруктозу (инвертный сахар). Сахароза может находиться в двух состояниях: кристаллическом и аморфном. По химической природе сахар является слабой многоосновной кислотой, дающей с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов соединения – сахараты.
    Инвертный сахар благодаря фруктозе гигроскопичен. Он предохраняет варенье от засахаривания, замедляет процесс очерствения хлеба, предохраняет от высыхания кондитерские изделия (мармелад, пастилу, зефир, помадку и др.).
    
    Сахароза  хорошо растворяется в воде, при  повышении температуры ее растворимость  возрастает. В растворах сахароза является сильным дегидратором. Она  легко образует пересыщенные растворы, кристаллизация в которых начинается только при наличии центров кристаллизации. Скорость этого процесса зависит от температуры, вязкости раствора и коэффициента пересыщения.
    Исходным  сырьем для получения сахара являются сахарная свекла и сахарный тростник. Благодаря более высокой урожайности  сахарного тростника по сравнению с сахарной свеклой с каждого гектара его посевов получают сахара примерно в 2 раза больше, хотя содержание сахарозы в стеблях сахарного тростника несколько меньше, чем в сахарной свекле.
    Сахарная  промышленность выпускает следующие  виды сахара:
    – сахар-песок – сыпучий пищевой продукт белого цвета (без комков), имеющий сладкий вкус без посторонних привкусов и запахов (с содержанием влаги не более 0,14%, сахарозы не менее 99,75%, металлопримесей не более 3 мг на 1 кг сахара, с размерами на более 0,3 мм);
    – сахар жидкий – жидкий пищевой продукт светло-желтого цвета, сладкий на вкус, без посторонних привкусов и запахов (с содержанием сахарозы не менее 99,80% для высшей категории и не менее 99,5% для первой категории, с содержанием сухих веществ не менее 64%);
    
    – сахар-рафинад – кусковой прессованный сахар, рафинадный сахар-песок и рафинадная пудра белого цвета, сладкие на вкус, без посторонних привкусов и запахов (с содержанием сахарозы не менее 99,9%, редуцирующих веществ не более 0,03%, влаги не более 0,2%).
 

     1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И РАЗВИТИЯ  ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ  САХАРА
    Сахарная  промышленность включает предприятия  по производству сахара-песка и сахара-рафинада. В свою очередь, в зависимости от перерабатываемого сырья и особенностей технологического производства, делятся на свеклосахарное и тросниковое.
    Сахарное  производство относится к числу  наиболее материалоемких отраслей, в  которой на производство единицы  готовой продукции расходуется 8-10 единиц сахарной свеклы.
    В Российской Федерации их насчитывается  около девяносто пяти крупных  заводов. Причем основное количество сахарных заводов сосредоточены в центрально-черноземном  районе.
    Коэффициент использования мощности по России 87%, степень автоматизации 60%, степень механизации 80%.
    Потери  сахара в производстве в целом  к массе свеклы составляет 1,2%, причем 30% потерь приходится на уборку, хранение и удлинение сроков переработки.
    Выпаривание – концентрирование растворов при кипении за счет превращения в пар части растворителя. Образующийся при этом вторичный пар может быть использован как горячий теплоноситель в других аппаратах. В пищевой промышленности обычно выпаривают водные растворы: свекловичный сок, барду, молоко и др.
    Выпарные  аппараты предназначены для повышения концентрации вещества, находящегося в растворе, или частичного выделения его в твердом виде из пересыщенного раствора выпариванием растворителя.
    
    Многокорпусные  выпарные установки позволяют более экономично использовать теплоту благодаря многократному использованию пара и снижать количество выпаренной воды в последнем корпусе.
    
    Сок сгущают в выпарных установках, которые  являются потребителями отработавшего  пара и одновременно генераторами пара для технологических нужд. В них пар более высокого потенциала преобразуется в пар с пониженным давлением и температурой, который затем используется для нагревания различных промежуточных продуктов.
    Выпарные  установки классифицируют: по давлению вторичного пара в последнем корпусе (работающие при избыточном давлении и под разрежением) и по числу корпусов (трех-, четырех- и пятикорпусные). При этом выпарные установки компонуют из вертикальных выпарных аппаратов с естественной циркуляцией сока, имеющих номинальную площадь поверхности теплообмена: 500, 600, 800, 1000, 1180, 1500, 1800, 2120, 2360, 3000 и 4500 м2.
    Вакуум-аппараты работают при давлении ниже атмосферного и предназначены для уваривания утфелей. Форма корпуса вакуум-аппарата зависит от его конструкции и бывает цилиндрической (с расширенной верхней частью), сферической или прямоугольной с полукруглой крышкой. Греющие камеры вакуум-аппаратов могут иметь различную конструкцию. Наибольшее распространение получили вакуум-аппараты с подвесными греющими камерами, верхние и нижние трубные решетки которых имеют различную конфигурацию (конические, сферические, двускатные и др.). Пар поступает в межтрубное пространство греющих камер, а увариваемый продукт перемещается внутри труб.
    Диаметр греющей камеры в большинстве  конструкций вакуум-аппаратов меньше диаметра корпуса аппарата, таким образом, между стенками греющей камеры и корпусом вакуум-аппарата образуется кольцевое пространство, по которому циркулирует утфель.
    Сепарирующие  устройства в вакуум-аппаратах, так  же как и в выпарных аппаратах, предназначены для отделения от вторичного пара капель продукта. Так как в вакуум-аппаратах продукт имеет большую вязкость, то используются сепараторы только инерционного типа, которые устанавливаются над утфельным пространством в верхней части корпуса аппарата.
    Утфели  увариваются при температурах 70...80°С при остаточном давлении в надутфельном пространстве аппаратов около 0,015 МПа. Перепады температуры в вакуум-аппаратах составляют 30...50°С при обогреве паровых камер вторичным паром выпарных установок и около 80°С при обогреве свежим паром.
    Существует  много типов вакуум-аппаратов. Это  связано с поиском наиболее совершенных  конструкций, удовлетворяющих всем требованиям технологического и  конструктивного порядка.
    Вакуум-аппараты можно классифицировать следующим образом:
    по  технологическому циклу – периодические и непрерывные;
    
    по  конструкции корпуса – цилиндрические и сферические;
    по  пространственному положению –  вертикальные и горизонтальные;
    по  конструкции поверхности нагрева  – со змеевиковой поверхностью, кольцевой поверхностью, трубчатыми камерами и т.д.;
    по  виду циркуляции утфеля – с естественной и искусственной циркуляцией.
    Наибольшее  распространение получили такие  выпарные установки и аппараты как:
    Выпарной  аппарат типа ВАГ (рис. 1.1) представляет собой цилиндрический корпус 3 сварной конструкции, внутри которого установлены греющая камера 4 и сепаратор 1 для улавливания капель выпариваемого продукта. Внизу корпус имеет съемное днище б, на котором размещены люк 15 и патрубок для спуска 16. В циркуляционной трубе 9 паровой камеры смонтированы направляющая воронка 10 и труба 8 с воронкой для отвода сгущенного сока из аппарата.
    
    Пар в греющую камеру 4 подводится через  восемь штуцеров 5, расположенных в  два яруса. Для лучшего распределения  пара в межтрубном пространстве греющей камеры устроены проходы. Неконденсирующиеся газы отводятся из верхней части греющей камеры при помощи разветвленной системы труб 11.
    Сок, поступивший в аппарат через  патрубок 17, направляется кольцевым  распределителем 7 в кипятильные  трубки. Выброшенный из кипятильных трубок на верхнюю трубную решетку сок стекает по направляющей воронке 10 в сокоотводящую трубу 8. Так как последняя вследствие гидравлического сопротивления или соответствующего регулирования потока не может пропустить все количество сока, часть сока стекает по циркуляционной трубе 9 и вновь поднимается по кипятильным трубкам.
    
    Рис. 1.1 Выпарной аппарат типа ВАГ
    
    Аппарат снабжен сепаратором 1 инерционного типа. Пар из сепаратора удаляется  через патрубки 2 и 14, а отделенные капли продукта – через систему труб 13. Для наблюдения за уровнем сока в аппарате имеются смотровые стекла 12.
    Выпарной  аппарат ВЦ-1500 (рис. 1.2) состоит из тех же узлов, что и аппарат ВАГ. В верхней части аппарата установлен фланец 1, а в средней – опора 12. Трубные решетки б и 9 паровой камеры плоские, двускатные с наклоном 1:20 к наружным стенкам корпуса аппарата 5. Наклон нижней трубной решетки обеспечивает полный отвод конденсата из греющей камеры 8, верхней решетки – быстрый сток циркулирующего сока в циркуляционные трубы 7. За уровнем сока наблюдают через смотровое стекло 4. Аппарат снабжен сепаратором 2, пар из которого удаляется через вентиль 3.
    

    Рис 1.2 Выпарной аппарат ВЦ-1500
    
    Циркуляционные  трубы 7 установлены вне корпуса  аппарата, что позволяет в аппарате того же диаметра разместить большую поверхность нагрева. Аппараты с площадью поверхности нагрева 1500 и 1800 м2 имеют по две циркуляционные трубы, 2120 и 2360 м2 – по четыре.
    Сок поступает в нижнюю часть аппарата к днищу 11. Сироп отводится из аппарата через штуцера 10, расположенные в нижней части циркуляционных труб.
    Подвод  пара в греющую камеру 8 осуществляется через несколько патрубков, расположенных  по высоте камеры с двух сторон. Аммиачные  газы удаляются через оттяжки, расположенные  над верхней трубной решеткой в наивысшей точке.
    Для увеличения площади поверхности  нагрева в аппарате трубная решетка  максимально заполнена трубками. Оставлен только один центральный канал  для ввода и распределения  пара. Шаг трубной решетки принят равным 43...45 мм.
    Вакуум-аппараты типов ВАЦ, ЯВА  и ВАР различаются лишь конструкцией греющей камеры. Греющая камера аппарата ВАЦ-600-700 изображена на рис. 1.3, а,  и состоит из двух частей – наружной 4 и внутренней 5. Продукт подводится в греющую камеру по трубе 3. Для подвода пара во внутреннюю камеру по штуцеру 10 в корпусе ее имеются отверстия 12 – окна. Верхняя трубная решетка паровой камеры имеет коническую двускатную форму: трубная решетка 1 наружной части камеры имеет уклон к корпусу аппарата, а решетка 2 внутренней части – к циркуляционной трубе. Такое устройство верхней трубной решетки, особенно при больших диаметрах аппаратов, значительно улучшает циркуляцию утфеля при уваривании. Нижние трубные решетки 9 и 10 обеих частей камер имеют уклон в одну сторону. Конденсат из обеих паровых камер собирается в кармане 8 и отводится по трубе 7.
    Штуцера 11 для подвода пара в греющую  камеру имеют мембраны, воспринимающие температурные расширения.
    
    Устройство  для спуска утфеля 6 из аппарата по конструкции  аналогично устройству, применяемому в аппаратах типа ПВА.
    
    Рис. 1.3 Греющие камеры вакуум-аппаратов:
    а – типа ВАЦ, б – типа ЯВА, в – типа ВАР
    На  рис. 1.3, б представлена греющая камера вакуум-аппаратов типа ЯВА. Греющая камера этого аппарата не имеет трубных решеток. Она выполнена из нагревательных трубок и состоит из трех частей – средней 6 и двух надставок 5, приваренных к средней части. Надставки отштампованы в виде шестигранников. Трубы устанавливаются ступенчато, и грани шестигранников свариваются между собой, образуя верхнюю и нижнюю трубные решетки с определенным углом наклона к горизонтальной плоскости. Греющая камера состоит из устройства для спуска утфеля 1, трубы для отвода конденсата 2, кармана 3 и штуцера для подвода пара 4.
    
    Греющая камера вакуум-аппарата ВАР (рис. 1.3, в) состоит из трубных решеток 1 и 4, прикрепленных на кронштейне 2 к корпусу 3, кармана 5, уплотнения 6, трубы 7, устройства для спуска утфеля 8 и штуцера для подвода пара 9.
 

    
2. НАЗНАЧЕНИЕ, ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИППА ДЕЙСТВИЯ ВАКУУМ-АППАРАТА Ж4-ПВА 

    Вакуум-аппарат  предназначен для увеличения концентрации сахара в сиропе, путем вываривания воды, и для выращивания кристаллов сахара. Процесс протекает под разряжением для снижения температуры кипения.
    Вакуум-аппараты применяются в сахарной промышленности. Кроме того данные устройства применяются для сгущения молока и других продуктов, где необходимо снизить температуру кипения и повысить концентрацию растворов.
    Вакуум-аппарат  Ж4-ПВА представляет собой цилиндрический вертикальный сосуд сварной конструкции  с коническими днищами. Аппарат состоит из верхней 2 и нижней 1 части корпуса, камеры паровой 3, спускного затвора 4. Верхняя часть аппарата состоит из высокого двойного конуса, внутри которого расположена ловушка 6 для сепарации из пара капельножидкого уноса увариваемого продукта, увлекаемого паром.
    Нижняя  часть аппарата заканчивается горловиной для спуска утфеля к которой подвешен спускной затвор с гидравлическим управлением 7. Уплотнение клапана достигается посредством резиновой прокладки в месте соприкосновения с горловиной днища корпуса аппарата. Главный гидравлический цилиндр управляет тарелкой клапана, а вспомогательный замок предотвращает возможность открытия клапана от случайных причин.
    В нижней части корпуса аппарата находится  подвесная паровая камера, снабженная вертикальными обогревательными трубами 8, вваренными в трубные решетки. Верхняя 9 и нижняя 10 трубные решетки конические. В центре камеры установлена циркуляционная труба 11. Греющий пар через два штуцера расположенных под углом 180?, поступает в камеру. Паровая камера снабженная оттяжками 12 для неконденсирующих газов и воздуха (аммиачная оттяжка), а также отводом для спуска конденсата. 

 

      
 
 
 
 
 
 
 
 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Паровая камера относится к сварным сосудам, на которые распространяется действие "Правил устройства и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением" и ОСТ26-291-71, и подлежит регистрации в органах Государственного технологического надзора РФ.
    В процессе уваривания утфельная масса  в аппарате циркулирует поднимаясь по кипятильным трубам вверх и опускаясь по циркуляционной трубе и кольцевому промежутку между стенкой аппарата и подвесной камерой вниз.
    Для наблюдения за кипением, постепенным  повышением уровня и заполнением  вакуум-аппарата увариваемой массой по высоте установлены смотровые окна 13.
    В нижней части вакуум-аппарата имеется  пробный кран 14 для отбора проб увариваемого утфеля. При повороте крана на 180? заполнившая углубление пробки увариваемая масса вытекает наружу на подставленной к крану стекло.
    Вакуум-аппарат  Ж4-ПВА снабжен наборной коммуникацией, коллектором к которому присоединяются вентили, служащие для подвода в аппарат сиропа и оттоков. Заполнение вакуум-аппарата сиропом производится при открытом воздушном затворе, который предназначен для регулирования разрежения в аппарате во время процесса варки.
    Перед заполнением вакуум-аппарата сиропом  и патоками необходимо закрыть спускной затвор. Перед спуском утфеля из вакуум-аппарата прекращается подача греющего пара, закрывается воздушный затвор отбора соковых паров и открывается воздушный вентиль, соединяющий аппарат с атмосферой. После этого открывается спускной затвор и утфель поступает на дальнейшую переработку.
    
    
    Обслуживание  аппарата может быть поручено лицам  достигшим 18-летнего возраста, прошедшим  производственной обучение и аттестацию в квалификационной комиссии и инструктаж по безопасному обслуживанию аппарата. Результаты аттестации оформляются протоколом, подписанным председателем и членами квалификационной комиссии. Лицам, сдавшим испытания, должны быть выданы удостоверения за подписью председателя комиссии.
    Вакуум-аппарат  Ж4-ПВА работает следующим образом. По техническим коммуникациям завода сироп или патока, направляемые на уваривание утфеля соответствующего продукта, набирается в вакуум-аппарат, находящийся под разряжением при открытом воздушном клапане. Когда набираемый продукт покроет паровую камеру, в нее дается греющий пар. При кипении набранный продукт сгущается, для образования кристаллов в аппарат вводят сахарную пудру. При непрерывной или периодической подкачке свежих порций исходных продуктов эти кристаллы растут, и количество утфеля увеличивается. Когда вакуум-аппарат заполнен утфелем, подкачка прекращается, утфель сгущается до требуемого содержания сухих веществ, после чего доступ пара в греющую камеру прекращается. Закрывается воздушный вентиль, вакуум-аппарат сообщается с атмосферой и при постепенном открытии спускного затвора утфель спускается из аппарата в утфелемешалку под собственным весом. При открытом спускном затворе вакуум-аппарат пропаривают. Затем спускной затвор закрывают и цикл повторяется.
 

    
3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВАКУУМ-АППАРАТА Ж4-ПВА 

    3.1 Расчет поверхности нагрева паровой камеры
    Расчет  поверхности нагрева подвесной  односкатной паровой камеры производим по среднему диаметру кипятильных труб.
    Средний диаметр равен:
    
    Поверхность нагрева паровой камеры (номинальная), м2 [6]:
                            
, (3.1.1)

    где Fтр – поверхность нагрева кипятильных труб, м2;
    Fу – поверхность нагрева циркуляционной трубы, м2;
    Fоб – поверхность нагрева обечайки корпуса паровой камеры, м2;
    Fтр р – поверхность нагрева верхней и нижней трубных решеток, м2.
    Определяем  поверхность нагрева кипятильных  труб [6]:
                               
, (3.1.2)

    где l – активная длина трубы, l=1203 мм ,
    n – количество труб в камере, n=514 ,
.

    Определяем  поверхность нагрева циркуляционной трубы паровой камеры, м2 [6]:
                                 
,  (3.1.3)

    где l – активная длина трубы, l=1203 мм,
    Dтрвн – внутренний диаметр циркуляционной трубы, Dтрвн=0,808 м,
    

    Определяем  поверхность нагрева обечайки корпуса  паровой  
камеры, м2 [6]:

                                  
, (3.1.4)

    где Dк – наружный диаметр обечайки камеры, Dк=3,434 м,
    l – высота обечайки, l=1,203 м,
    

    Определяем  поверхность нагрева верхней  и нижней трубных  
решеток [6]:

         
 (3.1.5)
 

    
,

    Принимаем Fк=215 м2. 

    3.2 Расчет элементов паровой камеры на прочность:
    Толщина стенки обечайки паровой камеры, работающей под внутренним давлением, см [6]:
                        
,  (3.2.1)

                            
, (3.2.2)

    где p – расчетное давление, p=0,395 МПа,
    D – наружный диаметр обечайки паровой камеры, D=343,4 см,
    ?р – коэффициент прочности сварного шва, ?р=0,9 [6],
    [?] – допустимое напряжение при расчетной температуре стенки паровой камеры 143 ?С,
      [6],
    С=С1=0,2 см - прибавка на коррозию [6].
    
     ,
    

    
    Рис. 3.1 К расчету элементов паровой камеры на прочность
    Принимаем толщину стенки наружной обечайки паровой  камеры
    S=0,8 см
    Допускаемое внутреннее избыточное давление, МПа [6]:
                         
, (3.2.3)

    
,

    
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.