Конструкция вертикального автоклава с быстродействующим поясным затвором, оснащенным специальным предохранител

Высокое качество консервной продукции обеспечивается четкой и слаженной работой всех звеньев процесса переработки: начиная с сортировки, мойки, бланшировки, расфасовки и заканчивая упаковкой и стерилизацией. Стерилизация – один из самых ответственных этапов переработки сельскохозяйственных продуктов. Для стерилизации консервов применяют аппараты периодического действия, к которым относятся автоклавы.
В данной работе произведен расчет вертикального автоклава и показан принцип его работы. Данный вид оборудования является незаменимым и популярным в консервном производстве.

...

Введение 3
1. Описание конструкций автоклавов 4
2. Описание автоклава Б6-КАВ-2 и его автоматизация 10
3. Расчетная часть 15
Заключение 23
Список литературы 24

Пищевая промышленность, в которую в качестве подотрасли входит консервная промышленность, является одной из важнейших отраслей страны.
Эффективность консервного производства при больших производительностях технологических линий, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, поточно-массовом характере процессов и жестких требованиях к качеству готовой продукции возможна лишь при условии четкой и слаженной работы всех звеньев производства, что выполнимо только на базе комплексной автоматизации производственных процессов. Создание автоматизированных систем управления консервными производствами требует применения различных технических средств автоматизации и вычислительной техники.
Для стерилизации консервов применяют аппараты периодического или непрерывного действия. К аппаратам периодического действия относятся открытые ванны и автоклавы. Автоклавы представляют собой закрытые аппараты. Они бывают двух типов — вертикальные и горизонтальные. Наибольшее распространение в консервной промышленности получили вертикальные автоклавы, так как в них можно стерилизовать все виды консервов в жестяной и стеклянной таре.

Емкость автоклава:
Продолжительность одного цикла работы автоклава
где  - продолжительность загрузки (=5 минут);
 – продолжительность нагрева (=15 минут по формуле стерилизации);
 - продолжительность стерилизации(=60 минут по формуле стерилизации);
— продолжительность охлаждения и снижения давления в автоклаве до нуля (=20 минут по формуле стерилизации);
 — продолжительность выгрузки ( =5 минут).
Часовая производительность автоклава:
Потребное количество автоклавов:
Сменная производительность 11*60*8= 5280 банок.
При ёмкости одного автоклава 368 банок число циклов в смену:
Автоклавный цех должен начать работу в 8 часов, а закончить работать в 17 часов 40 минут. (Таблица 1)
Таблица 1 – График работы автоклавного отделения
№ автоклава
№цикла
Началозагрузки
Конец загрузки
Конец подогрева
Конец стерилизации
Конец охлаждения, снижения давления
Конец выгрузки
1
1
8-00
8-05
9-15
10-15
10-35
10-40
2
2
3
3
4
4
1
5
2
6
3
7
4
8
1
9
2
10
3
11
4
12
1
13
2
14
3.2 Тепловой расчет
Тепло, расходуемое на нагрев автоклава
Q 1 = G1 C1 (tc - t1); где G1 – масса автоклава; G1 =2370 кг.
C1 – теплоемкость стали из табличных значений; C1 = 0.481 КДж/кг
t 1 – начальная температура автоклава; t 1= 35 ۫ C
t c – температура стерилизации; t c = 125;
Q1 = 2370 ∙ 0.481 ∙ (125-25) = 102597 кДж
Тепло, расходуемое на нагрев сеток, определим по формуле :
Q2 = G2 C2 (tc – t2) где G2 – масса сеток. Из технической характеристики берем массу одной сетки m = 50 кг.
t2 - начальная температура сетки; t2 = 25 ۫ C
Q2 = 100 ∙ 0.481 ∙ (125-25) = 4810 кДж.
Тепло расходуемое на нагрев банок рассчитаем по формуле:
Q3 = G3 C3 (tc – t3)
где G3 – масса банок (по известным значениям масса одной равна 0.05 кг)
G3 = 0.05 ∙ 1624 = 81.2 кг
C3 – теплоемкость металла; C3 = 1.24 кДж/(кг ∙К)
t3 – начальная температура банок; приравниваем её к температуре продукта t3 = 60 ۫ C
Q3 = 81.2 ∙ 1.24 ∙ (125-60) = 6334 кДж.
Расход тепла на нагрев продукта в банках определим по формуле:
Q4 = G4 C4 (tc – t4)
где C4 – теплоемкость продукта C4 = 3.4 кДж/(кг ∙ К)
G4 – масса продукта в банках, загружаемых в автоклав. В автоклав загружаются 1624 банки и в каждой находится 0.4 кг продукта.
G4 = 1624 ∙ 0.4 = 650 кг.
tc – температура продукта в конце подогрева tc = 125 ۫ C
Q4 = 650 ∙3.4 ∙ (125-60) = 150410 кДж.
Расход тепла на нагрев воды в автоклаве рассчитаем по формуле :
Q5 = G5 C5 (tc – t1);
где G5 – масса воды в автоклаве; G5 = 1570 кг.
C5 = теплоёмкость воды; C5 = 4.18 кДж.
t1 = температура воды в автоклаве; t1 = бывает ниже конечной температуры продукта после охлаждения на 5 ۫ C
t1 = 35 ۫ C
Q5 = 1570 ∙ 4.18 ∙ (125-35) = 590634 кДж
Потери тепла в окружающую среду определяем по формуле
Q6= Fa T ao (tct - tв);
где Fa – поверхность нагрева автоклава; Fa = 12 м²
T – продолжительность подогрева; T = 1450 с
tст – температура поверхности стенки автоклава с учетом изоляции ;
tст = 40 ۫ C
ao – суммарный коэффициент теплоотдачи; ao = 11 Вт/(м² К)
tв – температура воздуха в цехе; tв = 25 ۫ C
Q6 = 12 ∙ 1450 ∙ 11(40-25) = 2871 кДж.
Общий расход пара за цикл работы автоклава рассчитываем по формуле:
Q об = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
Q об = 102597 + 4810+6334 +590634 +150410+ 2871 =857656 кДж
Расход пара за время первого этапа работы автоклава рассчитываем по формуле :
D1 = Q об / i - iк
где i – удельная энтальпия; i = 2627 кДж / кг;
iк – удельная энтальпия конденсата при стерилизации консервов в воде; iк =502 кДж/кг
Q об –общий расход тепла
D1 = 857656/2627-502= 403 кг
Интенсивность расхода пара в первый этап работы автоклава :
Du = D1 / T2 ;
где D1 – расход пара за время первого этапа работы автоклава D1 = 403 кг.
T2 = 0.416
Du =403/0/416 = 969 кг/ ч
Определим расход пара за второй период работы автоклава .
Тепло расходуемое только на компенсацию потерь в окружающую среду:
Q’7 = Fа T3 a’о (t’сm - tв) где Fа –поверхность нагрева автоклава; Fа = 12 м²;
T3 – продолжительность стерилизации; T3 = 3000 с;
a’о – суммарный коэффициент теплоотдачи; a’о =12.325 Вт/ (м² К)
t’сm - температура поверхности стенки автоклава с учетом изоляции t’сm= 62.5 ۫ C
tв –температура воздуха в цехе tв=25 ۫ C
Q’7 = 12 ∙ 3000 ∙ 12.325 ∙ (62.5 - 25) = 16638 кДж
Расход пара за второй период работы автоклава