Емкость для плавления глазури Опции

[gera4k]

Ребята подскажите пожалуйста куда капать, по данному проекту. Хочу рассчитать все правильно. Теплой баланс, диаметры трубопроводов, подбор всей арматуры.
Из данных только:
давление пара и температура 140
вторичный теплоноситель - вода
начальная 15 и конечная 60 температура продукта
Объем емкости
Откуда начинать расчет? Я так понимаю что тепловой баланс будет Q1 = Q2 = Q3, как подобрать необходимый кожухотрубный темплообменник. Как повлияет мешалка внутри


 ____2.JPG ( 253,95 килобайт ) Кол-во скачиваний: 10

 ____1.JPG ( 231,84 килобайт ) Кол-во скачиваний: 4

Прикрепленные файлы

 ____3.JPG ( 259,35 килобайт ) Кол-во скачиваний: 4

 

[gera4k]

Ребята подскажите пожалуйста куда капать, по данному проекту. Хочу рассчитать все правильно. Теплой баланс, диаметры трубопроводов, подбор всей арматуры.
Из данных только:
давление пара и температура 140
вторичный теплоноситель - вода
начальная 15 и конечная 60 температура продукта
Объем емкости
Откуда начинать расчет? Я так понимаю что тепловой баланс будет Q1 = Q2 = Q3, как подобрать необходимый кожухотрубный темплообменник. Как повлияет мешалка внутри


 ____2.JPG ( 253,95 килобайт ) Кол-во скачиваний: 10

 ____1.JPG ( 231,84 килобайт ) Кол-во скачиваний: 4

Прикрепленные файлы

 ____3.JPG ( 259,35 килобайт ) Кол-во скачиваний: 4

 

[gilepp]

Если я правильно понял, паром необходимо нагреть воду, которая будет подаваться в рубашку сосуда и греть продукт.

Если упрощенно, чтобы понять о каких цифрах идет речь, то:

Считаете количество теплоты, требующееся для нагрева воды (или продукта) по формуле Q=cm(T2-T1).
Делите полученное значение на скрытую теплоту парообразования при располагаемом давлении пара, получаете количество пара.
Требуется знать время, за которое требуется нагреть продукт в варочном котле и исходя из этого определите массовый расход пара.



Сообщение отредактировал gilepp - 27.7.2017, 9:22

[gera4k]

Если я правильно понял, паром необходимо нагреть воду, которая будет подаваться в рубашку сосуда и греть продукт.

Если упрощенно, чтобы понять о каких цифрах идет речь, то:

Считаете количество теплоты, требующееся для нагрева воды (или продукта) по формуле Q=cm(T2-T1).
Делите полученное значение на скрытую теплоту парообразования при располагаемом давлении пара, получаете количество пара.
Требуется знать время, за которое требуется нагреть продукт в варочном котле и исходя из этого определите массовый расход пара.

Это все конечно круто, но как мне подобрать необходимый теплообменник, я могу посчитать необходимую площадь теплообмена в теплообменнике, но нужен еще коэффициент теплообмена, теплобменник покупной, если узнать только у производителя получается. Как повлияет циркуляция воды в теплообмене? И еще глупый вопрос, какой зазор нужно между рубашкой и сосудом, читал ГОСты - толком ничего не нашел... Какое давление будет в рубашке и сосуде при необходимой температуре? Как повлияет мешалка на теплообмен? Конечно же такими факторами можно пренебречь, от этого я так понимаю вырастет только время разогрева аппарата.

[gilepp]

Обращаетесь к производителю/поставщику теплообменников, сообщаете ему исходные данные для расчета и в ответ он вам направляет технико-коммерческое предложение.

Вы разрабатываете сосуд что-ли ? Если нет и вы собираетесь пользоваться готовым, то у него есть характеристики, за которые производитель отвечает. Если да, то боюсь что это далеко не все вопросы, с которыми вам придется столкнуться и в рамках форума их не решить...

[gera4k]

Обращаетесь к производителю/поставщику теплообменников, сообщаете ему исходные данные для расчета и в ответ он вам направляет технико-коммерческое предложение.

Вы разрабатываете сосуд что-ли ? Если нет и вы собираетесь пользоваться готовым, то у него есть характеристики, за которые производитель отвечает. Если да, то боюсь что это далеко не все вопросы, с которыми вам придется столкнуться и в рамках форума их не решить...

Мы будем сами изготавливать сосуд, про какие вопросы еще идет речь, можно поподробнее? и почему их не решить в рамках форума?

[T-rex]

... я могу посчитать необходимую площадь теплообмена в теплообменнике, но нужен еще коэффициент теплообмена...

Взаимоисключающие параграфы. Как посчитать площадь, не зная коэффициента теплопередачи?
А вообще, аппараты с мешалками и паровой рубашкой больше полувека проектируются и изготавливаются, в чем проблема? И нам хоть схемку нарисуйте чего будет

[T-rex]

Ф.Стренк Перемешивание и аппараты с мешалками. Глава V

[Twonk]

Подходы Эксон

Прикрепленные файлы

 ______Exxon_Dp13f.pdf ( 157,01 килобайт ) Кол-во скачиваний: 18

 

[gera4k]

Вот накинул схемку, с чего лучше начать расчет?
 _____.png ( 48,42 килобайт ) Кол-во скачиваний: 28



Сообщение отредактировал gera4k - 4.8.2017, 15:47

[gilepp]

Рекомендую начать с того, что схема неправильная и ее необходимо исправить.
Принципиальное решение понятное, но если вы сделаете именно так, как нарисовано то пользователь вас проклянет.
Имею в виду пока только паровую и конденсатную часть.

[gera4k]

Рекомендую начать с того, что схема неправильная и ее необходимо исправить.
Принципиальное решение понятное, но если вы сделаете именно так, как нарисовано то пользователь вас проклянет.
Имею в виду пока только паровую и конденсатную часть.

если можно поподробнее, я конечно понимаю что это бесценные знания,но все же поделитесь, сам я по образованию инженер-механик, ну и если можно, то посоветуйте хорошую литературу по данной тематике

[T-rex]

Для начала нужно от технолога получить задание по производительности реактора - сколько глазури за раз загружается в аппарат (кг), необходимое время плавления глазури (с), теплоемкость и теплопроводность твердой глазури, теплота плавления глазури, теплоемкость, вязкость, плотность и теплопроводность жидкой глазури и графики изменения этих характеристик от температуры, температуры в начале и конце процесса.
На основе этих данных рассчитываете коэффициент теплоотдачи к глазури, принимаете коэффициент теплоотдачи от воды по справочникам и рассчитываете нужный коэффициент теплопередачи всего плавителя. Зная последнюю величину, через основное уравнение теплопередачи находите площадь стенки плавителя, вот тут уже можно конструировать аппарат. После конструирования аппарата повторяет расчет для проверки площади. Аналогично производите подбор теплообменника.
Это сложно для понимания в начале. Попробуйте Стренка для начала и любую книгу по теплопередаче. В любом случае, вы же изучали курс процессов и аппаратов, там это было. А тема с паром, на мой взгляд,вторична в объеме всей задачи. Пока соберите исходные данные для расчета из первого абзаца

[gera4k]

Для начала нужно от технолога получить задание по производительности реактора - сколько глазури за раз загружается в аппарат (кг), необходимое время плавления глазури (с), теплоемкость и теплопроводность твердой глазури, теплота плавления глазури, теплоемкость, вязкость, плотность и теплопроводность жидкой глазури и графики изменения этих характеристик от температуры, температуры в начале и конце процесса.
На основе этих данных рассчитываете коэффициент теплоотдачи к глазури, принимаете коэффициент теплоотдачи от воды по справочникам и рассчитываете нужный коэффициент теплопередачи всего плавителя. Зная последнюю величину, через основное уравнение теплопередачи находите площадь стенки плавителя, вот тут уже можно конструировать аппарат. После конструирования аппарата повторяет расчет для проверки площади. Аналогично производите подбор теплообменника.
Это сложно для понимания в начале. Попробуйте Стренка для начала и любую книгу по теплопередаче. В любом случае, вы же изучали курс процессов и аппаратов, там это было. А тема с паром, на мой взгляд,вторична в объеме всей задачи. Пока соберите исходные данные для расчета из первого абзаца

Спасибо большое за грамотный ответ, почти все данные есть, но только нету по твердой глазури. Технологический процесс основывается на полной загрузке аппарата, точнее 0,7 от общего объема, то есть по факту просили 1000л жидкой глазури, соответственно это около 1260кг. Что насчет расчета, да я считал такие расчеты, и не раз, но там все было проще, без трубной арматуры и насосов

[Twonk]

Предлагаю упростить - геометрию аппарата для первого приближения взять не по расчету, а по насыпной плотности твердой глазури. Больше аппарат уже не нужен же. А уже эту конструкцию проверять на теплотехнику

[gera4k]

Предлагаю упростить - геометрию аппарата для первого приближения взять не по расчету, а по насыпной плотности твердой глазури. Больше аппарат уже не нужен же. А уже эту конструкцию проверять на теплотехнику

да конечно так тоже можно сделать, но проблема в том что глазурь не в гранулах, а блоках по 120 кг...

[Галиев]

А разве нельзя сделать паровую рубашку на мешалке и уйти от теплообменника и заморочек, с ним связанных? На пар поставить редуктор на полатмосферы, а перед ним клапан по отключению при нагреве продукта, КО соответственно. Ну, может конденсатный насос потребуется, паровой же.

[Twonk]

глазурь не в гранулах, а блоках по 120 кг...

Это точно не барабаны с формованной глазурью? Монолитный кусок 120 кг? Как его закружать в плавильный котел? Дробилка небось должна быть

[gera4k]

А разве нельзя сделать паровую рубашку на мешалке и уйти от теплообменника и заморочек, с ним связанных? На пар поставить редуктор на полатмосферы, а перед ним клапан по отключению при нагреве продукта, КО соответственно. Ну, может конденсатный насос потребуется, паровой же.

как бы можно, но я так понимаю что в тех процессе очень важно иметь равномерную температуру по всей рубашке, продукт плавят, а потом он там находится смену в жидком состоянии и его постепенно оттуда выкачивают

[T-rex]

Для начала давайте найдем тепло, которое необходимое привнести.
mш = 1260 кг
tнач = 15 град.Ц
tкон = 60 град.Ц
сштв = 1675 Дж/(кг*град.Ц) для плиточного шоколада отсюда
сшж = 2721 Дж/(кг*град.Ц) для шоколада Экстра при 40 град
tплав = 30 град.Ц
rш = 125600 Дж/кг
Qш1 = 1675*1260*(30-15) = 31,66 МДж
Qш2 = 125600*1260 = 158,26 МДж
Qш3 = 2721*1260*(60-30) = 102,85 МДж
Qш = 31,66+158,26+102,85 = 292,77 МДж
Вот это тепло Qш необходимо подвести к шоколаду. Зная необходимое время нагрева, получим требуемую мощность нагревательных устройств

[Галиев]

как бы можно, но я так понимаю что в тех процессе очень важно иметь равномерную температуру по всей рубашке, продукт плавят, а потом он там находится смену в жидком состоянии и его постепенно оттуда выкачивают

Уточните ограничение по температуре стенки рубашки, от которой портится продукт и его вкусовые качества.

[gilepp]

Как раз нагрев паром и обеспечивает равномерную Т по всей поверхности, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре и она в процессе конденсации не меняется. Нагрев жидкостью по умолчанию предполагает что, на выходе она холоднее и значит Т поверхности уже не одинаковая. Так что, если есть требование одинаковой Т - делайте нагрев паром.

Вариантов обвязки несколько и она в существенной мере зависит от технических условий, которые форуму неизвестны.

Сообщение отредактировал gilepp - 6.8.2017, 11:27

[gera4k]

Уточните ограничение по температуре стенки рубашки, от которой портится продукт и его вкусовые качества.

у них он разный, и плавят они его при разных температурах, но ограничение 60 гр.

Как раз нагрев паром и обеспечивает равномерную Т по всей поверхности, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре и она в процессе конденсации не меняется. Нагрев жидкостью по умолчанию предполагает что, на выходе она холоднее и значит Т поверхности уже не одинаковая. Так что, если есть требование одинаковой Т - делайте нагрев паром.

Вариантов обвязки несколько и она в существенной мере зависит от технических условий, которые форуму неизвестны.

Температура конденсации да одинаковая, и она явно не в пределах 60 гр., исходя из этого стенка будет больше чем 60 градусов и это будет портить (сворачивать) шоколад, за счет циркуляционного насоса, я думаю тепловой поток выровняется. Раньше у них стояла установка с рубашкой в которой внутри змеевик паровой, но хотят убрать, ибо лишний геморрой при обслуживании

Для начала давайте найдем тепло, которое необходимое привнести.
mш = 1260 кг
tнач = 15 град.Ц
tкон = 60 град.Ц
сштв = 1675 Дж/(кг*град.Ц) для плиточного шоколада отсюда
сшж = 2721 Дж/(кг*град.Ц) для шоколада Экстра при 40 град
tплав = 30 град.Ц
rш = 125600 Дж/кг
Qш1 = 1675*1260*(30-15) = 31,66 МДж
Qш2 = 125600*1260 = 158,26 МДж
Qш3 = 2721*1260*(60-30) = 102,85 МДж
Qш = 31,66+158,26+102,85 = 292,77 МДж
Вот это тепло Qш необходимо подвести к шоколаду. Зная необходимое время нагрева, получим требуемую мощность нагревательных устройств

Спасибо большое за ответ, да и вообще в целом что не молчите, хорошо что есть люди которые могут помочь, я так понимаю исходя из этой полученной Q мы можем посчитать необходимую площадь теплообмена рубашки и необходимое Q для самой воды, я прав? если да, то меня пугает только насос и теплообменник, раз внутри контура проходит циркуляция, то как определить необходимую Q для воды, вода все время движется

[T-rex]

На самом деле, нагрев в рубашке и теплообменник вещи достаточно тривиальные. Самое сложное - теплопередача при плавлении глазури. Если это решить, остальное проще будет. Давайте требуемую производительность плавителя

Мощность теплообменника по теплу должна перекрывать мощность плавителя шоколада плюс мощность потерь от рубашки в помещение

[gera4k]

На самом деле, нагрев в рубашке и теплообменник вещи достаточно тривиальные. Самое сложное - теплопередача при плавлении глазури. Если это решить, остальное проще будет. Давайте требуемую производительность плавителя

Мощность теплообменника по теплу должна перекрывать мощность плавителя шоколада плюс мощность потерь от рубашки в помещение

производительность у них простоя 1260 кг на 8 часов, то есть шоколад расплавили и 8 часов он находится в этой емкости и постепенно откачивают насосом. Получается аппарат периодического действия - 1 загрузка в 8 часов

[gilepp]

Температура конденсации да одинаковая, и она явно не в пределах 60 гр., исходя из этого стенка будет больше чем 60 градусов и это будет портить (сворачивать) шоколад, за счет циркуляционного насоса, я думаю тепловой поток выровняется. Раньше у них стояла установка с рубашкой в которой внутри змеевик паровой, но хотят убрать, ибо лишний геморрой при обслуживании

Вы же говорили сперва:

как бы можно, но я так понимаю что в тех процессе очень важно иметь равномерную температуру по всей рубашке, продукт плавят, а потом он там находится смену в жидком состоянии и его постепенно оттуда выкачивают

Нагрев жидкостью в принципе этого не предполагает. Все равно будет разница температур и ее можно только сводить к минимуму за счет увеличения расхода. Если необходимо и иметь одинаковую Т по все поверхности, и температуру не более 60 гр.С, то пар под вакуумом решает обе эти задачи. Есть установки, которые генерируют пар под вакуумом за счет пара с избыточным давлением, при этом и скорость нагрева высокая, что характерно для нагрева паром и температура одинаковая по всей посерхности.

Геморрой при обслуживании обычно определяется техническим решением и его воплощением. Если схемное решение и элементная база сделаны как надо, то проблем с обслуживанием не возникает. И наоборот. Это в общем касается всех технических систем и пар тут не причем.

Сообщение отредактировал gilepp - 6.8.2017, 20:54

[T-rex]

8 часов означает 28800 секунд. Таким образом, требуемая мощность для нагрева шоколада составляет:
Nш = 292,77/28800 = 10,17 кВт
Согласно Щенниковой О.Б. коэффициент теплопередачи жидкость-жидкость в мешалках 120-270 Вт/(м2*град.Ц). Я бы консервативно еще убавил до 100.
Положим, что вода на входе имеет температуру 70 градусов, а на выходе 65 градусов. Найдем температурный напор (Щенникова, стр. 57) deltaT = 19 град.Ц
Итого, требуемая площадь составит:
Sш = 10,17*1000/(100*19) = 5,4м2
для первого приближения возьмем аппарат с отбортованным эллиптическим днищем диаметром 1120 мм, отбортовка 25 мм
Sднища = 1,41 м2
Vднища = 0,199 м3
Возьмем высоту обогреваемой рубашки аппарата равной 1 метр, тогда
Sобечайк = 1,12*3,14*1 = 3,5 м
Vобечайк = 1,12*1,12*3,14/4*1 = 0,986 м3
Итого по аппарату:
Sапп = 4,9 м2
Vапп = 1,2 м3
Как видно из расчета, поверхность нагрева аппарата близка к требуемой, объем соответствует партии нагреваемой глазури.
Теперь необходимо выполнить проверочный расчет аппарата

Прикрепленные файлы

 Schennikova_O.B._oborudovanie_v_him_farm_promishlennosti_1.pdf ( 5,72 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 6

 

[gera4k]

Вы же говорили сперва:



Нагрев жидкостью в принципе этого не предполагает. Все равно будет разница температур и ее можно только сводить к минимуму за счет увеличения расхода. Если необходимо и иметь одинаковую Т по все поверхности, и температуру не более 60 гр.С, то пар под вакуумом решает обе эти задачи. Есть установки, которые генерируют пар под вакуумом за счет пара с избыточным давлением, при этом и скорость нагрева высокая, что характерно для нагрева паром и температура одинаковая по всей посерхности.

Геморрой при обслуживании обычно определяется техническим решением и его воплощением. Если схемное решение и элементная база сделаны как надо, то проблем с обслуживанием не возникает. И наоборот. Это в общем касается всех технических систем и пар тут не причем.

сколько такая установка по цене, я так понимаю ее можно подпитывать с центральной линии пароснабжения ? если можно ссылку

8 часов означает 28800 секунд. Таким образом, требуемая мощность для нагрева шоколада составляет:
Nш = 292,77/28800 = 10,17 кВт
Согласно Щенниковой О.Б. коэффициент теплопередачи жидкость-жидкость в мешалках 120-270 Вт/(м2*град.Ц). Я бы консервативно еще убавил до 100.
Положим, что вода на входе имеет температуру 70 градусов, а на выходе 65 градусов. Найдем температурный напор (Щенникова, стр. 57) deltaT = 19 град.Ц
Итого, требуемая площадь составит:
Sш = 10,17*1000/(100*19) = 5,4м2
для первого приближения возьмем аппарат с отбортованным эллиптическим днищем диаметром 1120 мм, отбортовка 25 мм
Sднища = 1,41 м2
Vднища = 0,199 м3
Возьмем высоту обогреваемой рубашки аппарата равной 1 метр, тогда
Sобечайк = 1,12*3,14*1 = 3,5 м
Vобечайк = 1,12*1,12*3,14/4*1 = 0,986 м3
Итого по аппарату:
Sапп = 4,9 м2
Vапп = 1,2 м3
Как видно из расчета, поверхность нагрева аппарата близка к требуемой, объем соответствует партии нагреваемой глазури.
Теперь необходимо выполнить проверочный расчет аппарата

коэффициент теплопередачи жидкость-жидкость в мешалках 120-270 Вт/(м2*град.Ц) - это взято уже с основанием на толщину стенки?

[T-rex]

Да, коэффициент теплопередачи есть результирующее из трех составляющих: теплоотдача от воды к стенке, теплопроводность стенки и теплоотдача от стенки к шоколаду. И этот коэффициент будет меньше самой меньшей из этих трех составляющих

[gilepp]

сколько такая установка по цене, я так понимаю ее можно подпитывать с центральной линии пароснабжения ? если можно ссылку

Это не серийно выпускаемые аппараты, они не продаются по каталогу и цену никто не назовет, не имея всех исходных данных и понимания что заказчик всерьез озабочен получением требуемых показателей качества технологического процесса.

[Галиев]

Это не серийно выпускаемые аппараты, они не продаются по каталогу и цену никто не назовет, не имея всех исходных данных и понимания что заказчик всерьез озабочен получением требуемых показателей качества технологического процесса.

Видимо, с водой все таки будет попроще и подешевле по стоимости (сам не люблю это слово, подразумевается "дешевка").