Исходные данные:
Варочный сосуд пищеварочного котла цилиндрической формы имеет диаметр d =0,6 м и объем V =0,15 м3. В котле осуществляется процесс производства концентрированного бульона путем выпаривания из него воды в процессе кипения. Массовое содержание (доля) растворенных веществ в исходном продукте xисх=20%. Массовое содержание (доля) растворенных веществ в готовом продукте xгот =50% Температура исходного продукта Тн= 25▫С. Температура конечного продукта Тк.=10825▫С. Плотность воды (ρводы) – 1 000 кг/м3. Плотность растворенных веществ (ρс. в) – 1 400 кг/м3. Потери теплоты Qпот=45%. При этом 80 % потерь идут на нагрев конструкций, а 20 % составляют потери через теплоизоляцию. Потери через теплоизоляцию распределяются пропорционально времени работы котла (время разогрева – τраз=0,75 ч., время кипения – τкип =1,5 ч.).
Задачи расчета:
1. Определить массу исходного продукта, которую можно загрузить в варочный сосуд котла.
2. На основе материального баланса процесса определить: какое количество воды необходимо испарить для доведения продукта до конечной концентрации? Следует помнить, что материальный баланс можно составлять как для всех веществ, так и для отдельных компонентов (например, для растворенного вещества). Определить выход готового продукта в процентах (отношение массы готового продукта к массе исходного продукта).
3. На основе теплового баланса процесса определить количество теплоты, необходимой для проведения процесса. Теплоту, выводимую с образующимся водяным паром, в тепловые потери не включать, так как, в конечном счете, эта теплота подведена к продукту, при этом испарение воды является сущностью процесса. Определить тепловой коэффициент полезного действия пищеварочного котла.
4. Определить необходимую мощность нагревательного устройства: в режиме разогрева продукта (доведения до кипения) и в режиме испарения влаги (выпаривания). При этом потери тепла на нагрев конструктивных элементов аппарата имеют место только в режиме разогрева. Испарением воды в режиме разогрева пренебречь. Определить необходимую скорость протекания теплового процесса (плотность теплового потока, передаваемого через стенку варочного сосуда к продукту) в каждом из режимов. Определить производительность пищеварочного котла по готовому продукту, если время вспомогательных операций (загрузка, выгрузка) в сумме составляет 20 мин.
Решение:
Задача 1
Плотность смеси (ρсм) может быть рассчитана по плотностям и массовым долям компонентов по формуле
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
