133443932 56707692 proiect operatii unitare sucul de mere
TRANSCRIPT
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
1/18
Universitatea "Dunarea de Jos", Galati
Universitatea Dunarea de Jos, GalatiStiinta si Ingineria alimentelorSpecializarea: Ingineria produselor alimentare
PROIECTPasteurizatoare cu placi
Sucul de mere
Student: Ceaus Victor-Radu
Grupa:12023
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
2/18
2
Cuprins
Capitolul I: Documentare de proiectare
1. Alegerea schemei tehnologice bloc de obtinere a suculuide mere si descrierea succinta a operatiilor ……………………………………..
2.Schimbatoare de caldura cu placi, particularitati constructive si functionale….
3.Instalatia de pasteurizare TITO-MANZINI…………………………………..
Capitolul II: Calculul de proiectare
1.Bilantul de materiale cu determinarea de material in circulatie………………… 2.Bilantul termic pentru cele doua zone ale schimbatorului de caldura si pentru
rezervorul de preparare a apei calde cu determinarea debitelor de agenti termici…. 3.Calculul termic……………………………………………………………………
3.1Calculul coeficientilor totali de transfer termic pe cele doua zone………….. 3.2 Determinarea ariei suprafetei de transfer termic pe zone
si a numarului de placi……………………………………………………………… 3.3 Calculul de dimensionare a schimbatorului de
caldura cu placi si a serpentinei de mentinere……………………………………. 3.4 Determinarea pierderilor de presiune………………………………………..
Capitolul III: Parte desenata
1.Schema tehnologica bloc………………………………………………………..
2.Schema instalatiei de pasteurizare cu evidentierea circulatiei fluidelor …………
3. Diagrama Sankey pentru circulatia fluxurilortermice pentru zona de recuperare………………………………………………….
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
3/18
3
Tema de proiectare
Sa se proiecteze instalatia de pasteurizare tip TITO-
MANZINI pentru sucul de mere cunoscand urmatoarele
elemente:
Componentii instalatiei: schimbator de caldura cu
placi, cu 2 zone, serpentina de mentinere, rezervor pentru separarea apei fierbinti;
Cantitatea initiala de mere M=2018 kg/h
Temperatura initiala a sucului de mere t1=49.5 C
Temperatura initiala a apei calde ta1=122.7 C
Presiunea aburului saturat folosit ca agent termic
pentru incalzirea apei P=90002.5 Pa
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
4/18
4
Schimbatoare de caldură cu plăci- particularităţi
constructive şi funcţionale
Aceste aparate sunt realizate prin imbinarea de placi care realizeaza intre ele spatii princarecircula agentii care schimba caldura. Acesti agenti ocupa alternativ spatiile dintre placile
schimbatorului de caldura, astfel incat sa nu se amestece intre ei. In consecinta, spatiile dintre
placi trebuie sa fie etansate fata de exterior si fata de spatiile in care se gasesc alti agenti. Deasemenea sistemul de etansare trebuie sa permita trecerea agentilor dintr-un spatiu in altul,
uneori prin traversarea spatiilor destinate altor agenti. Aceste schimbatoare trebuie sa aiba cel
putin doua placi, ca in cazul unor tipuri devaporizatoare.Exista patru variante tehnologice de
realizare a schimbatoarelor de caldura cu placi:•Cu placi si garnituri demontabile
•Cu placi sudate •Cu placi brazate •Cu placi avand circuite imprimate
Schimbatoarele de caldura cu placi sunt utilizate la scara larga in industria
produselor vegetale: pentru tratarea termica a vinurilor, pentru pasteurizarea berii si a sucurilordefructe. Acestea prezinta anumite caracteristici:
•Coeficientul total de transfer de caldura ridicat;
•Realizeaza economic un grad inalt de recuperare a caldurii 60-70% ceea ce duce si la
micsorarea diferentei de temperatura intre cele doua fluide care trec prin aparat;•Constructie compacta pentru suprafete mari de schimb de caldura;
•Satisface cele mai exigente conditii de igiena, curatirea este simpla; •Automatizarea nu este mai complicata decat la alte tipuri de schimbatoare de caldura;•Cheltuielile cu investitiile nu sunt mai mari decat la schimbatoarele multitubulare de aceeasi
marime, dar schimbul se realizeaza in conditii bune, iar constructia si exploatarea sunt mai
simple.
Particularitati constructive si functionale
Schimbatorul de caldura este alcatuit dintr-un numar de placi metalice, montate in serie, asezate pe un cadru metalic si stranse cu un dispozitiv de strangere.
Componente:•Placa de lucru •Bara
•Suport
•Placa de strangere •Surub
•Garnitura de cauciuc
•Picior sprijin
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
5/18
5
•Orificiu de trecere superior
•Placa de sfarsit de zona
•Orificiu de trecere inferior •Record
Acestea se pot clasifica dupa mai multe criterii:Dupa profilul placilor:•Placi cu canale in forma de spirala sau zig-zag
•Placi cu flux unic
•Placi plane cu elemente pentru creearea turbulentei
Alte criterii:
a. Functionalitate :•Placi curente de lucru
•Placi intermediare
•Placi de depozitare •Placi finale
b.d ispunerea garnituri lor de et ansare:
•placi cu etansare unilaterala •placi cu etansare bilaterala
b. pozit ia relat ive a garnituri lo r de etans are:•de stanga
•de dreapta
d. intrarea, iesirea si directia curentului•cu directie diagonala a curentului
•cu directie rectilinie a curentului
Placile cu canale sunt primele tipuri de placi construite si aplicate industrial. Canalele erau
formate prin frezare, iar intre doua placi se intercaleaza cate o placa neteda; garniturile de
cauciuc sunt bilaterale.
Placa de tip ASTRA are pe suprafata ei stantate santuri longitudinale care formeaza canale inguste
cate trei in trei scurgeri. Placile au imprimate santuri pe ambele fete, iar intre placi se
intercaleaza cate o placa neteda. Fluidul care ajunge in spatial dintre placi se distribuie pe oscurgere in trei canale inguste si paralele, se deplaseaza de-a lungul placii dupa care se intoarce
la 180°si intra in a doua scurgere, apoi in a treia, care este in legatura cu orificiul de evacuare.
Placa de tip FENIR este alcatuita din doua jumatati stantate din otel inoxidabil unite prin sudura.Sunt placi cu etansietate bilaterala. Aceasta prezinta coeficienti de transfer termic redusi.
Placa Alfa-Laval se construieste din otel inoxidabil si are pe suprafata placii proieminentetriunghiulare obtinute prin stantare.
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
6/18
6
Placile de tip zig-zag-flow au pe suprafata stantate proeminente line, cu inclinare de la dreapta sprestanga pe jumatatea superioara si de la stanga spre dreapta pe jumatatea inferioara. La montare,
placa imediat urmatoare se aseaza intoarsa la 180º, ceea ce face ca actiunea de turbulenta sa fie
puternica si determina coeficienti de transfer termic mari. Aceasta placa face parte din categoria placilor cu retea. Daca in constructiile de placi descrise anterior, elementele de turbulenta fac
parte din suprafata de transfer termic, la placile cu elemente intercalate, functiile de transfer de
caldura si de turbulenta sunt realizate de elemente separate.
Placile de tip Multi-Pass au intre placile plane intercalate elemente care datorita efectului de
turbulenta creat, maresc intensitatea transferului termic, indeplinind in acelasi timp si rolul de
garnitura. Forma placilor si a elementelor intercalate este redata in figura de mai jos.
Placile plane se construiesc din otel inoxidabil, iar elementele de turbulenta pot fi din materiale
plastice sau metalice. Aceste placi prezinta avantaje in exploatare, deoarece suprafetele de
schimb termic pe care pot sa apara arsuri se pot curata usor, iar elementele de turbulenta infunctionare avand in general o temperatura egala cu temperatura medie a lichidului. Aceste placi
prezinta dezavantaj consumului suplimentar de material necesar pentru constructia elementelor
de turbulenta.
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
7/18
7
Schimbatoarele cu placi si garnituri demontabile
Placile intre care se introduc garniturile, se monteaza impreuna intre o placa de baza si una
mobila. Placile pot sa fie demontate in vederea curatarii. Fixarea placilor se realizeaza cu ajutorulunor tiranti. Din punct de vedere hidraulic se pot realiza curgeri in contracurent sau in
echicurent. Materialele din care se realizeaza placile depind de natura agentilor de lucru, iar cele
mai utilizate sunt:- oteluri inoxidabile;
- aliaje de aluminiu;
- aliaje de titan;
- aliaje cupru-nichel.Grosimea placilor poate sa varieze intre 0,6…1,1 mm, sau chiar mai mult. Pentru garnituri se
pot utiliza de asemenea mai multe materiale in functie de temperaturile de lucru:
- nitril (t max= 110 C);- butil (t max= 135 C);
- etilen-propilen (tmax= 155 C);
- Viton (tmax= 190 C);Domeniul temperaturilor de lucru pentru aceste aparate poate sa varieze intre –50…+190 C.
Presiunile nominale maxime de lucru pot sa ajunga pana la 16…20 bar, iar diferenta maxima
dintre presiunile circuitelor poate sa ajunga pana la 9…12 bar si in mod exceptional la 20 bar.
Schimbatoarele cu placi sudate au placile asamblate nedemontabil prin sudare. Din aceasta categorie
fac parte:- placile dulapurilor de congelare, realizate din profile de aluminiu sudate, pentru a forma
platanele pe care se pastreaza produse si canalele de curgere pentru agentul frigorific care
vaporizeaza;
- schimbatoarele de caldura realizate din placi ambutisate si sudate pentru a se asigura rezistentamecanica si curgerea agentilor, de regula in contracurent. Presiunile nominale maxime pot sa
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
8/18
8
ajunga pana la 30…40 bar, iar domeniul de temperaturi intre care pot sa lucreze este de –
200…+200 °C.
Schimbatoarele cu placi brazate sunt realizate cu placi din otel inoxidabil asamblate prin brazare
(lipire) cu ajutorul unui aliaj pe baza de cupru, in cuptoare sub vid. Se pot utiliza ca
vaporizatoare sau ca schimbatoare interne de caldura, dar numai pentru agenti curati,deoarece nuse pot curata decat prin spalare chimica. Compactitatea acestor aparate este foarte mare.
Schimbatoarele de caldura cu placi avand circuite imprimate sunt realizate din placi metalice plane, avand
gravate pe suprafata circuite fine (cca. 1 mm), prin metode chimice. Placile sunt asamblate in blocuri prin incalzire si presare, procedeu denumit si sudare sub presiune. Canalele sunt legate la
doua perechi de colectoare, pentru a forma doua circuite separate. Din aceste placi se pot realiza
condensatoare si vaporizatoare foarte compacte.
Bi lant de mater iale
1)BM pentru operatia de spalare si sortare
2)BM pentru operatia de eliminare a partilor necomestibile
3)BM pt operatia de preincalzire
{
{
4)BM pe operatia de centrifugare
5)BM pt operatia de pasteurizare
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
9/18
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
10/18
10
Bilantul termic pt zona 1 (zona de recuperare)
() ()
Bilantul termic pt zona 2 (zona de pasteur izare)
() Calculul termic pt zona 1
a) pt sucul pasteurizat
[ Iliescu]=>
Calculul fluxului termic
( ) Calcului numarului de canale Recalcularea vitezei de curgere
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
11/18
11
Calculul criteriului Reynolds
Calcului criteriului Prandl
Calcului criteriului Nusselt Calculul coeficientului partial de transfer termic
Caracter istici termice al placii Al fa LavalLungime=1170 mm
Latime=420 mm
Grosime=1.3 mm
Aria sectiunii de curgere=0.31 m2
Distanta dintre placi=4 mmAria suprafetei de transfer termic=152*10
-5 m
2
dechiv=8 mm
b) pt sucul de mere initial
[ Iliescu]=>
Calcului numarului de canale Recalcularea vitezei de curgere
Calculul criteriului Reynolds
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
12/18
12
Calcului criteriului Prandl
Calcului criteriului Nusselt
Calculul coeficientului partial de transfer termic
Calculul coeficientului total de transfer termic
⁄ ⁄ ⁄ Calculul termic pt zona 2
a)suc pasteurizat
[ Iliescu]=>
Calcului numarului de canale
Recalcularea vitezei de curgere
Calculul criteriului Reynolds
Calcului criteriului Prandl
Calcului criteriului Nusselt
Calculul coeficientului partial de transfer termic
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
13/18
13
b)Apa
[ Iliescu]=>
Calculul fluxului termic
( ) Calcului numarului de canale
Recalcularea vitezei de curgere
Calculul criteriului Reynolds
Calcului criteriului Prandl Calcului criteriului Nusselt Calculul coeficientului partial de transfer termic
Calculul coeficientului total de transfer termic
⁄ ⁄ ⁄
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
14/18
14
Nr. crt Denumireoperatii
Fluxuritermice
intrate
Valoare UM Fluxuritermice
iesite
Valoare UM
1. Op. de
recuperare
315271.4 W 41386.2 W2. Op. de
pasteurizare 686605 W 27141 W
Calculu l ariei de transfer termic
Zona 1
Zona 2
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
15/18
15
Calculu l numarului de placi
Zona I
Zona II
Calcul numar de pachete
Zona I
Zona I I
Stabilirea formei de aranjare
Calculul de dimensionare
1.Dimensionarea zonelor pasteurizatorului
( ) ( )
2.Dimensionarea lungimii pasteurizatorului
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
16/18
16
3.Determinarea pierderilor de presiune
zona 1.
1.
2.
zona 2.
1.
2.
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
17/18
17
Schita pasteur izator
-
8/16/2019 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere
18/18
18
Diagrama Sankey pentru zona de recuperare