Разработка автоклава для вытопки свиного жира типа К7-ФА2

Министерствообразования Республики Беларусь
Учреждениеобразования
МОГИЛЁВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ
Кафедра машины иаппараты пищевых производств
КУРСОВОЙПРОЕКТ
по дисциплине
«Технологическоеоборудование отрасли»
Темапроекта:
«РАЗРАБОТКААВТОКЛАВА ДЛЯ ВЫТОПКИ СВИНОГО ЖИРА ТИПА К7-ФА2»
Руководительпроекта Выполнила
заведующийкафедрой студентка группы
к.т.н., доцент ТЖМПЗ-072П
___________И.М.Кирик _________ С.А. Редькова
«___» _________ 2008г. «___» ___________ 2008 г.
Могилёв 2008

Содержаниерасчётно-пояснительной записки
Введение...................................................................................................................3
1. Состояние вопроса и обзорнаучно-технической литературы......................6
2. Принцип действия автоклава длявытопки свиного жира типа К7-ФА2..9
3. Правила эксплуатации и требованиятехники безопасности........................12
4. Расчётнаячасть..................................................................................................14
4.1 Технологическийрасчёт.................................................................................14
4.2 Прочностнойрасчёт........................................................................................18
Список использованныхисточников...................................................................21

 
Введение
 
В настоящее времяпредприятия пищевой промышленности представляют собой сложный технологическийкомплекс машин, аппаратов, агрегатов, механизированных и автоматизированныхпоточных линий, на которых производятся значительное количество пищевыхпродуктов, необходимых для жизнедеятельности человека.
Так, например, животныежиры, рассматриваемые в данном курсовом проекте как используемое сырьё, находятширокое применение в качестве продуктов питания.Как важнейший источникэнергии и незаменимый продукт питания. Животный жир, в отличие от нагретыхрастительных жиров не содержит канцерогенов, а поэтому, гораздо безопаснее дляздоровья. Многие виды животных жиров: жиры птиц, свиной жир легко усваиваютсяорганизмом и совершенно необходимы людям, испытывающим большие физическиенагрузки. Жир, в умеренных количествах, — важная составная часть каждодневногорациона.
Производство пищевыхживотных жиров является одной из основных отраслей мясной промышленности.
Наибольшеераспространение получил тепловой метод извлечения жира — вытопка, котораяосуществляется следующими способами:
-          мокрыйспособ — жир-сырец находится в непосредственном контакте с водой или острымпаром. В результате такой обработки получают трехфазную систему, включающую жир,бульон и шквару. Сущность извлечения жира из кости мокрым способом состоит вследующем. Сырье контактирует с водой, одновременно воздействуют вибрационныеколебания, происходит постоянное перемешивание, в результате жир выделяется изкости и костного остатка;
-          сухойспособ предусматривает кондуктивный нагрев жира-сырца за счет контакта сгреющей поверхностью. Влага, содержащаяся в жире-сырце, испаряется. В этомслучае образуется двухфазная система, состоящая из шквары и жира.
Окончательное отделениежира от шквары осуществляется физическими методами: прессованием илицентрифугированием.
В зависимости оттехнического решения технологического оборудования процесс вытопки можетпроводиться в аппаратах непрерывного и периодического действия.
Вытопку могут проводитьпри атмосферном давлении, избыточном давлении и под вакуумом.
Независимо от способавытопки линии для получения жира состоят из приемного бункера, волчка,плавильного котла, дезинтегратора для тонкого измельчения жировой массы,отстойной центрифуги, системы сепараторов (очистительные и осветлительные);охладителей, сборника или накопителя для шквары и жира.
Вытопка жира, приатмосферном давлении — наиболее простой метод, так как вытопка осуществляется воткрытых котлах. Нагрев сырья производится кондуктивным способом через стенкукотла, снабженную снаружи, паровой рубашкой.
Вытопку жира приизбыточном давлении применяют для переработки неизмельченного малоценногожира-сырца и шквары после вытопки в открытых котлах. Для вытопки жира этимспособом применяют двустенные автоклавы и вакуум-котлы.
Основной задачейданного курсового проекта является разработка автоклава типа К7-ФА2. Процессвытопки, в котором состоит из следующих операций:
-          подготовкиавтоклава;
-          нагрева(при вытопке жира из шквары заливают воду);
-          загрузкисырья;
-          герметизацииавтоклава и его подогрева;
-          вытопкижира;
-          удаленияпара в конденсатор;
-          разгерметизацииавтоклава;
-          отсолкии отстаивания жира в котле;
-          сливажира в отстойник;
-          выгрузкишквары.
Автоклав предназначендля вытопки свиного жира и применяется на мясокомбинатах в цехах пищевых жиров.
Автоклав состоит изследующих основных элементов:
-     котел;
-     днище;
-     пароваярубашка;
-     крышка;
-     откидныеболты;
-     прокладка;
-     патрубки;
-     задвижка;
-     опора;
-     предохранительныйклапан.
Сырьём для вытопкисвиного жира в автоклаве К7-ФА2 является свиной жир-сырец, которыйклассифицируется на следующие группы:
-          Iгруппа: сальник, околопочечный, брыжеечный, околосердечный; жировая обрезь отзачистки тушь, с катыков, хвостов; щуповой жир; обрезь свежего шпика;
-          IIгруппа: с желудков; мездровый; жировая обрезь, получаемая при ручной обрядкешкур в цехе первичной переработки скота; кишечный жир от обезжиривания кишок напензеловочных машинах или вручную; жировая обрезь из колбасного и консервногоцехов; соленый шпик без запаха осаливания.
Способ вытопкисущественно влияет на формирование качества готового продукта. Так, при вытопкежира из жира-сырца при атмосферном давлении мокрым и сухим способом и получаютжир высшего сорта; при избыточном давлении и под вакуумом — жир 1-го сорта исборный. Из шквары, полученной при вытопке жиров высшего сорта, жир 1-го сорта;из шквары, полученной при вытопке жиров 1-го сорта, — сборный жир.

1         Состояние вопроса и обзор научно-техническойлитературы
В настоящее время вмясной промышленности и жироперерабатывающей отрасли нашей страны для вытопкижира, наиболее распространение получили следующие технические средства:открытий колет ОПК-1,25, котел КВЖ-300, автоклав К7-ФА2, К7-ФА2-Ж,горизонтальный вакуумный котел КВМ-4,6А, установки РЗ-ФВТ-1, «Титан», «ДеЛаваль», «Центрифлоу-Майонор», «Центрибон», «Вестфалия» и другие. Соответственнометоды, применяемые при получении жира следующие: конвективно-кондуктивныйнагрев; индукционный нагрев; воздействие ультразвуком; прессование; гидролиз итак далее.
В мясопереработке вытопкужира осуществляют в аппаратах периодического и непрерывного действия, при этомприменяют два основных режима: мокрый и сухой.
Режимы технологическихпроцес­сов и конструкции аппаратов опреде­ляются механическими свойствамисырья, химическим составом, санитарно-ветеринарными пока­зателями, а такжевидом конечной продук­ции, по источнику /5/.
Мокрый способпереработки жира заключается в том, что в течении всего термического процессабелки и выделившийся жир жировой ткани находятся в непосредственномсоприкосновении с водой или острым паром, применяемыми для нагрева сырья. Приэтом часть коагулирующих белковых веществ сырья под влиянием влаги и тепладенатурируется, а большая часть, в основном коллаген, сваривается игидролизуется с образование глютина (бульона). Выделившийся жир также частичноэмульгируется и при этом подвергается незначительному расщеплению собразованием свободных жирных кислот. По окончании разварки сырья получаетсятрёхфазная система – жир, шквара и бульон, в результате образования которогонаблюдается потеря белка.
Поэтому мокрую вытопкуприменяют преимущественно для обработки пищевого жира с хорошимиорганолептическими показателями (вкус и запах), тогда как выход и качествошквары имеют второстепенное значение. В процессе вытопки поддерживаетсятемпература 70-90 °С; давление пара 0,15-0,3 МПа.
Температура горячейводы составляет 70-80 °С, по источнику /5/.
Вытопка жира сухимспособом, осуществляемая в аппаратах, снабжённых контактной поверхностью(паровой рубашкой), характеризуется тем, что влага, содержащаяся в жире-сырце,после разварки в процессе обезвоживания испаряется в окружающую среду илиудаляется под разрежением. При этом белки жировой ткани дегидратируются,становятся хрупкими, разрушаются и содержащийся в сырье жир частичновыделяется. После вытопки получается двухфазная система – сухая жирная шквара ижир. Окончательное извлечение жира при этом процессе производится прессованиемили центрифугированием. Сухая вытопка в горизонтально-вакуумных котлахиспользуется тогда, когда важно получить большой выход жира и шквары высокогокачества, а вкус и запах жира имеют второстепенное значение (например, изшквары и жировой обрези). Кроме того, данный режим не даёт отходов в сточныеводы предприятия, что также является большим преимуществом.
Процессы переработкиуказанного сырья энергоемки, связаны с потреблением большого количества электро­энергии,пара и воды.
При этом в ряде случаевотходящие газы, вторич­ные пары и вода имеют высокий теп­ловой потенциал,который может быть использован в системах рекупе­рации, повышающихрентабельность производства и снижающих нагрузку на окружающую среду.
При перера­боткеконфискатов образуется боль­шое количество газов с неприятным запахом. Поэтомунеобходимо предус­матривать системы очистки газов от взвесей и дезодорацию, поисточнику /3/.
Тепловую обработкужиросодержа­щего сырья применяют для вытопкижира. Дляизвлечения жира из жиросодержащего сырья при низких температурах используют им­пульсную, гидромеханическую или электроимпульсную обработку.
Вытопку могут проводитьпри атмосферном давлении, избыточном давлении и под вакуумом.
Независимо от способавытопки линии для получения жира состоят из приемного бункера, волчка,плавильного котла, дезинтегратора для тонкого измельчения жировой массы,отстойной центрифуги, системы сепараторов (очистительные и осветлительные);охладителей, сборника или накопителя для шквары и жира.
Вытопка жира, приатмосферном давлении — наиболее простой метод, так как вытопка осуществляется воткрытых котлах. Нагрев сырья производится кондуктивным способом через стенкукотла, снабженную снаружи, паровой рубашкой.
Вытопку жира приизбыточном давлении применяют для переработки неизмельченного малоценногожира-сырца и шквары после вытопки в открытых котлах. Для вытопки жира этимспособом применяют двустенные автоклавы и вакуум-котлы.
Чтобы извлечь жир измягкой или твердой жиросодержащей ткани необходимо разрушить белковую струк­туру, содержащую жир, перевести его из внутриклеточной фазы вовнекле­точную, свободную фазу и затем уда­лить во внешнюю среду. Наибольшее распространение впромышленности для извлечения жира получила тепловая обработка.
При тепловой обработкеприменяют конвективный и кондуктивный мето­дыподвода теплоты. Конвективный нагрев происходит при непосредствен­ном контакте сырья с горячей водой или острым паром,так называемый мокрый способ. При кондуктивном ­теплотаподводится через стенку от глухого пара, горячей воды или дру­гого теплоносителя — сухой метод.
Качество готовойпродукции (жира) зависит от совместного действия двух факторов: макси­мальной температуры и продолжительности еевоздействия.
Наимень­шая продолжительность обработки определяетсявременем плавления жира и временем выдержки сырья для уничтожения патогенной микрофлоры, по источнику /3/.
При тепловой обработкеприменяются аппараты периодического действия (открытые котлы, автоклавы иуниверсальные вакуумные горизонтальные котлы) и аппараты непрерывного действия(шнековые, барабанные, роторные), а также комбинированные, совмещающие тепловуюобработку и измельчение.
В периодическидействующих аппаратах сырьё обрабатывается в больших объёмах, что имеет ряднедостатков. Так, например, из-за большой продолжительности процессов тепловойобработки (4 — 4,5 часа) ухудшается качество жира и кормовой продукции, поисточнику /3/.
Технология переработкижиросодержащего сырья на данных установках включает:
-          сбори транспортирование сырья;
-          предварительнуюего обработ­ку (мойка, измельчение, дефибрина­ция и другое);
-          тепловуюобработку (коа­гуляция, варка, стерилизация и вы­топка);
-          отделениежидкой фазы от об­щей массы;
-          очисткужидкой фазы;
-          сушкувлажного остатка и обработку сухого продукта.
В основном автоклавысостоят из следующих элементов: котел, днище, паровая рубашка, крышка, откидныеболты, прокладка, патрубки, задвижка, опора, предохранительный клапан.
Вытопка жира ваппаратах периодического действия распро­странена на мясокомбинатах небольшоймощности, а также в ограниченных размерах применяется и на крупныхпредприятиях, оснащенных установками непрерывного действия, в кото­рыхперетопочные аппараты работают как на принципе сухого, так и мокрого способоввытопки жира. Последние, как правило, не при­способлены для переработкиотдельных видов сырья с нали­чием большого количества плотной соединительнойткани: свиная мездра — ручная и машинная, шкурки, шквара и другие. Крометермофизических способов получе­ния жира из мягкого жира-сырца применяютхимический гид­ролизный способ извлечения жира, по источнику /5/.
К автоклавампредъявляются следующие специфические требования:
-          толщинастенок варочного сосуда, рубашки и откидные прижимные болты увеличены поусловиям прочности;
-          сварныешвы подвергают специальному контролю;
-          накрышке автоклава устанавливают следующую дополнительную арматуру:предохранительный клапан, срабатывающий на давление 300-350 кПа;
-          манометрс указанием допустимого уровня давления на шкале прибора;
-          пароспускнойвентиль, по источнику /6/.

 
2         Принцип действия автоклава для вытопки свиного жиратипа К7-ФА2
Схема технологическогопроцесса производства пищевых жи­ров в установках типа К7-ФА2 заключается вследующем.
Все видынеизмельченного сырья загружают в чистом (после промывки в местах получения) иостывшем состоянии в автоклав, где его подвергают вытопке под давле­нием.Вытопленный в автоклаве жир подается насосом, а через контактный эмульсор внапорный бак. В эмульсоре по мере необходимости жир увлажняется и нагреваетсяострым паром до температуры 95 °С.
Напорный бак снабженпоплавковым указателем уровня. Из напорного бака жир поступает всаморазгружающийся (от осадка) сепаратор на очистку (осветление). При неудов­летворительнойоднократной очистке на сепараторе его направляют через насос (приводится вдвижение тем же электро­двигателем) в свободный автоклав, а затем на вторичнуюочистку. Очищенный жир насосом подается в сборник жира, из которого онпоступает в тонкослойный трубчатый охлади­тель, а затем на разливочные машиныдля фасовки в мелкую или крупную тару.
Жир в охладителеохлаждают холодной водой температурой не выше 100°С, циркулирующей в рубашечномпростран­стве. Обезжиренная шквара после слива жира передувается под давлением,создаваемым блоутанком в цех технических фабрикатов для выработки сухих кормов.Спуск давления из автоклава осуществляется через конденсатор.
Технологический процессвытопки жира можно представить схемой изображённой на рисунке 1:
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
вытопка жира   /> /> /> /> /> /> />

/>                                      /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
очистка жира   /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
охлаждение, упаковка в тару  
охлаждение и переохлаждение          
слив в ёмкости для бестарного хранения, определения качества    /> /> /> /> /> /> /> /> />

определение качества  
определение качества                                        
/>/>                                              
фасование  
взвешивание, маркировка,
передача
на хранение                              
/>                   />
упаковка, маркировка,
передача
на хранение  

                  
Рисунок 1 – Поэтапныйпроцесс вытопки жира
Автоклав К7-ФА2 состоитиз котла с откидной крышкой, корзины и конденсатора, вместимостью 0,75 м3 и представляет собой вертикальный цилиндрический сосуддиаметром 1232мм с эллиптическим приварным днищем. Автоклав закрывается крышкой,шарнирно прикрепленной к корпусу и проворачивающейся вокруг оси. В пазу приварен­ногок крышке кольца находится резиновая прокладка, обеспе­чивающаянеобходимую плотность при затяжке откидными болтами. Автоклав снабжен тепловой рубашкой вцилиндрической части сосуда и днищем общим объемом 0,18 м³ и поверхностью нагрева 3,5 м².
При избыточном давлении0,4 МПапар подается через вен­тиль паропроводадиаметром 25мм, вмонтированногов верх­нюю часть рубашки, а конденсат отводится через патрубки вднище рубашки. Сырье(с водой) загружают в автоклав, здесь оно попадает в корзину. Корзинаустанавливается в автоклаве на три опоры, приваренные к днищу. Автоклав в своюочередь устанавливают на четыре опоры и крепят с помощью четырёх лап,приваренных к тепловой рубашке. На крышке автоклава и на трубопроводе,подводящем пар в тепловую рубашку, установлены манометры, а такжепредохранительный клапан и вентиль для спуска газов и конденсации соковыхпаров, выделяющихся при вытопке сырья под давлением и спуска последнего поокончании процесса (перед открыванием крышки). В конденсатор подводитсяхолодная вода, а для вывода непогашенных газов в нём предусмотрен патрубок.
Вытопленный жир сливаютчерез шарнирную трубу до допустимого уровня. Оставшуюся после вытопки шкваруспускают через трубу диаметром 100 мм. Наличие выемной корзины позволяет быстрозагружать и выгружать кости с помощью электротельфера.
Механизм открываниякрышки автоклав состоит из электродвигателя мощностью 1.1 кВт, редуктора иопоры, которая представляет собой шарнирно укреплённый на корпусе котла винт.
Редуктор представляет собойодноступенчатую цилиндрическую передачу, он крепится шарнирно к плечам крышки.
От электродвигателя,который работает реверсивно, приводятся в движение шестерни редуктора,происходит перемещение самого редуктора по винту и в зависимости от того, в какуюсторону вращается вал электродвигателя, происходит открывание или закрываниекрышки автоклава.
Для ускорения процессапереработки мягкого жира-сырца и кости и предупреждения подгорания жира массунаряду с глухим паром подогревают острым паром, поступающим в змеевик черезпатрубок, который имеется в трубе для спуска шквары.
Для удаления газов ипаров, образовавшихся в процессе вытопки при закрытой крышке, автоклавсоединяют с конденсатором. Благодаря наличию механизма открывания и закрываниякрышки продолжительность этой операции составляет 20 секунд.
Шквару свиную I сорта исборного вываривают острым паром в автоклаве, обезжиренную шквару присодержании не более 5 % жира направляют в цех технических фабрикатов навыработку мясокостной муки.

 
3         Правила эксплуатации и требования техники безопасности
Современный уровеньтехники жирового производства обес­печиваетбезопасные условия работы,если обслуживающий персонал соблюдает действующие на рабочих местахтсхно­логические инструкции и правилабезопасности.
Необходимым условиемработы в жировых цехах является тщательное соблюдение чистоты аппаратов, машин и агрега­тов, правил личной гигиены рабочих и технического персонала исодержание в должном санитарно-гигиеническом состоянии производственного помещения.
Основное условиебезопасности — эточистота и порядок у рабочего места. Жир-сырец,особенно расплавленный жир, при попадании на пол делает его поверхность оченьскользкой. Поэтому, если жиры случайнопопали на пол, ихнужно тща­тельно собрать, а пол насухопротереть шваброй или тряп­ками.
Ряд процессов жировогопроизводства (вытопка, отстаива­ние, сушка, обезжиривание и прессование шкварыи др.) ведут при повышенной температуре. Во избежание ожогов необхо­димоследить за тем, чтобы нагретые поверхности аппаратов, жиро- и паропроводовимели исправную тепловую изоляцию, у рабочих мест изоляцию сверху покрываюттонкими металли­ческими листами, защищающими изоляцию от повреждений.
Во время ревизии,очистки и ремонта аппаратов и машин, чтобы не было поражения электрическимтоком, нельзя нару­шать заземление, которое обычно выполняется в виде металли­ческихстержней и полос, соединяющих электрооборудование (электродвигатели, пускатели,кабели и так далее) С заземлителем, а также все металлоконструкции, технологическое,общезавод­ское и другое оборудование.
При появлениипосторонних шумов и стуков, не свойственных машине, необходимо остановить ее иустра­нить неполадки, возникшие при работе.
Разборку и съем частеймашин во избежание ушибов производят с по­мощью переносных приспособлений — домкратов, талей, лебедок и других.
Обо всех неисправностяхв работе машин и аппаратов необходимо ставить в известность техническийперсонал.
Жировой цех должениметь журнал учета стеклянных пред­метов (термометры, плафоны, манометры,оконные стекла и другие), и в случае, если какой-либо предмет будет разбит, не­обходимосоставить акт и принять меры, исключающие попа­дание посторонних предметов вготовую продукцию.
Автоклав должен бытьустановлен так, чтобы его можно было удобно обслуживать со всех сторон.Расстояние от стен до автоклава должно быть не менее 0,8 м.
Предохранительный клапандолжен быть отрегулирован на разрешенное давление пара в автоклаве. Действие клапанадолжно регулярно проверяться.
Обслуживающий персоналобязан строго выполнять инструкцию по режиму работы и безопасному обслуживанию автоклавови своевременно проверять исправность действия, арматуры,контрольно-измерительных приборов и предохранительных устройств.
Автоклав должен быть остановленв следующих случаях:
-          еслидавление в автоклаве поднимается выше разрешенного;
-          принеисправности предохранительных клапанов;
-          приобнаружении в элементах автоклава, работающих под давлением, трещин, выпучин,пропусков или потении в сварных швах, течи в боковых соединениях, разрывапрокладки;
-          привозникновении пожаров;
-          принеисправности или неполном количестве крепежных деталей крышек;
-          принеисправности предохранительных блокировочных устройств.

4         Расчётная часть
 
4.1      Технологический расчёт
При технологическомрасчёте проводят расчёт производительности для периодически действующихаппаратов.
Производительность (кг/с)автоклава для вытопки свиного жира вычисляется по следующей формуле
/>, (1)
где G– масса единовременной загрузки, кг;
 /> – продолжительностьцикла обработки, с;
 V– геометрический объём аппарата, м³;
 /> - плотностьпродукта, кг/м³.
Согласно техническимхарактеристикам, приведённым в «Отраслевом каталоге», по источнику /7/, продолжительность процесса вытопки жира составляет3-5 часов (в одном часу 3600 с), масса единовременной загрузки сырья составляет500 кг. Подставим данные в формулу 1 и получимследующие результаты
/> = /> = 0,028 кг/с
Следовательно,производительность составила 0,028 кг/с.
Далее определим расходводяного пара, пошедшего на процесс вытопки жира. Для этого определим общийрасход теплоты Q в автоклавеК7-ФА2 по статьям расхода, по следующей формуле:
 />, (2)
 где /> - расход теплана подогрев металлических частей автоклав (стенок,
 днища и так далее),кДж;
 /> - расход теплана подогрев шквары, жира и на плавление жира, кДж;
/> – расход теплана потери в окружающую среду, кДж.
Данные параметрыопределяются по следующим образом:
/>, (3)
где /> – теплоёмкостьметаллических частей котла (по источнику /4/, стр. 262
 принимается равной0,48/> кДж/(кг•град);
 /> - массаметаллических частей автоклава (по паспорту принимается
 равной 785 кг);
 /> - конечнаятемпература стенок автоклава (согласно источнику /3/, стр.
 322 составляет 90 °С);
 /> -начальнаятемпература стенок автоклава (по источнику /3/, стр. 322
 составляет 20°С).
Подставив числовыезначения в формулу 3, получаем следующие результаты:
/>25,47/> кДж
 />, (4)
где /> - теплоёмкостьшквары (которую принимают равной 12
 кДж/(кг/>град) по источнику /4/);
 /> – масса шкварыпосле окончания процесс вытопки по
 источнику /3/принимается равным 20% от общей массы
 загружаемого сырья, тоесть 500/100*20=100 кг);
 /> – конечнаятемпература шквары и жира (согласно источнику /3/, стр.
 322 составляет 85 °С);
 /> – начальнаятемпература шквары и жира автоклава (по источнику /3/,
 стр. 322 составляет20°С)
 /> – масса жирапосле вытопки (по источнику /3/ принимается равным
 75% от общей массызагружаемого сырья, то есть 500/100*75=375
 кг);
 /> – теплоёмкостьжира до плавления (согласно источнику /4/,
 составляет 1,7кДж/кг);
 /> – скрытаятеплота плавления жира (согласно источнику /4/,
 составляет 165кДж/кг);
 /> - теплоёмкостьжира после плавления (согласно источнику /4/,
 составляет 2,2 />кДж/(кг*град));
 /> – температураплавления жира (согласно источнику /4/, составляет 70 °С);
Подставив числовыезначения в формулу 4, получаем следующие результаты:
/> кДж
/>), (5)
где /> - общийкоэффициент теплопередачи, Вт/(м²•К);
/> - поверхность теплопередачи,м²;
/> –продолжительностьтеплопередачи (по источнику /7/, составляет 3-5часов);
/> - температурапара в рубашке котла (согласно источнику /4/,  составляет 80 °С);
/> - температураокружающего воздуха (по источнику /3/, стр. 322 составляет 20°С)
Для нахождения значения/> необходимоопределить коэффициент теплопередачи по следующей формуле:
/>
где/> — коэффициенттеплоотдачи от пара к стенке автоклава (согласно источнику /3/, стр. 350,составляет 4400 [Вт/(м²•К)];
 /> - коэффициенттеплоотдачи от стенки к воздуху (согласно источнику
 /3/, стр. 350,составляет 700 [Вт/(м²•К)];
 /> - коэффициенттеплопроводности материала стенки (по источнику /3/,
 стр. 350, составляет0,8 [Вт/(м•К)];
 /> - толщина стенки (согласнопункту 4.2 принимается равной 0,02 м).
Подставив числовыезначения в формулу 6, получаем следующие результаты:
 />
Так же необходимоопределить поверхность теплопередачи F,м²:
/>, (7)
где d– диаметр автоклава (по источнику /7/, составляет 1000 мм или 1 м);
h– высота автоклава (по источнику /7/, составляет 1030 мм или 1,03 м);
/> - стандартноезначение (3,14)
Подставив числовыезначения в формулу 7, получаем следующие результаты:
/>
Далее подставимнайденные значения в формулу 5 и получим следующие результаты:
/>) = 32,4 />кДж
Определим общий расходтеплоты Q в автоклаве К7-ФА2 поформуле 2:
/>
Расход водяного пара D,кг, пошедшего на процесс вытопки жира определим с использованием найденныхзначений по следующей формуле:
/>
где/> - общий расходтеплоты (241,87/> кДж);
 /> - разностьудельной энтальпии пара и конденсата (источник /4/, стр.587, рис.15-1).
Следовательно подставивзначения в формулу 8 получим следующий результат:
/>
Расход водяного пара,пошедшего на процесс вытопки жира, составил 90 кг.
4.2      Прочностной расчёт
 
Толщины стенокварочного сосуда и рубашки определяется условиями обеспечения их надёжнойэксплуатации, что в свою очередь, связано с прочностью конструкции иустойчивостью к линейным деформациям. Узел варочный сосуд-рубашка воспринимаетнагрузку, представляющую воздействие наружного и внутреннего давления.
За счёт перепададавлений стенки цилиндрической части сосуда и рубашки, а также днища различнойформы испытывают напряжение.
Выбор толщины стенок(δ, мм) производится не только из условий прочности, но и с учётомкоррозии металлических стенок при длительной эксплуатации, а также учитываетсявозможность вероятностного утоньшения стенок в результате изготовленияэлементов конструкции и вычисляется по следующей формуле
δ = δр + с1 +с2 + а, (2)
где δр — расчётнаятолщина стенки, обеспечивающая надёжную работу конструкции под нагрузкой безразрушения, мм;
 с1 – прибавка красчётной толщине, учитывающая процессы коррозии при работе конструкции, мм;
 с2 – прибавка красчётной толщине, компенсирующая возможное локальное уменьшение толщины стенокпри изготовлении аппарата, мм;
а – изменение толщиныстенки, связанное с округлением результата вычислений суммы (δр + с1 + с2)до ближайшего стандартного значения толщины листа, из которого изготавливаетсяконструкция.
Прибавка к расчётнойтолщине, учитывающая процессы коррозии при работе конструкции рассчитывается последующей формуле
с1 = Аτ, (3)
где А – скоростькоррозии металла, мм/год (таблица 12, по источнику /6/.);
τ – срок службыаппарата, лет (принимается 10 лет).
Прибавка к расчётнойтолщине (с2), компенсирующая возможное локальное уменьшение толщины стенок приизготовлении аппарата принимается равной (5...15) />, мм.
Расчётная толщинастенок (δр, мм) цилиндрических устройств из условий прочности определяетсяисходя из следующего
δр = ∆РmaxD/ 2[σ]φ — ∆Рmax,(4)      
где ∆Рmax– максимальный перепад давлений, который может испытывать
      цилиндрическаястенка варочного сосуда (или рубашка), мПа
      (для автоклава0,2...0,25 мПа; для стенки рубашки принимается
      на 0,05 мПабольше);
     D– внутренний диаметр цилиндра (для варочного сосуда D=D1,а для рубашки D=D2)мм;
 [σ] – допускаемоенапряжение материала стенки мПа (таблица 13,  по источнику /6/.)
 φ – коэффициентпрочности сварных швов (таблица 14, по источнику /6/.)
Проведём расчёт толщиныстенок варочного сосуда
δр = 0,25∙1000/ 2[135] 1,0 – 0,25=0,9268 мм;
с1 = 0,08∙10= 0,8мм;
δ = 0,9268 + 0,8 +0,15 + 0,1232=2 мм.
Следовательно, толщинастенок варочного сосуда составила 2 мм.
Проведём расчёт стенокрубашки
δр = 0,3∙1100/ 2[135] 1,0 – 0,3=1,2236 мм;
с1 = 0,08∙10= 0,8мм;
δ = 1,2236 + 0,8 +0,15 =2, 1736 мм.
Как видно из расчётовтолщина стенок рубашки так же составит 2 мм
Спецификация:
Формат Зона
Поз. Обозначение Наименование
Кол. Прим.
 
 
 
 
Покупные изделия
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1
К7- ФА2.00.006
Конденсатор
1
 
 
 
 
2
К7 -ФА2.00.007
Манометр
1
 
 
3
К7- ФА2.00.009
Труба для спуска жира
1
 
 
4
К7 -ФА2.00.010
Труба для спуска шквары
1
 
 
5
К7- ФА2.00.011
Труба для отвода
 
 
 
 
 
конденсата
1
 
 
6
К7- ФА2.00.015
Вентиль паропровода
1
 
 
7
К7- ФА2.00.016
Предохранительный
 
 
 
 
 
клапан
2
 
 
8
К7 -ФА2.00.017
Груз противовеса
1
 
 
9
К7 -ФА2.00.018
Вентиль
1
 
 
10
К7 -ФА2.00.019
Откидные болты
1
 
 
 
 
Вновь разрабатываемые
 
 
 
 
 
изделия
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11
К7- ФА2.00.001
Авоклав
1
 
 
 
12
К7 -ФА2.00.002
Крышка автоклава
1
 
 
13
К7 -ФА2.00.003
Выемная корзина
1
 
 
 
14
К7 -ФА2.00.004
Паровая рубашка
1
 
 
15
К7 -ФА2.00.005
Трубопровод
1
 
 
16
К7 -ФА2.00.008
Корпус котла
1
 
 
17
К7 -ФА2.00.012
Днище корпуса котла
1
 
 
18
К7 -ФА2.00.013
Днище паровой рубашки
1
 
 
19
К7 -ФА2.00.014
Опорные лапы
4
 
 
 
 
  К7-ФА2.00.000
 
 
 
 
 
Изм
Лист
N докум.
Подп.
Дата
Разраб.
Редькова
 
 
Автоклав
чертеж общего вида
Лит.
Лист Листов
Пров.
Кирик
 
 
 
 
 
1
1
 
 
 
  МГУП ТЖМПЗ-072П
Н. Контр.
 
 
 
Утве..
 
 
  /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Список использованныхисточников
1         Горбатов,В. М. Оборудование и аппараты для переработки продуктов убоя скота. Справочник /В. М. Горбатов [и др.] – М.: Пищевая пром-сть, 1975. – 487 с.
2         Груданов,В. Я Машины и аппараты пищевых производств (дипломное и курсовоепроектирование): Учеб. пособие / В. Я. Груданов, И. М. Кирик, Л. Т. Ткачева, М.П. Руденок; Под ред. В. Я. Груданова. – Мн.: Изд. центр БГУ, 2003. – 224 с.
3         Ивашов,В. И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть I.Оборудование для убоя и первичной обработки / В. И. Ивашов. – М.: Колос, 2001.– 552 с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высших учебныхзаведений).
4         Касаткин,А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А. Г. Касаткин. –М.: «Химия», 1973. -750 с.
5         Либерман,С. Г. Производство пищевых животных жиров на мясокомбинатах / С. Г. Либерман. –М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. – 256 с.
6         Липатов,Н. Н. Тепловое оборудование предприятий общественного питания / Н. Н. Липатов,М. И. Ботов, Ю. Р. Муратов. – М.: Коло, 1994. – 431 с.: ил. (Учебник и учеб.пособия для студентов высш. учеб. заведений).
7          Оборудованиетехнологическое для мясной и птицеперерабатывающей промышленности. Часть II.Оборудование для переработки продуктов убоя [Отраслевой каталог] – 689 с.
8         Фалеев,Г. А. Оборудование предприятий мясной промышленности / Г. А. Фалеев. – М.: Пищ.пром-сть, 1966. – 484 с.