Конструкция вертикального автоклава с быстродействующим поясным затвором, оснащенным специальным предохранител

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
D2= Q7 / i – iк
где Q7 – тепло, расходуемое только на компенсацию потерь в окружающую среду
Q7 =16638 кДж
i – удельная энтальпия пара; i = 2627 кДж / кг
iк – удельная энтальпия конденсата при стерилизации консервов в воде
iк =502 кДж / кг

D2 =16638 /2627- 502 = 7.38 кг
Общий расход пара за цикл работы автоклава
D= D1 + D2;
где D1 – расход пара за второй период работы автоклава;
D2 – расход пара за второй период работы автоклава ;
D= 403+ 7.83 = 410.83 кг.

Расчет расхода охлаждающей воды
Расход охлаждающей воды при охлаждении продукции до температуры
tк = 40 ۫ C определяем по формуле :
W = 2.303 (G’ C/Cв lg (tс-tо/tк-tо)+ G’’ Cпр /Cв lg (tс-tо/tк-tо ))
где : G’- масса продукта в банках; G’ = 650 кг
C – теплоемкость продукта С = 3.56 кДж / (кг К)
Cв - теплоемкость воды; Cв = 418 кДж / (кг К)
tс – температура стерилизации ; tс = 125 ۫ C
tо – начальная температура охлаждающей воды tо = 18 ۫ C
G’’ – масса автоклава, банок, сеток и воды;
G’’= G1 + G2 + G3 + G5; где G1 - масса автоклава;
G2 – масса сеток;
G3 – масса банок;
G5 – масса воды;
G’’ = 2370 +100 +81.2 +1570 = 4121 кг.
Спр – приведенная теплоемкость ;
Спр = G1С1 + G2 C2 + G3 C3 + G5 C5 / G’’ C1 – теплоемкость автоклава;
C2 – теплоемкость сеток;
C3 – теплоемкость банок;
C5 – теплоемкость воды;
G’’ – масса автоклава , сеток , банок и воды;
G’’ = 4121 кг.
Спр =2370∙ 0.481 + 100 ∙ 4.81 +81.8 ∙ 1.24 + 1570 ∙ 4.18/ 4121 =
=1.9 кДж /(кг∙К)
t к – конечная температура автоклава, сеток и банок ; t к = 35 ۫ C;
W = 2.303 (650 3.56/4.18 ∙ lg ((125-18)/(40-18)) + 4121 ∙ 1.9 / 4.18 ∙ lg ((120 -18)/(35-18))) = 2876 кг;
Расход воды за единицу времени :
Wc = W / T4 где W – расход охлаждающей воды при охлаждении продукта; W = 2876 кг.
T4 – время уменьшения давления и охлаждения; T4= 1450 с.
Wc = 2876/1450 = 1.98 = 2 кг/с = 7200 кг/ч.









Заключение
 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.
Список литературы
1. Аминов М. С. Аппараты для стерилизации консервов. - М. : Пищевая промышленность, 1986. - 392 с.
2. Бабарин В. П. Справочник по стерилизации консервов. – М. : Агропромиздат, 1987. – 271 с.
3. Берсан Г. Машины мясной промышленности. – М. : Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 192 с.
4. Гусаковский З. П. , Очкин В. А. Технология и оборудование мясоконсервного производства. – М. : Пищевая промышленность, 1970. – 239с.
5. Дикис М. Я. , Мальский А. Н. Технологическое оборудование консервных заводов. – М. : Агропромиздат, 1988. – 310 с.
6. Драгилев А. И. Устройство и эксплуатация оборудования предприятий пищевой промышленности. – М. : Пищевая промышленность, 1979. – 304 с.
7. Камозин Л. М. Методические указания к самостоятельной работе на практических занятиях дисциплины «Технологическое оборудование отрасли. Расчет автоклава. » - Орел: Орел ГАУ, 2004. – 57 с.
8. Лунин О. Г. , Вельтищев В. Н. Теплообменные аппараты пищевых производств. М. : Агропромиздат, 1987. – 239 с.
9. Манербергер А. А. , Миркин Е. Ю. Технология мяса и мясных продуктов//Учебное пособие для вузов пищевой промышленности, 1949. –611с.
10. Массовер А. М. Автоклавы консервной промышленности. – М. : 1982. – 339 с.
11. Рогов И. А. , Жаринов А. И. Технология и оборудование мясоконсервного производства. – М. : Колос, 1978. – 324 с.
12. Флауменбаум Б. Л. Теоретические основы стерилизации консервов // учебное пособие для ВУЗов – Киев: высшая школа. Издательство при Киевском университете. 1981. – 196с.
13. Шишков И. А. Безопасность эксплуатации автоклавов – М. : Стройиздат. 1978 – 220с.










3