133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere

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


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………………………………………………….


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


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


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.


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.


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


8/18

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


9/18


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


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



12/18

12


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



Calcului criteriului Nusselt

Calculul coeficientului partial de transfer termic


13/18

13

b)Apa

[ Iliescu]=>

Calculul fluxului termic

( ) Calcului numarului de canale

Recalcularea vitezei de curgere


Calcului criteriului Prandl Calcului criteriului Nusselt Calculul coeficientului partial de transfer termic

Calculul coeficientului total de transfer termic

⁄ ⁄ ⁄


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


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


16/18

16

3.Determinarea pierderilor de presiune

zona 1.

1.

2.

zona 2.

1.

2.


17/18

17

Schita pasteur izator


18/18

18

Diagrama Sankey pentru zona de recuperare

133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere

Documents

Transcript of 133443932 56707692 Proiect Operatii Unitare Sucul de Mere