Материал: Проект цеху з виробництва консервів

4. Підбір та розрахунок технологічного обладнання та площ

.1 Таблиця підбору обладнання

Основою для підбору обладнання служать обрані технологічні схеми та дані продуктових розрахунків по переробленню сировини і виробництву готової продукції.

Принципи вибору основного обладнання:

· машини та апарати повинні відповідати виду сировини, яка переробляється, сучасному рівню техніки;

· при виборі обладнання необхідно враховувати його потужність, яка відповідає продуктивності обранної лінії з урахуванням його максимального завантаження;

· обладнання повинно бути малогабаритним, зручним у обслуговуванні, забезпечувати маловідходну технологію;

· переважно вибирають безперервно діючі машини і апарати з системою автоматичного контролю та регулювання процесу;

· при виборі машин і апаратів слід віддавати перевагу вітчизняному обладнанню, а імпортне обладнання проектують в тих випадках, коли воно за тими чи іншими показниками перевершує вітчизняне або коли подібного не виготовляють в Україні.

Підбір обладнання наведено у таблиці 27

Таблиця 27- Підбір технологічного обладнання для лінії «Ікра з кабачків»

Таблиця 28- Підбір технологічного обладнання для лінії «Морква гарнірна»

4.2 Розрахунок обладнання

Розрахунок стрічкового конвеєра

Продуктивність конвеєра в т/год визначають по формулі (для насипних вантажів)

G=3600*b*h*v*ρ*k_зап, (4.1) де b - робоча ширина стрічки, м;

середня висота шару вантажу на стрічці, м;

на інспекційних та сортувальних конвеєрах сировина повинна розташовуватися на стрічці в один шар;- швидкість руху стрічки, м/с для сортувальних конвеєрів швидкість не повинна бути більше 0,1 м/с, для укладочних 0,16 м/с;

r - насипна щільність вантажу, т/м³ ;зап - коефіцієнт заповнення стрічки; в залежності від характеру вантажу 0,6...0,8.

Робочу ширину конвеєра визначають із формули розрахунку продуктивності конвеєра (для насипних вантажів, у т/год):

= G/3600*h*v*ρ*k_зап. (4.2)

Повна ширина стрічки, м:

В=b/0,9 (4.3)

Робоча довжина конвеєра, м:

=n/2+l₁+l₂+l₃+l₄, (4.4)

де n - кількість робітників на сортуванні (інспекції);₁ - довжина ополіскуючого пристрою, м;₂ - довжина ділянки конвеєра для стікання води після ополіскування, м;₃ - довжина ділянки конвеєра, передбачена технікою безпеки, м;₄ - довжина ділянки конвеєра на електричний привод, м.

=G/g, (4.5)

де G - продуктивність по даній операції, кг/год;- норма виробітку, кг/год.

Кабачки=1,848/(3600*0,052*0,1*0,400*0,6)=0,41 м

В=0,41/0,9=0,45 м

За ГОСТ 20-82 вибираємо стрічку шириною 500 мм.=1,848/200=9 чел.=9/2+1+1+1,5+1,5=9,5 м

Морква=0,768/(3600*0,02*0,1*0,650*0,6)=0,27 м

В=0,27/0,9=0,3м

За ГОСТ 20-82 вибираємо стрічку шириною 300 мм.=0,768/1=1 чел.=1/2+1,5+1,5=3,5 м

Розрахунок кількості аовтоклавів

Дані для розрахунку:

Консерви „Ікра із кабачків», «Морква гарнірна», продукт фасується у тару ІІІ-82-500 та у ІІІ-68-350

кількість фізичних банок = 35 б/хв. та 52 б/хв;

)        Визначення кількості банок, що вміщується в одній корзині:

Габаритні розміри корзини 804х804х804 мм

Розміри банки ІІІ-82-500: d=78мм h=120мм

Розміри банки ІІІ-68-350: d=77мм h=110мм_б=10х10х7=700 шт - банки місткістю 350 мл;_б=10х10х6=600 шт - банки місткістю 500 мл.

Час наповнення однієї корзини:

τ₀ = n_б / G, хв.

- Потужність цеху (кількість банок за хвилину);

При виробництві даних консервів

τ₀ = 700 / 52 = 13,5 хв.

τ₀ = 600/35 = 17,1 хв.

)        Кількість корзин в автоклаві:

_к = 30 / τ₀

_к = 30 / 13,5 = 2,2 шт._к = 30/17,1 = 1,7 шт.

Вибираємо автоклав з кількістю сіток = 2, тобто m_к = 2 шт.

)        Кількість банок які одночасно завантажуємо в автоклав:

_б^′ = n_б * m_к;

_б^′ = 700х2= 1400 та 600х2=1200 шт.

)        Час повного циклу роботи автоклаву:

∑τ = τ₁ + τ₂ + τ₃ + τ₄ + τ₅, хв.

τ₁ - час завантаження корзини в автоклав (5-10 хвилин для двохкорзиночного автоклава);

τ₂ - час збільшення температури в автоклаві;

τ₃ - час власно стерилізації;

τ₄ - час спуску пари чи охолодження;

τ₅ - час розвантаження корзин з автоклаву (5-10 хвилин для двохкорзиночного автоклава);

∑τ = 5 + 25 + 50 + 25 + 5 = 110 хв.

) Кількість автоклавів при виробництві даних консервів:

n_а =  ≈ 3 автоклави.

) Інтервал завантаження автоклавів:

∆τ =хв. ∆τ =хв.

Розрахунок кількості котлів.

Кількість котлів:

=

де G - потрібна кількість заливи за годину

Е - ємність котла

τ_ц = τ_{завантаження} - приймаємо 5 хв

τ_{підігріву} - 15 хвилин (розрахункове)

τ_{кип’ятіння} - по інструкції - 10 хв

τ_{розвантаження} - приймаємо 5 хв

Всього 35 хв

Для «Ікри з кабачків» за годину потрібно 405 кг заливи

 шт, приймаємо 2 котли==1.18 шт, приймаємо 2 котли

Δτ_i ==29,48 хв, приймаємо 30 хв.

Для «Моркви гарнірної» за годину потрібно 353 кг заливи==1.03 шт, приймаємо 2 котли

Δτ_i ==33,99 хв, приймаємо 34 хв.

Таблиця 2.47 - Графік роботи котлів на лініях по виробництву консервів «Огірки консервовані» та «Перець солодкий натуральний»

.3 Тепловий розрахунок

Вихідні дані для розрахунку

Варочний котел діаметром 900мм, ємністю 200л, продукт - залива,

з густиною 1020 кг/м³. Початкова температура заливи -20°С,кінцева-98°С. Тиск гріючої пари-0,4мПа. t=143°C. Коефіцієнт теплопередачі від пари до продукта- 564 Вт/м²к. Сферична частина апарата заповнена продуктом на 100%. Котел стальний.

Процес варіння складається з 2 фаз: підігріва і кип’ятіння.

I фаза - підігрів.

.Витрати тепла на нагрів апарата.

.1.Витрати тепла на нагрів внутрішньої частини апарата:

= Gм Cм (tk-tн) кДж,(4.14)

де См- питома теплоємність міді: 0, 394 кДж/кг К;

м=2п R² бм rм,(4.15)

де R-радіус котла- 0,45м;

δм- товщина мідної частини- 0,004м,

r_м- густина міді- 8900кг/м³м= 2×3,14×0,45²×0,004×8900=45,2кг₁= 45,2×0,394 (120,5-20)=1172кДж.к==120,5°С

.2.Витрати тепла на нагрів наружної стальної частини.

₂=Gст× Сст×(tк-tн), кДж. (4.16)

де Сст -питома теплоємність сталі- 0,48 кДж/кг×К

Маса наружної стальної частини:

ст=2p × R² × бст × rст (4.17)

де R-радіус парової рубашки- 0,5075м,

δст- товщина стінки сталі - 0, 01м,

rст- густина сталі- 7850кг/м³ст= 2 × 3,14 × 0,5075² × 0,01 × 7850=126,9кг₂=1269 × 0,48 ×(143-20)=7492кДж

.Витрати тепла на підігрів продукта:

₃=Gпр × Спр (tк-tн), кДж. (4.18)

де Gпр- маса заливи, яка завантажена у котел;

Спр- питома теплоємність заливи -3,36Дж/кг×град.

пр=V×r×f, кг (4.19)

де V-об’єм сферичної частини котла

=2/3 p R³(4.20)

r-густина продукта =1020кг/м³

f-коеффіцієнт заповнення сферичної частини котла, f=1=× 3,14 × 0,45=0,19 м³

G =0.19*1050*1=200 кг_пр=41,90-27.7*0.03=41.89

Q₃=200*41,89(98-20)=653484 кДж

3.Витрати тепла на випарювання вологи с поверхні продукта при підігріві

₄=W*r,кДж(4.21)

Де W-кількість випаровуваної вологи,кг;теплота пароутворення при t=59°С r=2359кДж/кг

=W_c*.×t*F_n,(4.22)

Де W_c- кількість вологи,яка випаровується з поверхні продукта в котлі за секунду_ср=98+20/2=59°С

Тоді W_c=0.002 кг/м²,а з урахуванням фактичної поверхні випаровування при діаметрі котла 0.9м - 0.0013 кг/с₄= 0.0013* t*2359 = 3.066t кДж

.Витрати тепла в навколишнє середовище

₅=F_a*L_{0 *}t(t_ct- t_b), (4.23)

Де F_a-площа наружної поверхні котла, м²

_a= 2 p R^2, (4.24)

Де R₂ - поверхневий радіус парової рубашки, м₀- сумарний коефіцієнт тепловіддачі,кВт/м² град._ct-середня температура стінки t_ст= 143+20/2= 81.5°С_a=2*3.14*0.5175²= 1.68м²

£= (9.3+0.058*81.5)*0.001= 0.01040 кВт/м² град₅= 1.68*0.0140 *t (81.5*-20)= 1.446 t кДж

5.Загальна витрата теплоти в 1 фазі

Q_заг= 1172+7492+56162+3.066t+1.446 t_заг= 64824+4.51t

.Тривалість нагрівання

заг.= К×F×Dtср.×t(4.25)

Dtср. = Dt_ср.= =2,7т.е. ³2(4.26)