Методика выполнения работы

1. Взвесьте указанное преподавателем количество консервных банок, результат занесите в табл. 5.8.1.

2. Зафиксируйте в табл.5.8.1 время начала и окончания загрузки продукта в автоклав.

3. При подготовке автоклава к работе определите общее количество находящейся в нем воды.

4. Закройте крышку аппарата, затяните до упора прижимы и включите нагреватели в электросеть.

5. Запишите в табл. 5.8.1 и 5.8.2 время начала прогрева (требуемое давление стерилизации устанавливается на электроконтактном манометре заранее, при подготовке автоклава к работе).

6. Зафиксируйте показания электросчетчика в момент включения нагревателей и внесите их в табл. 5.8.1

7. Наблюдайте за показаниями контактного манометра, каждые 3-5 мин записывайте их в табл.5.8.2

8. Зафиксируйте время окончания прогрева и показания счетчика в табл.5.8.1.

Таблица 5.8.1 Протокол измерений

Масса загруженных консервов брутто Мн, кг

Время начала загрузки , мин

Время окончания загрузки , мин

Началь- ные показания электро- счетчика , Вт×ч

Время начала прогрева , мин

Время окончания прогрева = , мин

 

Окончание табл. 5.8.1.

Время окончания стерили- зации = , ч, мин

Время окон-чания охлаж-дения , ч, мин

Конеч-ные показа-ния электросчет-чика , кВт×ч

Время начала вы-грузки , ч, мин

Время оконча-ния выгрузки , ч, мин

Пока-зания счет-чика в конце пери-ода прог-рева кВт×ч

Масса воды в авто-клаве Мв, кг

 

Таблица 5.8.2 Протокол измерений

Время начала прогрева , ч, мин

Время измерения давления в камере при прогреве , ч, мин

Дав-ление в камере при прог-реве рпр, МПа

Время начала охлаж-дения , ч, мин

Время измере-ния давления в камере при охлаждении , ч, мин

Давле-ние в камере при охлаж-дении в момент рохл, МПа

Масса конден- сата Мк, кг

9. В течение заданного преподавателем времени стерилизации выдержите консервы при установленном давлении. (Время окончания прогрева является временем начала стерилизации).

10. Зафиксируйте время окончания стерилизации табл. 5.8.1 и 5.8.2, выключите электронагреватели.

11. При продувке стерилизационной камеры соберите конденсат в емкость и измерьте его общее количество.

12. Зафиксируйте его в табл.5.15.

13. Закройте вентиль 20, прекратите впуск пара в стерилизационную камеру 11 из водопаровой камеры 4.

14. Продуйте сифонную трубку, открыв 3-ходовой краник мановакуумметра 13.

15. Приоткрывая вентиль 23, постепенно выпускайте пар и конденсат из стерилизационной камеры.

16. Таким образом обеспечивается постепенное снижение давления и температуры в стерилизационной камере и постепенное охлаждение консервов.

17. Время охлаждения, которое желательно обеспечить, задается преподавателем.

18. Наблюдайте за показаниями контактного манометра и вакуумметра, каждые 3...5 мин записывайте их в табл. 5.8.2.

19. По достижении атмосферного давления зафиксируйте этот момент в табл. 5.8.1 и 5.8.2.

20. Занесите показания электросчетчика в табл. 5.8.1, отпустите прижимы крышки, откройте ее и выгрузите консервы, соблюдая меры предосторожности от ожогов.

21. Зафиксируйте время начала и окончания выгрузки и в табл. 5.8.1.

22. Повторите опыты по данной программе, меняя количество загруженных банок по указанию преподавателя.

23. По данным табл. 5.8.1 определите длительность этапов прогрева, стерилизации и охлаждения как разность времени конца и начала соответствующего этапа, а также общий расход энергии на проведение цикла стерилизации.

24. По окончании работы вытрите насухо банки и внутреннюю поверхность стерилизационной камеры и ее крышки.

 

Расчетная часть

Проанализируйте, соответствует ли реализованный режим стерилизации требуемому. Для этого по справочным источникам в зависимости от типа консервированного продукта и емкости тары, в которую он упакован, найдите рекомендуемый режим стерилизации, сопоставьте длительность (фактическую) периодов прогрева и охлаждения с требуемой. Дайте ориентировочную оценку возможности дальнейшего использования этого режима при производстве консервов данного сорта.

Определите фактическую производительность автоклава G (кг/с)

, (5.8.1)

где М_н - масса простерилизованного продукта, кг,

, (5.8.2)

где m_н - масса продукта в банке нетто, кг; z - количество единовременно загруженных банок, шт.

Полная длительность цикла работы автоклава (с)

. (5.8.3)

где - время составляющих цикл операций загрузки, прогрева, стерилизации, охлаждения и выгрузки соответственно, с.

Определите максимальное количество банок, которое можно загрузить в автоклав z_max (шт.)

, (5.8.4)

где D, Н - диаметр и высота цилиндрической части стерилизационной камеры соответственно, м; d, h - диаметр и высота банки соответственно, м.

Найдите фактический удельный расход энергии на стерилизацию (кДж/кг)

, (5.8.5)

где - показания счетчика, кВт×ч.

Рассчитайте расход теплоты на проведение одного цикла работы автоклава (кДж)

, (5.8.6)

где Q₁ - расход теплоты на нагрев автоклава, кДж,

,

здесь М₁ - масса автоклава, кг; с₁ - удельная теплоемкость стали, кДж/(кг×К); t_с, t₁ - температура стерилизации и начальная автоклава соответственно, ⁰С;

Q₂ - расход теплоты на нагрев банок, кДж,

, (5.8.7)

где m_б - масса пустой банки, кг; с_б - удельная теплоемкость материала банки, с_б»с₁ кДж/(кг×К); t₂ - начальная температура банки, ⁰С;

Q₃ - расход теплоты на нагрев продукта, кДж,

, (5.8.8)

здесь с₃ - удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг´К); t₃ - начальная температура продукта, ⁰С; t₃»t₂;

Q₄ - расход теплоты на нагрев воды в автоклаве, кДж,

, (5.8.9)

здесь М₄ - масса воды в автоклаве, кг; с₄ - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг×К); t₄ - начальная температура воды, ⁰С. (Прогрев банок с продуктом в камере стерилизации осуществляется паром, полученным в водопаровой камере. При этом пар конденсируется, а теплота, затраченная на испарение, передается консервам. Поэтому расход теплоты на получение пара не включается как тепловой в статьи расхода);

Q₅ - потери теплоты в окружающую среду, кДж,

, (5.8.10)

здесь F - площадь поверхности автоклава, м²; - коэффициент теплоотдачи от стенок аппарата в окружающую среду, эффективный для периода прогрева, кВт/(м²×К); - продолжительность прогрева, с; t₆, t₅ - температуры стенки автоклава в период прогрева, средняя и воздуха в помещении, ⁰С. (При этом в первом приближении можно считать, что температура стенки аппарата в начальный момент равна температуре воздуха и меняется во время прогрева линейно).

Q₆ - расход теплоты в период собственно стерилизации, кДж,

, (5.8.11)

здесь - эффективный коэффициент теплоотдачи от стенок аппарата в окружающую среду, для периода стерилизации, кВт/(м²×К); - продолжительность стерилизации, с; t₇ - температура стенки автоклава в период стерилизации, ⁰С; i - энтальпия конденсата, кДж/кг. В первом приближении можно считать, что температура наружной поверхности стенки аппарата равна температуре находящихся в нем пара и воды.

Определите потери теплоты в окружающую среду в период стерилизации (кДж)

. (5.8.12)

В первом приближении можно считать, что значения эффективных коэффициентов теплоотдачи от стенок аппарата равны, т.е. » . Тогда соотношение потерь теплоты в период прогрева и стерилизации будет иметь следующий вид:

, (5.8.13)

и в целях упрощения измерений и расчетов можно считать, что

. (5.8.14)

Рассчитайте затраты теплоты в период прогрева (кДж)

, (5.8.15)

и сопоставьте их с фактическим расходом теплоты (кДж), определяемым по показаниям счетчика,

. (5.8.16)

Выявите наиболее вероятные причины расхождения этих значений.

Рассчитайте затраты теплоты на весь цикл стерилизации Q_ф (кДж) и сопоставьте ее с фактическим расходом теплоты

. (5.8.17)

Выявите наиболее вероятные причины расхождения этих величин.

Определите фактический КПД (%) автоклава (средний за цикл)

. (5.8.18)

Предложите пути повышения КПД автоклава.

Учитывая, что цилиндрическая часть водопаровой камеры автоклава изготовлена из стали 1Х18Н9Т, рассчитайте ее толщину S_к (мм) по формуле

, (5.8.19)

где =2,5 атм (кгс/см²) - внутреннее давление; =350 мм - внутренний диаметр; =13,5 кг/мм² - допустимое напряжение на растяжение; =0,95 - коэффициент прочности; C =1 мм - прибавка на коррозию.

Толщину стенки днища водопаровой камеры (мм) определите по формуле

, (5.8.20)

где D_н =354 мм - наружный диаметр; y₁ =2,35 - фактор формы; =18 кг/мм² - допустимое напряжение на растяжение.

Стерилизационная камера автоклава, изготовленная также из стали 1Х18Н9Т, испытывает наружное давление р (атм). Проведите проверочный расчет на критическое давление р_кр (атм) по формуле

, (5.8.21)

где Е =2×10⁶ атм (кгс/см²) - модуль нормальной упругости стали; h =0,3 см - толщина стенки; n =4,8 - геометрический фактор; R =15 см - внутренний радиус цилиндра; =0,3 - коэффициент Пуассона; - расчетный коэффициент; l =32,5 см - длина цилиндра.

Рассчитайте толщину стенки днища стерилизационной камеры (мм) по формуле

, (5.8.22)

где р_р =3 атм (кгс/см²) - рабочее давление; =306 мм - наружный диаметр; y₂ =2 - фактор формы; =18 кг/мм² - допустимое напряжение на растяжение.

Графическая часть

Постройте температурные графики цикла стерилизации заданный и фактический . Для получения фактического графика по таблицам насыщенного пара данные о давлении в камере стерилизации в периоды прогрева, стерилизации и охлаждения консервов переведите в значения температуры насыщенного пара. Сопоставьте графики, сделайте вывод о возможности применения испытываемого автоклава для стерилизации консервов данного типа без регулирования электронагревателей.

Постройте графики , проанализируйте их и сделайте вывод о наиболее целесообразной величине загрузки продукта.

Постройте графики и сделайте вывод о наиболее энергетически целесообразной величине загрузки продукта.

Постройте графики и и сделайте вывод о влиянии загрузки продукта на длительность этапов цикла стерилизации, связанных с теплообменом.

Выполните чертеж одной из сборочных единиц (или деталей аппарата) и спецификацию к ней в соответствии с требованиями ЕСКД.

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: