Курсовая работа: Проект участка приготовления сахарного сиропа производственной мощностью 1500 тонн в год

Курсовая работа: Проект участка приготовления сахарного сиропа производственной мощностью 1500 тонн в год

Федеральное агентство по образованию РФ

ФГОУ СПО "Сарапульский техникум пищевой промышленности"

Специальность 150411

Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования

Курсовой проект

по дисциплине "Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт оборудования отрасли"

Тема: Проект участка приготовления сахарного сиропа производственной мощностью 1500 тонн в год

Студент

гр. М-62 Шакиров Р.Т.

Руководитель

Мымрина Л.А.

Сарапул 2008г

Содержание

Введение

1. Машинно-аппаратурная схема производства

2. Подбор и техническая характеристика оборудования

3. Расчётная часть

3.1 Теплотехнический расчёт

3.2 Конструктивный расчёт

3.3 Расчёты на прочность

4. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт станции

5. Охрана труда

Использованная литература

Введение

Кондитерское производство является высокорентабельной отраслью и входит в десятку бюджетообразующих отраслей пищевой промышленности.

Российский кондитерский рынок – один из самых больших в мире, страна занимает четвертое место после Великобритании, Германии и США.

Кондитерская промышленность характеризуется как успешно функционирующее звено АПК. В отрасли проводится целенаправленная работа по оптимизации ассортимента в сторону увеличения мучных, сахаристых, диетических изделий, как традиционно производимых, так и совершенно новых, идет внедрение современных инновационных технологий, новых видов упаковки, повышается качество продукции.

Отдел главного механика СКФ является самостоятельным структурным подразделением предприятия. Он создается и ликвидируется приказом директора предприятия. Отдел возглавляет главный механик, назначаемый приказом директора.

Отдел главного механика (ОГМ) состоит из группы планово-предупредительного ремонта и ремонтно-механического цеха.

Задачами ОГМ являются: качественный и своевременный ремонт оборудования предприятия, поддержание парка оборудования предприятия в рабочем состоянии, использование современных технологий ремонта и экономия средств предприятия за счёт эффективного обслуживания оборудования.

Отдел главного механика следит за обеспечением бесперебойной и технически правильной эксплуатации и надёжной работы оборудования, за содержанием его в работоспособном состоянии на требуемом уровне точности. ОГМ производит анализ показателей использования оборудования, межремонтное обслуживание, своевременный и качественный ремонт и модернизацию оборудования, работу по повышению надежности и долговечности оборудования. Отдел проводит подготовку предложений по аттестации, учету и планированию рабочих мест, по модернизации оборудования, реконструкции, техническому перевооружению предприятия, внедрению средств комплексной механизации и автоматизации технологических процессов, охраны окружающей среды. ОГМ определяет устаревшее оборудование, объекты, требующие капитального ремонта и установление очерёдности производства ремонтных работ. Отдел производит экспериментальные, наладочные и другие работы по внедрению и освоению новой техники, а также проводит мероприятия по предупреждению внеплановых остановок оборудования, продлению сроков службы узлов и деталей, улучшению сохранности оборудования, специализированный ремонт, централизованное изготовление запасных частей и сменного оборудования. Отдел главного механика изучает причины повышенного износа оборудования.

1. Машинно-аппаратурная схема производства

Аппарат служит для получения карамельной массы и состоит из трёх частей: греющей, выпарной и ловушки, соединённых между собой трубопроводом.

Греющая часть представляет собой сварной стальной цилиндр, внутри которого смонтирован греющий медный змеевик с двумя рядами витков соединённых между собой последовательно.

Выпарная часть аппарата состоит из двух стальных обечаек, приёмного сборника, соединённых между собой фланцами и откидными болтами. Внутри между обечайками помещён медный конус, который вместе с верхней обечайкой и сферической крышкой образует варочную вакуум-камеру. К патрубку в крышке вакуум-камеры подключён трубопровод выпарной линии, идущей к мокровоздушному насосу.

Ловушка аппарата задерживает частички карамельной массы, уносимые со вторичным паром при работе насоса. Она представляет собой цилиндрический стальной сварной сосуд с плоской крышкой и перегородкой внутри расположенной напротив входного патрубка.

Увариваемый сироп из расходного сиропного бака плунжерным насосом непрерывно нагнетается в змеевик аппарата под давлением 0,4 МПа.

Одновременно в корпус греющей части аппарата через верхний штуцер подаётся греющий пар. В паровом пространстве аппарата греющий пар омывает змеевик и конденсируется. Конденсат непрерывно отводится через штуцер в конденсатоотводчик. Давление греющего пара контролируется манометром, в случае увеличения давления пара выше допустимого срабатывает предохранительный клапан. Поступающий в сдвоенный змеевик сироп поднимается сначала по виткам внутреннего змеевика, затем переходит по вертикальной соединительной трубе в нижний виток наружного змеевика и движется далее вверх по его виткам; из верхнего витка наружного змеевика уваренная масса переходит по соединительному трубопроводу в вакуум-камеру аппарата, в которой конденсатором смешения создаётся разрежение, поддерживаемое с помощью поршневого мокровоздушного вакуум-насоса, присоединяемого к вакуум-камере. Масса, получаемая в результате выпаривания сиропа в змеевике, непрерывно поступает в вакуум-камеру, при этом процесс уваривания массы до конечной влажности 1,5-2,5% продолжается благодаря интенсивному самоиспарению влаги в разреженном пространстве. Расположенный у сферической крышки вакуум-камеры отбойник препятствует уносу массы в конденсатор.

По мере накопления готовой массы в вакуум-камере ее периодически, через каждые 2 мин, выгружают.

2. Подбор и техническая характеристика оборудования

Подбор оборудования производится в зависимости от производственной мощности предприятия: 1500 тонн в год. Известно, что предприятие работает 250 дней в году, тогда за одни сутки производственная мощность составит: 1500:250 = 6 т в сутки.

Часовая производительность сироповарочной станции составляет 850 кг; за одну смену работы (8 ч) станция произведёт 850 х 8 = 6800 ч.

Подобранное оборудование сводится в таблицу, где приводятся технические характеристики оборудования.

Таблица 2.1 – Технические характеристики оборудования

Поз. №	Наименование	Количество	Тип, марка	производительность	Установленная мощность, кВт	Размеры, мм
						длина	ширина	высота
1 2 3 4 5 6 7	Ёмкость для сиропа Плунжерный насос Варочная колонка Вакуум-камера Ловушка для карамельной массы Вакуум-насос Конденсатор	1 1 1 1 1 1 1	—— М-193 33-А —— —— ВВН-30 Труба в трубе	1,5 м2 До 900 850 850 —— До 30 м3/ч ——	—— 1 кВт —— —— —— —— ——	1000 820 996 990 640 1292	1500 602 975 910 480 850 450	1300 1205 1775 1438 670 2005 1000

Таблица 2.2 – Техническая характеристика станции

Показатели

Производительность по карамельной массе, кг/ч

Греющая часть Площадь поверхности нагрева змеевика, м2 Диаметр медных труб змеевика, мм Давление сиропа в змеевике, МПа Рабочее давление пара, МПа Давление при гидравлическом испытании, МПа Примерный расход пара, кг/ч Объём парового пространства, л Габариты, мм  длина  ширина  высота Масса, кг Выпарная часть Рекомендуемое остаточное давление, МПа Объём верхней вакуум-камеры, л Объём нижнего копильника, л Периодичность выгрузки массы, мин Габариты, мм Масса, кг То же, с автоматом вакуум-выгрузки, кг Сепаратор-ловушка Рекомендуемое остаточное давление, МПа Остаточное давление при испытании, кПа Габариты,мм Масса, кг

7,5 55х2 До 0,4 До 0,6 До 0,9 220 570 996 975 1775 502 0,01 140 90 2 990х910х1438 176 243 До 0,01 До 7 640х480х670 39

Рисунок 1.1 машинно-аппаратурная схема производства

1 – ёмкость для сиропа,

2 – плунжерный насос (дозатор),

3 – варочная колонка,

4 – вакуум-камера,

5 – ловушка для карамельной массы,

6 – вакуум-насос,

7 – конденсатор.

3. Расчётная часть

Данные для расчёта

— производительность П = 850 кг/ч

— влажность сиропа Wс = 16%

— влажность готовой карамельной массы Wк = 3%

— разряжение в вакуум-камере рвак = 74,7 кПа

— диаметр витка змеевика (средний) Dзм = 0,6 м

— потери тепла в окружающую среду Qп = 18600 Вт

Остальные данные принять по литературным источникам и в соответствии с промышленными конструкциями.

3.1 Теплотехнический расчёт аппарата

Составляем расчётную схему греющей части аппарата (рис.1) обозначением тепловых потоков и концентрации сиропа и готового продукта:

ас концентрация сиропа, %;

ак концентрация готового продукта, %;

qн, qк – соответственно начальное и конечное удельное теплосодержание увариваемой массы, Дж/кг;

Qп – потери тепла в окружающую среду конвекцией, Вт;

D – потребное количество пара, кг;

i1', i1'' – удельное теплосодержание греющего пара и конденсата, Дж/кг;

Gс – количество исходного сиропа, кг;

Gк – количество получаемой карамельной массы, кг;

D2 – количество выпаренной влаги (вторичного пара), кг/с;

i2'' – теплосодержание вторичного пара, Дж/кг

Рисунок 3.1 – Расчетная схема греющей части аппарата

Составляем уравнение теплового баланса:

Gс qс + Di1'' = Gк qк + D2 i2''+Di1' + Qп [1.c62,ф1]

или при q = ct, Gк = П

Gс cс t1 + Di1'' = П cк tк + D2i2'' + Di1' + Qп [1.c62,ф2] Вт

Определяем требуемое количество исходного сиропа из уравнения материального баланса сухих веществ:

Gс aс = Gк aк ; [1.c62,ф3]

Gс =  [1.c62,ф4] кг/кг

Gк = 850 кг/ч;

Gк =

ас = ,

ас =

aк =

aк =

Gс = .

Определяем температуру кипения карамельного сиропа по графику температур [4, с.47] при Wс = 16% и давлении ра = 98 кПа (атмосферном):

tс = 122°С

Тс = tс + 273,15; Тс = 395,15°К

Определяем по тому же графику температуру кипения карамельной массы tк в зависимости от заданной влажности Wк = 3% и давлении (абсолютном) в вакуум-камере Ра , определяем по формуле:

Ра = Р0 + (-Рвак) [1.c63,ф8]

Ра = 98 – 74,7 = 23,3 кПа

tк = 118°С

Тк = 391,15°К

Определяем удельную теплоёмкость сиропа Сс и карамельной массы Ск по формуле В.В. Яновского [4,с.43] для сахаристых веществ, в том числе и для сахаро-паточного сиропа, имеющей общий вид:

С = 4190 – (2514 – 7,54t) а [1.c63,ф9] Дж/(кгК)

Для сиропа:

Сс = 4190 (2514 – 7,54 tс) ас [1.c63,ф10]

Сс = 4190 (2514 – 7,54 · 122) · 0,84 = 2850 Дж/(кгК)

Для карамельной массы:

Ск = 4190 (2514 – 7,54 · tк)ак [1.c64,ф11]

Ск = 4190 (2514 – 7,54 · 118) · 0,97 = 2614 Дж/(кгК)

Количество образовавшегося вторичного пара определяем из уравнения материального баланса:

Gс = Gк + D2

или Gс = П + D2

Gсас = Пак

Решая совместно последние два уравнения, получим:

D2 =

D2 =

Теплосодержание вторичного пара i2'' определяется по абсолютному давлению в вакуум-камере аппарата по таблице М.П. Вукаловича "Термодинамические свойства водяного пара":

i2'' = 2620 кДж/кг.

Теплосодержание греющего пара i1'' и конденсата i1' определяем по таблице М.П. Вакуловича при р = 0,6 МПа и tнас = 158,8 °С:

i1'= 670,4 кДж/кг = 670400 Дж/кг

i1'' = 2756400 Дж/кг.

Определяем полезно затраченное тепло:

Qпол = Gк cк tк + D2 i2'' – Gс cс tс;

Qпол = 0,236 · 2614 · 118 + 0,037 · 2620 ·103 – 0,27 · 2850 · 122 = 75856 Дж/с (Вт).

Расход греющего пара:

 кг/с;

.

3.2 Конструктивный расчёт аппарата

Определяем поверхность теплопередачи (поверхность змеевика) по формуле:

 м2,

где Δt – средняя разность между температурой греющего пара и средней арифметической температурой увариваемого вещества:

Δt =  °С

Δt = °С;

к – коэффициент теплопередачи змеевика, к – 406 Вт/м2 К [4,с.51]

Тогда:

.

Длину трубки змеевика определяем по формуле:

При принимаемом dн = 50 мм = 0,05 м

.

Задавшись средним диаметром змеевика Dзм = 0,6 м и шагом витков S=0,08 м, находим угол подъёма витка змеевика (см. схему на рис. 3.2) по формуле:

Рисунок 3.2 – Схема к расчёту угла подъёма змеевика

Длина витка змеевика составит

Число витков змеевика

Диаметр корпуса греющей части определяется по формуле:

Dк = Dзм + dн + 0,1 [4,с.51]

Dк = 0,6 + 0,05 + 0,1 = 0,75 м

Принимаем диаметр по ближайшему диаметру стандартных штампованных днищ 0,8 (800 мм). Эскиз змеевика с обозначением некоторых конструктивных размеров на рис. 3.3. Высота змеевика Нзм составит:

Страницы: 1, 2