Дипломная работа: Вакуумная сублимационная установка для фермерского хозяйства

 - газовая постоянная влажного воздуха;

 = 20 + 273.16 = 293.16, К - температура входящей парогазовой смеси

Тогда газовый поток составит:

с

 - десорбционное газовыделение с внутренней поверхности камеры. Известна скорость удельного газовыделения, измеряемая потоком газа, десорбирующегося с единицы поверхности в единицу времени , внутренняя площадь

, тогда

 - натекания через фланцевые соединения.

Для оценки натеканий через соединения системы, суммируются натекания через каждые фланцевые соединения элементов входящих в систему.

Сублиматор сборный состоит из обечайки Dy = 1030 мм и боковых крышек.

Наибольшая величина натекания через каждое соединение не более

К обечайке привариваются пять фланцев  = 63мм под датчики давления, датчик температуры, течеискатель и натекатель. Наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через каждый фланец .

На одной из крышек сублиматора предусмотрено смотровое окно, наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через смотровое окно . На другой крышке сублиматора предусмотрен фланец  = 400мм для присоединения конденсатора. Между сублиматором и конденсатором установлен вакуумный затвор  = 400мм, наибольшая

величине натекания воздуха в вакуумную полость через вакуумный затвор .

Конденсатор сборный, нижний поддон соединен с верхней частью через фланец =600 мм, наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через фланец .

К верхней части конденсатора привариваются пять фланцев

 = 63мм для присоединения откачной системы: под датчик давления, комбинированный датчик температуры/влажности, течеискатель и натекатель. Наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через каждый фланец . На нижнем поддоне предусмотрены фланцы = 63мм подсоединение трубопроводов подвода и отвода

хладагента, и трубопровода слива воды при размораживании льда на батареях конденсатора. Наибольшая величина натекания в вакуумную полость через каждый фланец .

Система откачки представляет собой Роторно-Пластинчатый Вакуумный Насос (РПВН), трубопроводную арматуру, вакуумные клапаны с электромагнитным приводом, механической ловушки и фланцевых отводов для присоединения датчиков давления и течеискателя. Все элементы стыкуются между собой разборными фланцевыми соединениями = 63мм. Наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через каждый фланец

Суммируя величину натекания через каждые фланцевые соединения элементов входящих в систему:

 или

Газовая нагрузка:

По известной газовой нагрузке, с учетом проводимости вакуумной системы, определяется величина Sм3/с - быстрота откачки насоса, необходимая для обеспечения работы установки в рабочем режиме при среднем давлении p=0.525 мм. рт. ст=70Па, которое поддерживается в системе.

Схема: Установка для сублимационной сушки продуктов пищевой промышленности (рис.1)

1. Сублиматор

2.  Вакуумный затвор = 400мм, проводимость (теоретическая) в вязкостном режиме 35,3

3.  Конденсатор

4.  Участок вакуумного трубопровода = 63мм, L=500 мм.

5.  Вакуумная механическая ловушка, проводимость (теоретическая) в вязкостном режиме 0,47 .

6.  Участок вакуумного трубопровода  = 63мм, L=220 мм.

7.  Клапан вакуумный угловой КВМ, проводимость (теоретическая) в вязкостном режиме 0,18.

8.  Участок вакуумного трубопровода = 63мм, L=240 мм.

Диаграмма состояния воды.

Она состоит из трех кривых, разграничивающих все возможные температуры и давления на три области, отвечающие льду, жидкости и пару.

Кривая ОА (рис.2), отделяющая область пара от области жидкого состояния, называется кривой равновесия жидкость-пар или кривой кипения.

Кривая ОС, отделяющая область жидкой воды от области льда, называется кривой равновесия твердое состояние – жидкость.

Рис.2 Кривая плавления.

Кривая ОВ - это кривая равновесия твердое состояние-пар, или кривая сублимации.

Все три кривые пересекаются в точке О. Координаты этой точки - это единственная пара значений температуры и давления, при которых в равновесии могут находиться все три фазы: лед, жидкая вода и пар. Она носит название тройной точки, =273,16 К,=610Па

Справа кривая кипения оканчивается в критической точке.

При температуре, отвечающей этой точке, - критической температуре - величины, характеризующие физические свойства жидкости и пара, становятся одинаковыми, так что различие между жидким и парообразным состоянием исчезает, для воды = 647,2°С,=22,12МПа.

Сублимация - это такой процесс, при котором при низких давлениях твердое вещество переходит непосредственно в парообразное состояние, минуя жидкую фазу.

Любой влажный материал состоит из влаги (растворителя) и сухого вещества

где  - масса влажного материала;

 - масса влаги, содержащейся во влажном материале;

 - масса сухого вещества, содержащегося во влажном материале. Отношение количества влаги к полному количеству влажного материала называется относительной влажностью материала:

Отношение количества влаги к количеству сухого материала называется влагосодержанием материала.

Соотношения между относительной влажностью и влагосодержанием.

Количество влаги, содержащейся в материале перед сушкой.

Количество влаги, содержащейся в материале после сублимации.

Количество влаги, удаляемой при сублимации

где  - начальное влагосодержание материала;

m - норма загрузки материала на единицу поверхности загрузки

 - поверхность загрузки.

Задано:  - заданная производительность, кг/сутки

 - начальная относительная влажность продукта;

 - конечная относительная влажность продукта после досушивания;

 - относительная влажность продукта после сублимации;

 - начальное влагосодержание продукта;

 - конечное влагосодержание продукта;

 - коэффициент, учитывающий механические потери продукта в процессе

подготовки и загрузки сырья, по опытным данным =0.005-0.001

Выход готовой продукции

Вес влаги, которую необходимо удалить из продукта

Предварительное замораживание продукта.

Из двух способов перехода продукта в замороженное состояние, первый самозамораживание, второй предварительное замораживание, предпочтительно предварительно заморозить продукт.

Самозамораживание в вакууме подходит не для всех видов продуктов, например, у мяса в процессе самозамораживания образуется поверхностная корка, которая препятствует замораживанию и, кроме того, этот процесс очень длителен и дорог.

Расход тепла на замораживание продукта

где  - начальная масса сырого продукта;

 - теплоёмкость продукта в замороженном состоянии;

 - теплоёмкость продукта при температуре выше криоскопической:

 - начальная температура продукт;

 - криоскопическая температура продукта;

 - конечная температура охлаждения продукта;

 - начальная относительная влажность продукта;

 - скрытая теплота плавления.

Количество тепла, которое необходимо отвести от продукта, можно также определить по разности энтальпий продукта при начальной и конечной температурах

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11