Задание
/>Расчет шпарильного чанадля тушек птиц диаметром 20 см с начальной температурой t0=41˚С.Принимаем производительность аппарата 6000 шт/ ч.
Содержание
Введение
1. Описание технологической схемы
2. Технологический расчет шпарильного чана
2.1 Расчетгеометрических параметров шпарильного чана
2.2
3. Тепловой расчет шпарильного чана
3.1 Расчет количества теплоты, расходуемое на нагрев туш
3.2 Потери Qс (Дж) через стенки и дно
3.3 Потери теплоты с открытой поверхности воды в чане
3.4 Расчет расхода пара с учетом теплоты,затраченной на эксплуатацию оборудования
3.5 Потери теплоты испарением
3.6 Масса острого пара
3.7 Масса глухого пара
3.8 Часовой ресурс утилизируемой теплоты
3.9 Баланс теплоты
Заключение
Список использованных источников
Введение
В настоящеевремя птицеводство и, в целом, птицеперерабатывающая отрасль развиваютсяопережающими темпами, одной из причин этого является наиболее высокая конверсиякорма [3, с.10].
Птицеводство –наиболее наукоемкая и динамичная отрасль АПК. С 1990 г. ежегодный прирост потребления куриных яиц в мире составляет 3%, а мяса птицы — 4,4%. В 1990 г. СССР лидировал в мире по валовому производству яиц и занимал третье место по производствумяса птицы. В 1990 г. ежегодное потребление мяса птицы на душу населениядостигло 12,6 кг, при этом импорт составлял только 6 %.
По данным,рекомендуемым РАМН, в соответствии с рациональными медицинскими нормами питаниякаждый человек должен потреблять более 22 кг мяса птицы в год. В целом Россия потребляет ежегодно 2 млн. тонн мяса птицы. В нашей стране ежегодный объемпотребления мяса птицы на душу населения составляет всего около 8 кг, что примерно в два раза меньше, чем в среднем по Европе, и в пять раз меньше, чем в США [4,с.18].
За последниедва десятилетия производство мяса птицы в мире возросло более чем в три раза.Основными причинами такого роста являются высокие питательные и диетическиесвойства птичьего мяса, а также высокая эффективность промышленногоптицеводства и, в частности, производства бройлеров. Затраты кормов напроизводство одного килограмма мяса бройлеров в 2 раза ниже, чем напроизводство одного килограмма свинины и в 3 раза ниже, чем на производствоодного килограмма говядины. В России же за это время производство птичьего мясаснизилось практически вдвое и 80 % этой продукции составляет импорт.
Убой и обработка птицы происходят напоточно-механизированных линиях по традиционной технологии и состоят изизвестных последовательно выполняемых операций. Такая технология переработкиптицы включает полупотрошение и полное потрошение, характеризуется высокойдолей невостребованных отходов, неиспользуемых совсем или используемых крайненерационально.
При выполнениипроекта по реконструкции или проектированию производств, следует исходить изсовременных тенденций развития отрасли, требований к проектированию,рекомендаций по совершенствованию и интенсификации технологических процессов,созданию экологически чистых технологий на основе обеспечения максимальногосбора вторичного сырья, его комплексной и рациональной переработки с выпускомпищевой, кормовой и технической продукции
Достаточно большое влияние на качествообработки птицы оказывает операция по удалению оперения. Она включает в себяшпарку, которая необходима для ослабления удерживаемости оперения тушки. При ошпаркетушек под действием тепла мышцы, удерживающие перо в перьевой сумке,расслабляются, сила удерживаемости пера уменьшается и удаление перьевогопокрова, или ощипка, облегчается. После шпарки перо легко удаляется с помощьюмашин. При повышении температуры ошпарки и ее продолжительности удерживаемостьоперения все более уменьшается, но увеличивается повреждение кожи птицы иухудшается товарный вид тушки. Поэтому шпарку птицы необходимо проводить приопределенном оптимальном режиме, обеспечивающем достаточное ослаблениеудерживаемости оперения и в то же время не вызывающем значительного повреждениякожи.
Перо является производным кожи и послесформирования связано с кожей только нижней частью очина, которая помещается вперьевой сумке (мешочек пера) и соединяется с перьевым сосочком, входящим вовчин через его нижнее отверстие и питающим перо. Очин пера в перьевой сумкеудерживается гладкими мышцами пера. Под действием тепла во время шпарки тонусгладких мышц пера ослабляется и удерживаемость оперения уменьшается. Очевидно,что действию тепла подвергаются не только гладкие мышцы пера, но и эпидермис,дерма и подкожный слой кожи. Эффективность шпарки определяется температуройнагрева дермы и подкожного слоя, где расположены перьевые сумки.
При более высокой теплоотдаче от греющейсреды к поверхности кожи скорость нагрева дермы и подкожного слоя будет болеевысокой, эффективность шпарки возрастает. Величина теплоотдачи определяетсяспособом подвода теплоносителя, его скоростью, т. е. величинами, которые дляопределенного аппарата для шпарки являются постоянными, определяемыми егоконструкцией. Поэтому режим шпарки определяется температурой греющей среды ивременем ее воздействия.
Заметно ослабляется удерживание оперенияуже при температуре шпарки около 45 °С. При повышении температуры шпарки силаудерживаемости оперения заметно уменьшается. Экспериментальное определение силыудерживаемости оперения дает определенное представление о влиянии температурышпарки [7, с.25].
1. Описание технологической схемы
На птицеперерабатывающихпредприятиях птицу перерабатывают на поточно-механизированных иавтоматизированных линиях. Обработка птицы проводится на подвесных конвейерах,объединяющих выполнение ручных механизированных и автоматизированных операций.На линиях предусмотрены рабочие места для ветеринарно-санитарных экспертов.Применяют конвейеры специализированные, предназначенные для раздельнойобработки сухопутной и водоплавающей птицы (рисунок 2), и универсальные, накоторых перерабатывают все виды птицы. При полной загрузке специализированногоконвейера обеспечивается более высокая производительность труда и большаярентабельность. При неполной загрузке более выгодны универсальные конвейеры.
Живую птицунавешивают на подвески конвейера, который с помощь транспортера подает ее наэлектрооглушение. После электрооглушения проводят обескровливание птицы,производится сбор крови. Далее тушки продвигаются в ванну для тепловойобработки, из ванны тушки поступают в машины для удаления оперения. Далееотделяют головы и ноги тушек птицы. Машина для отделения ног можетустанавливаться как на поворотном участке конвейера, так и на прямом. Съемникотрезанных ног имитирует движения рук оператора. Здесь же установленоустройство для мойки самих подвесок 15. После чего тушки перевешивают наконвейер потрошения 1, где с помощью транспортера 5, они попадают навскрыватель тушек 2, где вырезается клоака, а с помощью извлекателя 3, из нихизвлекаются внутренности, после чего тушки подводятся к транспортеру 16, дляразбора потрохов и подвергаются электроклеймению. На транспортере производитсяконтроль качества потрошения 4, а также отделение сердца и печени от комплектавнутренностей 10. Отделенные сердце и печень опускают в приемники с лопатками,откуда по гидрожелобу они попадают насос для перекачки потрохов. Послеотделения сердца и печени кишечник вместе с желудком отделяют от туши и бросаютна ленту транспортера, которая подает их в машину для обработки желудков 6. Вмашине 6 В2-ФОО1/3 кишечник отделяется от желудка, желудок разрезается,отделяется от содержимого, по необходимости обезжиривается машина 7 и попадаетв моющий шнек 8. Из шнека 8 мытый желудок попадает на стол машины 9 для снятиякутикулы, после чего желудки через горловину машины насосом перекачиваются вохладитель потрохов. Для удаления зоба, трахеи, пищевода и остатков потрошенияиз тушек предназначена машина 11, рабочие органы которой оснащены фрезойспециальной формы. При входе в тушку фреза начинает вращаться, протыкая тушку врайоне ключицы и наматывает на себя остатки потрошения, зоб, трахею и пищевод.В машине 12 для отделения шеи тушек птицы происходит передавливание шеи науровне второго позвонка и отделение ее от тушки. Машина 12 дополнительнооснащена ножом для продольного разрезания кожи шеи. Далее тушки попадают наконвейер охлаждения. Охлажденные тушки направляются на упаковку.
/>
Рисунок 2. Линия потрошения птицы
2. Расчет шпарильного чана
Целью расчета является определение геометрическихпараметров шпарильного чана: его площади и объема, а также расхода греющегопара.
2.1 Расчет геометрических параметров шпарильногочана
Расчет будем вести на основе методики, изложеннойИвашовым В.И в первой книге “Технологическое оборудование предприятий мяснойпромышленности» в соответствии со следующими данными [5, с.89]:
— производительность шпарильного чана равна 6000шт/ ч;
- продолжительностьпроцесса шпарки составляет 32 с;
- массаодной тушки птицы составляет 1,6 кг;
При расчете аппаратов для шпаркиопределяют их габаритные размеры, исходя из продолжительности процесса изаданной производительности, и проводят тепловой расчет, вычисляя расходострого пара на подогрев или площадь поверхности теплопередачи аппарата приобогреве глухим паром.
В аппаратах для шпарки тушек птицы снасосной системой подачи обогревающей воды дополнительно рассчитывают объемныйрасход воды и мощность привода насоса.
Зная геометрические параметры шпарильного чана длина- 8,595 м, ширина- 2,4 м и высота 2,07 м( рисунок 1) и сделав некоторыедопущения, определим его объем.
/>
/>
h
/>
/>
/>/>/>/> b
/>l
Таким образом, объем шпарильного чанаопределяется следующим образом:
V= l∙b∙h, (1)
где l- длина;
b – ширина;
h – высота;
V= 8.595∙2.4∙2.07= 42.7м3
Площадь шпарильного чана составит:
S= l∙b, (2)
где l- длина;
b – ширина;
S= 8.595∙2.4= 20.628м2
2.2. Расчет расхода греющего пара
Теплота, расходуемая на подогрев воды,кДж, [5, с.103]:
Qп.в.= Vванны ∙ρводы∙Своды∙(tк – tн), (3)
где Своды — удельная энтальпияпара, Дж/кг ;
tн — температура водопроводнойводы, ˚С;
ρ= 983 кг/м2 – плотностьводы при температуре t= 36˚С [1, с.512];
t к= 60˚С – температураводы в ванне;
Qп.в.=42.7 ∙983∙4,19∙(60-14)=8090.088кДж
Теплота, расходуемая на подогрев корпуса аппарата:
Qап = mап∙Смет∙(tк– tн ), (4)
где mап – масса аппарата,которая равна 300 кг;
Смет — 500 Дж* кг/ К – удельнаятеплоемкость металла [1, с.512];
Qап = 300∙500∙(60-17)=6450кДж
Теплота, расходуемая на подогрев изоляции,кДж:
Плотность изоляции (пенополиуритан,влажностью 5%): ρиз = 80 кг/м3
Удельная теплоемкость изоляции: С= 1470Дж/(кг К)
Qп.изол. = l∙b∙δиз∙c∙((tн+tв)/2 – tв), (5)
где l,b – длина и ширина шпарильного чанасоответственно, м;
δиз – толщина изоляции, м;
с – удельная теплоемкость изоляции, Дж/(кг К);
tн, tв – температурашпарки и воздуха в помещении соответственно, ˚С
Qп.изол = 8.595∙2,4∙0,01∙1470∙/>/>7.732кДж
Рассчитаем расход теплоты на нагрев водыизоляции из условия работы в одну смену:
Qн = (Qн.в.+Qп.из.+Qп.ап-та.)/(8∙3600), (6)
Qн =(8090.088 +7.732+6450)/(8*3600)=0,50513кВт
Найдем расход пара на проведение процесса:
D= ∑Q/r, (7)
где ∑Q – сумма теплот, кДж
∑Q=0,50513+5,09+322,682+7523,894=7852,17кВт
D= />кг/с;
где r = 2141 кДж/кг — удельная теплотаконденсации пара при принятом давлении греющего пара на 4 атм. [1, с.56].
3. Тепловой расчет шпарильного чана
шпарильный чан тушка
Вустановившемся рабочем режиме теплота Qр расходуется на нагревповерхности туш, а Qт – на потери в окружающую среду через стенки идно чана Qс и на испарение с открытой поверхности чана Qи.С учетом того, что при шпарке должен нагреваться лишь поверхностный слой наглубину h залегания щетины, количество теплоты Qт (Дж), которое приэтом необходимо подвести к одной туше,
3.1 Расчет количества теплоты, расходуемое на нагрев туш
/>, (8)
где см– теплоемкость мяса, Дж/кг∙К, см =3.31 кДж/кг [10.с.273];
П –производительность шпарильного чана, шт/ч;
G – массаодной тушки, кг;
∆t –разность температур нагрева бройлера, ˚С;
/>
/> (9)
где tср.–начальная температура нагрева, tн=41 ˚С;
tср. — средняя температуранагрева, ˚С.
Расчет среднейтемпературы тушки и температуры на глубине залегания пера:
Расчет температуры на глубине залегания пера:
а) Расчеткритерия Re, [8. с.113] :
/> (10)
где πR –длина обтекания туши, м;
w – скоростьобтекания конвейера, м/с;
Примем, чтоскорость движения конвейера равна скорости набегания потока воды на тушу,(w=0,266м/с);
νж –кинематический коэффициент вязкости, м2/с;
tж– температура жидкости, ˚С.
/> (11)
б) КритерийNu при продольном обтекании плоской поверхности при Re
/> (12)
при tж=60˚С, Pr=2.98
при tт=41˚С,Pr=3.617, [8.стр.112]
где tж –температура воды при шпарке, ˚С;
tт — температура туши, ˚С.
/>
в) Расчеткоэффициента теплоотдачи Вт/м2·К, [8. с.113]:
/> (13)
где λж– коэффициент теплопроводности воды, Вт/м·К
при tж=60˚С,λж=0,659 Вт/м·К, [8. с.112]
/> Вт/м2·К
г) Расчетчисла Bi:
/> (14)
где λт– коэффициент теплопроводности мяса птицы, Вт/м·К,
при tт=41˚С,, λт=0,41 Вт/м·К, [10. с.273];
/>
д) Расчетчисла Fо:
/> (15)
где а –коэффициент температуропроводности мяса птицы, м2/с, (а=0,124·10-6м2/с), [10. с.273];
τ –продолжительность процесса шпарки, с;
R – радиустуши, м.
/>
Так какзначение числа Bi>50, то определяем безразмерную температуру нагревания тушина глубине залегания пера по следующей формуле,[2, с.567]
/>, (16)
где r –глубина залегания пера (r=0,05м);
R – радиустушки птицы.
Длянахождения безразмерной температуры необходимо решить уравнение:
/> , (17)
Найдеммножество корней μi при помощи математической программы Maple10:
> restrat;
/>
> Bi:=190;
/>
> evalf(eq);
/>
>.1403592218e218;
/>
>eq2:=BesselJ(0,mu)/BesselJ(1,mu)-mu/Bi;
/>
Ø plot(eq2,mu=0..10,0..10);
/>
> restart;Bi:=190;
/>
>f1:=x/Bi:f2:=BesselJ(0,x)/BesselJ(1,x):plot([f1,f2],x=0..10,y=0..0.5);
/>
Ø f1:=y=x/Bi;f2:=y=BesselJ(0,x)/BesselJ(1,x);
/>
/>
>fsolve({f1,f2},{x,y},x=2..3);
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
> />
/>
Ø />
/>
Значениебезразмерной температуры находим при помощи Microsoft Excel:
— Найдем Аiпо формуле:
/>, (18)
— Найдем Вiпо формуле:
/>, (19)
где r –глубина залегания пера (r=0,05м);
R – радиустушки птицы
— Найдембезразмерную температуру θ по формуле:
/> , (20)
Полученныезначения представим в виде таблицы 1:
Аi
Bi θ 1,582181589 1,062509073 0,008739578 -1,035323956 0,165978083 0,815353025 -0,285253117 -0,688534812 -0,072729848 0,603344869 0,152354338 -0,5409994 0,041612571 0,492807957 -0,095976196 -0,454118783 -0,026044925 0,422184142 0,064361951 -0,395260811 0,016875612 0,372181157 -0,044220781 -0,352128913 -0,011045365 0,334513408 0,030556489 -0,318894842 0,007207467 0,304937837 -0,021015344 -0,292381363 -0,004651934 0,281018675 0,014292976 -0,27068349 0,002954492 0,261240272 -0,009571929 -0,252577225 -0,001839737 0,244601157 0,006293065 -0,237233645 0,001120178 0,230408135 -0,004052827 -0,2240677 -0,000665536 0,218163319 0,002552511 -0,212652495 0,000385186 0,207498183 -0,001570118 -0,202667911 -0,000216847 0,198133079 0,000942342 -0,193868378 0,000118592
Такимобразом, температура на глубине залегания Т(r,τ) будет равна:
/> (21)
где Т –температура шпарки, ˚С;
Т0– температура тушки птицы, ˚С.
/>˚С
Расчетсредней температуры тушки:
— Найдем Сiпо формуле:
/>, (22)
— Найдем Diпо формуле:
/>, (23)
— Найдембезразмерную температуру θср:
/>, (24)
Полученныезначения представим в виде таблицы 2:
Сi
Di
θ ср
0,030352 0,690288 0,688722 0,128934 0,1274 0,051639 0,050143 0,027382 0,025927 0,016817 0,015408 0,011308 0,009947 0,008086 0,006776 0,006045 0,004789 0,004674 0,003474 0,003712 0,002568 0,003011 0,001924 0,002485 0,001455 0,002082 0,001109 0,001766 0,000849 0,001514 0,000652 0,001311 0,000501 0,001144 0,000386 0,001006 0,000297 0,00089 0,000228 0,000792 0,000175 0,000709 0,000134 0,000637 0,000102 0,000576 7,74E-05 0,000522 5,86E-05 0,000475 4,42E-05 0,000434 3,32E-05 0,000397 2,48E-05 0,000365 1,84E-05 0,000336 1,36E-05 0,00031 1E-05
Такимобразом, средняя температура Тср будет равна:
/> (25)
где Т –температура шпарки, ˚С;
Т0– температура тушки птицы, ˚С.
/>˚С
Рассчитаемплощадь поверхности туши как площадь цилиндра:
/>, (26)
где R –радиус туши, м, R=0,1м;
h – длинатуши, м, h=0,25м.
/>
Теплота нанагрев поверхности туши:
/>
3.2 Потери Qс(Дж) через стенки и дно
/> (27)
где Кi– соответствующие коэффициенты теплопередачи, Вт/м2К;
Fi– площади i-х теплопередающих поверхностей, м2;
τ –соответствующая продолжительность теплообмена, с;
∆t –разность температур, ˚С;
/> (28)
где tв –рабочая температура воды в чане, tв=60˚С;
tср– средняя температура окружающей среду (воздуха в цехе), tср=17˚С;
/>
Площадьтеплопередающих поверхностей:
/>, (29)
гдеl×b×h – габаритные размеры шпарильного чана, м.
/>/>
Продолжительностьшпарки, с:
/> (30)
где l – длинашпарильного чана, м;
v – скоростьдвижения конвейера, м/c
/>
Коэффициент теплоотдачи К (Вт/м2К):
/> (31)
где α1– коэффициент теплоотдачи со стороны горячей воды к стенке, Вт/м2К;
α2– коэффициент теплоотдачи от стенки к окружающей среде, Вт/м2К;
δст– толщина стенки (сталь 3), м;
δиз– толщина изоляции (пенополиуретан влажностью 5%), м;
λст– коэффициент теплопроводности стенки, Вт/мК, λст=52 Вт/мК;
λиз– коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/мК, λиз=0,05 Вт/мК.
[10.с.272]
Коэффициенттеплоотдачи α1 (Вт/м2К) находится из критерия
/> (32)
где λв– коэффициент теплопроводности воды, Вт/мК,
λв=63,89∙10-2Вт/мК при t=43˚С; [10.с.269]
l – длина обтекаемойповерхности, м.
Критерий Nuопределяют из критериальных уравнений. При свободном течении жидкости внеограниченном пространстве
/> (33)
где /> - критерийГрасгофа
Критерий Pr иPr1 определяют при температуре греющей среды и тепловоспринимающейповерхности.
При T=60˚С,Pr=2,98;
при Т=17˚С,Pr=8,77 [10, стр.262]
где g –ускорение свободного падения, м/с2;
ν –коэффициент кинематической вязкости, м2/с, ν=0,6281∙10-6м2/с;
β – коэффициент объемного расширения, К-1,β=4,056 К-1; [10, с.269]
∆t – разность температур воды и стенки, К, ∆t=43˚С;
/>
При свободномрежиме движения жидкости в чане принимают l=H, где H – высота чана.Коэффициенты С и n в зависимости от вида и режима течения равны:
Gr∙Pr=3846.7∙109∙2.95=11347.765∙109
(GrPr)>109,следовательно режим течения – турбулентный; С=0,15; n=0,33
/> (34)
/>
Коэффициенттеплоотдачи от наружной стенки аппарата к воздуху при температурах до 150˚Сможно приближенно определить по формуле:
/> (35)
где ∆t– разность температур поверхности и воздуха, ˚С, ∆t=43˚С,(см.выше).
/>
/>
/>
3.3 Потеритеплоты с открытой поверхности воды в чане происходят вследствие конвекции,лучеиспускания и испарения влаги. Суммарный коэффициент теплоотдачи отповерхности в воздуху
/> (36)
где αк– коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м2К;
αл– коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, Вт/м2К.
Для плоскойгоризонтальной поверхности коэффициент теплоотдачи конвекцией Вт/м2К:
/>
где С=0,76;n=0,25.
Коэффициенттеплоотдачи лучеиспусканием Вт/м2К:
/> (37)
где С –действительная константа лучеиспускания;
β –температурный коэффициент.
Для горизонтальной поверхности
С= />, (38)
Где />= 0,95…0,96- степень черноты воды;
/> — степень черноты окружающих оцинкованного;
С=/>
Для _цинкованого железа ε2 =0,23…0,38, оштукатуренных поверхностей ε2= 0,95, покрытыхмасляной краской ε2 =0,92.
Температурный коэффициент:
Β =/>, (39)
где Тв, Твоз –температура поверхности воды и окружающего воздуха, К
β= />
Тогда найдем коэффициент теплоотдачилучеиспускания ,[Вт/(м2∙К4)]:
αл =4,3∙1,18=5,074 Вт/(м2∙К4),
Тогда тепловые потери от конвекции илучеиспускания (Дж):
Qсум = αсум ∙Fсв∙(tв – t возд)∙ τ, (40)
Где Fсв – площадь свободнойповерхности воды, м2;
τ- продолжительность работы аппарата,с;
Fсв=l∙b=8.595∙2.4=20.628м/>
Qсум =265,074∙20.628∙(60-17)∙32=7523.894кДж
Коэффициент теплоотдачи К (Вт/м2К):
/> (41)
где />-коэффициент теплоотдачи состороны горячей воды к стенке, Вт/(м/>·К);
/>-толщина стенки или слоя стенки,м;
/>-соответствующий коэффициенттеплопроводности материала;
/>-коэффициент теплоотдачи от стенкик окружающей среде, Вт/(м/>·К)
К=/>Вт/(м/>·К)
Qс1= 12·17,79·32·43=293748,48Дж;
Qc2=12·4,97·32·43=82064,64 Дж;
Qдно = 12·20,628·32·43=340610Дж;
Qc= Qс1+ Qc2+Qдно=293748,48 +82064,64 +340610=716423,12 Дж
3.4 Найдем расход пара с учетом теплоты,затраченной на эксплуатацию оборудования
D=/>, (42)
где ∑Q – сумма теплот, кДж
/>= 0,50513+5,09+322,682+7523,894=7852,17кВт
/>= Qс1+ Qc2+Q дно=293748,48 +82064,64 +340610=716423,12 Дж;
D= />кг/с
3.5 Потери теплоты испарением (Дж)
Qи = r∙ Gи∙τ, (43)
где r- скрытая теплота парообразования,Дж/кг;
τ- продолжительность работы аппарата,с;
Gи — количество испарившейсяводы, кг/с;
Gи = βи ∙Fсв∙( рп –рвоз ), (44)
где βи — коэффициентскорости испарения, кг/(м3*с*Па);
рп — давление насыщенного паранад поверхностью воды при данной температуре, Па;
рвоз — парциальное давление парав воздухе, Па [1, с.512];
Gи=5,074∙10/>∙20.628∙(15694-2063)=0,143 кг/с,
Для неподвижного воздуха βи =4,8∙10-7кг/(м2∙с∙Па).Для движущегося воздуха коэффициентскорости испарения [кг/(м2∙с∙Па)] вычисляют по формуле:
βи = 1,55∙10-7∙(ρвоз∙vвозд)0,8, (45)
где ρвоз — плотностьвоздуха, кг/ м34
vвозд — скорость движениявоздуха, м/с.
Qи= 2368∙0.143 ∙32=10,836кДж;
3.6 Масса острого пара (кг)
При нагревании воды в чане острым паром масаострого пара (кг ):
Gп = Q/( iп — св∙tк), (46)
где Q- суммарный расход при начальномнагревании воды в находят шпарки, Дж
iп — удельная энтальпия пара,Дж/кг;
св — удельная теплоемкостьконденсата, Дж/(кг˚С);
tк — конечная температура воды вчане, ˚С;
При нагревании воды от начальнойтемпературы tн до конечной температуры и находят это значениеследующим образом:
/>
3.7 Масса глухого пара (кг)
Масса глухого пара в теплообменнике (кг)при нагревании глухим паром
Gп = />, (47)
где />= 1,02…1,05- коэффициент,учитывающий данные потери;
/>п – удельная энтальпия греющего пара, Дж/ кг;
/>к = cв*tк – удельнаяэнтальпия отводимого из данных конденсата, Дж/ кг;
Энтальпию пара определяют по табличным данным.
/>п =2747 кДж/кг;
/>к = cв*tк = 4180* 60=252 кДж/кг, [8, с.421]
Gп = />
3.8 Часовой ресурс утилизируемой теплоты(Дж/кг)
Qут = Мт*/>, (48)
где Мт – объемный расходтоплива, м3/ч;
Iг1, Iг2-энтальпия газов перед и после теплообменника, Дж/ м3
φ= 0,7- доля конденсируемых водяныхпаров в дымовых газах ;
Q1, Q2 – высшая инизшая теплоты сгорания топлива, Дж/ м3.
Высшая теплота сгорания Q1=(39,5…42,0)МДж/м3, низшая Q2-=(35,8…38,8) МДж/м3.
В предварительных расчетах энтальпиюдымовых газов в зависимости от температуры принимают равной: при 40˚С- 600кДж/ м3, при 100˚С- 1500 кДж/ м3, при 300˚С-4600 кДж/ м3.
Мт = G/ρ, (49)
G- массовый расход, кг/ч;
ρ- плотность тушки птицы, кг/ м3
Мт = 4800/1030= 4,66 м3/ч;
Qут =4,66∙/>/>=17242 кДж/ ч;
Объемный расход горячей воды( м3/ч),получаемой в контактном теплообменнике,
Gв = Q ут∙ηг //>, (50)
Где ηг= 0,92…0,95- КПДиспользования теплоты в контактном газовом теплообменнике;
Св – удельная теплоемкостьводы, Дж/(кг∙ К);
ρв — плотность воды, кг/м3;
tг, tx-температурагорячей и холодной воды соответственно, ˚С
Gв=17242∙0,9//>= 0,084 м3/ч;
Расчет потребного объемного расхода воды имощности привода насоса проводят, как известно, для аппаратов шпарки тушекптицы с насосной системой подачи обогревающей воды. Поток воды подается натушки птицы сверху и удерживает их от всплытия. При этом равновесное положениетушки определяется равенством сил всплытия тушек и давления потока воды:
V∙g∙(ρв-ρт)= />, (51)
где V-объем тушки, м3;
g- ускорение свободного падения, 9,81 Н/кг;
ρв, ρт –плотность воды и тушки соответственно, кг/ м3 ;
v- скорость движения потока воды, м /с ;
F- площадь поперечного сечения тушки, м2;
Т.к. тушка птицы представляет собойцилиндр, то площадь поперечного сечения найдем как:
F= π∙D2/4= 3.14∙0.22/4= 0.0314 м2;
V=m/ρ=1,6/ 1030= 0,00155 м3;
Получим:
0,00155∙9,81∙(1030- 983)=/>
0,814/>0,896
Будем считать, что
V=k1∙d, а F=k2∙d, (52)
Где k1, k2-коэффициенты пропорциональности ;
d- эквивалентный диаметр поперечногосечения тушки, м;
k1=V/d ;
k1= 0.00155/0.2 = 0.00775
k2= F/d ;
k2= 0,0314/0,2 = 0,157
Тогда скорость движения потока (м/ с)
V=/>, (53)
V=/>0,088 м/ с;
Если длина участка рам. воды L, а рам.переливающегося слоя h, то объемный расход воды (м3/с), которыйдолжен обеспечиваться насосом, рамен:
Vв=2∙v∙h∙L, (54)
где v – скорость движения потока, м/с.
Длина участка L(м) зависит от длины аппаратаи числа ходов конвейера. При одноходовом аппарате и подаче воды с двух сторон:
L=2∙Lр, (55)
где Lр — длина аппарата_ части _аппарата,м.
L=2∙8.595= 17.19м ;
Vв=2∙0,088 ∙2,07∙17,19=6.26м3/ с;
3.9 Баланс теплоты
Тепло воспринимаемое жидкостью в аппаратепри шпарке тушек по уравнению:
Q=cпр∙ Gпр ∙(tтк +tтн) + Gв∙ (tвк + tвн), (56)
где cпр — теплоемкость тушкиптицы;
Gпр — маса тушки птицы;
tтк –конечная температуратушки птицы;
tтн – начальная температуратушки птицы;
tвк – конечная температураводы;
tвн – начальная температураводы;
Q= 3310∙1.6∙ (60-40)+1∙ (60-14)=90075 Дж;
Потери тепла в окружающую среду
Q=α ∙ f ∙ (tоп+ tв) ∙τ, (57)
Где α- суммарный коэффициенттеплоотдачи лучеиспусканием и конвекцией;
f- площадь открытой поверхности ;
tоп — температура жидкости наповерхности;
tв — температура воздуха, окружающего аппарат;
τ– продолжительность процесса;
Q=265,074∙ 20,628∙ (60-42) ∙32=3149,5 кДж.
Заключение
В условиях рыночной экономики передптицеперерабатывающей промышленностью России стоят задачи интенсификациипереработки птицы и продуктов птицеводства, улучшения качества и расширенияассортимента продукции, технического перевооружения предприятий.
Для увеличения объемов производстваптицепродуктов необходимо среднюю мощность предприятий довести до 13 т мяса всмену и сконцентрировать переработку птицы на предприятиях 10, 20, 40 т всмену. С развитием фермерских хозяйств появилась необходимость в создании цеховмалой мощности (500-1000 голов в смену); где можно перерабатывать все видыдомашней птицы.
Дальнейшее развитие птицеперерабатывающейпромышленности требует совершенствования кормовой базы птицеводства и условийвыращивания птицы, увеличения доли промышленной переработки птицы до 50 %. Необходимосоздание проектов цехов малой мощности по переработке птицы в местахвыращивания; разработка широкого ассортимента изделий из мяса птицы; а такжеиспользование вторичного сырья птицепереработки на получение пищевых добавок,органопрепаратов, кормов высокой биологической ценности.
Реализация основных принципов безотходнойтехнологии заключаются в полном потрошении, производстве продуктов из мясаптицы с использованием субпродуктов и жира, ассортимент которых постоянноувеличивается.
В данной работе рассмотрен процесс шпаркитушек птиц. Проведен температурный расчет. Установлено, что температура наглубине залегания пера равна 41,166˚С, а значение средней температуры тушкиптицы составляет 41,576688ºС.На основании этого можно сделать вывод о том,что на глубине залегания пера, r=0,05м, данной температуры достаточно дляэффективного удаления оперения. В работе также геометрических параметров, а также определениерасхода греющего пара, необходимого для проведения рассмотренных вышепроцессов. В ходе проектировки шпарильного чана установлено, что дляосуществления процессов термообработки ее геометрические параметры должны бытьследующими: 8.595×2.4×2.07м, объем ее равен 42,7м3,площадь –20,628м2.
Список использованных источников
1. Логинов А.В.,Слюсарев М.И., Смирных А.А. Насосы и насосные установки пищевых предприятий.Учебное пособие. – Воронеж.: Воронеж. гос. технол. акад., 2001. – 226 с.
2. Данилова Г.Н.,Филаткин В.Н., Щербов М.Г., Бучко Н.А. Сборник
задач по процессам теплообмена в пищевой и холодильнойпромышленности. – М.: Агропромиздат, 1986. – 288 с., ил.
1. Гинсбург А.С. Теплофизическиехарактеристики пищевых продуктов.- М: Агропромиздат, 1990 г.
2. Лыков А.В. Теория теплопроводности.- М:Высшая школа, 1967 г.
3. Алексеева Л.И. Переработка птицы напредприятиях.- М: ЦНИИТЭИ 1974 г.
4. Буланова И.А. Оборудованиептицеперерабатывающих предприятий.- М: Пищепром, 1968 г.
5. Ивашов В.И. “Технологическоеоборудование предприятий мясной промышленности”. Часть 1. Оборудование для убояи первичной обработки.- М.: Колос, 2001. – 552 с.
6. Машины и аппараты пищевых производств.В 2 кн. Кн. 1: Учеб. для вузов/ С.Т. Антипов, И.Т.Кретов, А.Н. Остриков и др.;Под редакцией акад. РАСХН В.А. Панфилова.- М.: Высш. Шк., 2001.- 703 с.
7. И.А. Рогов, А.Г. Забашта, Г.П. Казюлин“ Общая технология мяса и мясных продуктов”.- М. 2000.- 367 с.
8. Павлов К.Ф., Романков П.Г., НосковА.А. “Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии”.Изд. 8-е, пер. и доп. Л., “Химия”, 1976.-552с.