ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
Мощность и режим работы проектируемого цеха
Объем производства изготовленной продукции за год определяем по формуле
где - производственная мощность цеха, нат.ед./час;
- количество единиц основного оборудования, шт;
- эффективный фонд рабочего времени, час;
- паспортная производительность единицы основного оборудования нат.ед./час.
,
где - номинальный фонд времени;
- время простоя планово-предупредительных ремонтов;
- время технических остановок.
часов
кг/год.
Принимаем 300т/год или 750000 штук.
Выбор и расчет производительности печей
Булки выпекают в конвейерной печи с ленточным подом непосредственно на поду печи, поэтому от размеров изделия будет зависеть число изделий на поду и производительность печи.
Масса готового изделия 0,2 кг. Продолжительность выпечки 22ч34 минуты, длина изделия 200 мм, ширина изделия 90мм.
Производительность печи Рч, кг/ч, рассчитывается по формуле
где n - число изделий на ленточном поду, шт.;
g - масса одного изделия, кг;
tв - продолжительность выпечки.
Ширина пода печи - 917 мм, длина пода равна 23748 мм.
Число изделий n, шт., на поду рассчитывается по формуле
n = nш • nд
где nш - количество изделий в одном ряду по ширине пода печи, шт.;
nд - число рядов по длине пода.
Количество изделий в ряду по ширине пода печи пш, шт. рассчитываем по формуле
где В - ширина пода печи, мм;
а - зазор между изделиями, см;
в - ширина изделия, мм
Число рядов по длине пода nд, шт., рассчитывается по формуле
где L - длина пода печи, мм;
l - длина изделия, мм;
n = 6 • 99 = 588 шт.
Скорость движения пода печи v, м/мин, рассчитывается по формуле
где v - скорость движения пода печи, м/мин
Таким образом, количество изделий на поду печи - 588 шт., а производительность печи составляет 641 кг/ч. По производительности выбираем печку Г4-ПХЗС мощностью 12 кВт, габаритные размеры печи: 12800Ч3636Ч2693 мм [9, 10].
Состав топливного газа, (объемные доли): Н2 = 34,8% ; СН4 = 11,3% ; С2Н6 = 15,0%; С3Н8= 24,2% ; С4Н10 = 13,0% ; ?С5Н12= 1,3% ; ?С6Н14= 0,4 %.
Температура ввода сырья в печь T1 = 303 К (30°С).
Температура выхода сырья из печи Т2 = 453 К (180)°С.
Коэффициент избытка воздуха б =1,2.
Низшую теплоту сгорания топливного газа QpHl, кДж/м3, вычисляют по формуле Менделеева в общем виде
QpHl = 360,33•СН4 + 590,4•С2Н4+ 631,8•С2Н6 + 868,8•С3Н8 + 913,8•С3Н8 + 1092,81 х
х i-C4H10 +1195 • н- С4Н10 +1146 • С4Н8 + 1460,22 • С5Н12+ 251,2 • Н2
где QpHl - низшая теплота сгорания топливного газа, кДж/м3;
СН4, С2Н4, С2Н6 и т. д. - объемные доли соответствующих компонентов в топливном газе.
QpHl = 360,33 •11,3 + 631,8 • 15,0 + 913,8 • 24,2 + 1195,0 • 13 + 1460,22 • 1,3 +1710,3 • 0,4+ 251,2 • 34,8 = 62521,86 кДж/м3
Пересчитаем состав топлива в массовые проценты, результаты сведем в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 Состав топливного газа
|
Наименование компонентов |
Атомный вес, мi |
Мольная доля, хi |
Средняя молекулярная масса, мi • хi |
% масс. |
 Н2 |
2 |
0,348 |
0,696 |
2,63 |
|
СН4 |
16 |
0,113 |
1,808 |
6,83 |
|
С2Н6 |
30 |
0,150 |
4,50 |
16,70 |
|
С3Н8 |
44 |
0,242 |
10,648 |
40,22 |
|
С4Н10 |
58 |
0,130 |
7,54 |
28,48 |
|
С5Н12 |
72 |
0,013 |
0,936 |
3,54 |
|
С6Н14 |
86 |
0,004 |
0,344 |
1,60 |
|
Итого: |
1,000 |
26,472 |
100,0 |
Плотность топливного газа рт.г., кг/м3, вычисляют по формуле
где - суммарная средняя молекулярная масса кг/моль.
Низшую массовую теплоту сгорания QPH, кДж/кг, вычисляют по формуле
Элементарный состав топлива в массовых процентах, содержание углерода в любом i-ом компоненте топлива Сi, %, вычисляют по формуле
где Сi - содержание углерода в любом i-ом компоненте топлива, %;
ni - число атомов углерода в данном компоненте топлива;
- атомный вес, а.е.м.
Содержание углерода С, %, рассчитывается по формуле
Содержание водорода Н, %, рассчитывается по формуле
где mi - число атомов водорода в данном компоненте топлива
Проверка
С + Н = 79,26 + 20,74 = 100%
Теоретическое количество воздуха необходимое для сжигания 1 кг газа бо, кг/кг, вычисляют по формуле
Действительное количество воздуха б, кг/кг, вычисляют по формуле
б = ц • б0
где ц - коэффициент избытка воздуха;
б0 - теоретическое количество воздуха необходимое для сжигания 1 кг газа, кг/кг
б = 1,2 • 16,41 = 19,69 кг/кг
Количество продуктов сгорания Wj, кг/кг, образующихся при сжигании 1 кг топлива, вычисляют по формуле
wi = k • Фi
где k - коэффициент сгорающего продукта;
Фi - содержание i-ом компоненте топлива, %
Количество диоксида углерода wco2, кг/кг
wco2 = 0,0377 • 79,26 = 2,90 кг/кг
Количество воды w н2о, кг/кг
wh2o = 0,09 • 20,74 = 1,88 кг/кг
Количество кислорода wo2, кг/кг, рассчитывается по формуле
wo2 = 0,23 • б0 • (ц -1)
wo2 = 0,23 • 16,41• (1,2-1) = 0,75 кг/кг
Количество азота wN2 кг/кг, рассчитывается по формуле
wN2 = 0,77 • ц • б0
wN2 = 0,77 • 16,41 • 1,2 = 15,16 кг/кг
Суммарное количество продуктов сгорания
?w = 2,90 + 1,88 + 0,75 + 15,16 = 20,69 кг/кг
Проверка
?w = 1 + ц • б0,
?w = 1 +1,2 • 16,41 = 20,69 кг/кг
Содержанием влаги в воздухе пренебрегаем.
Объемное количество продуктов сгорания, V, на 1 кг топлива при нормальных условиях, м3, вычисляют по формуле
Суммарный объем продуктов сгорания
?Vi= 1,48 + 2,33 + 0,53 +12,12 = 16,46 м3 /кг
Плотность продуктов сгорания ро, м3/кг, при Т = 273 К и Р = 0,1•106, кг/м3, вычисляют по формуле
Расход тепла на выпечку QT, кДж/кг, рассчитывается по формуле
QT = Wисп•(iпп - iB)+gK•cK•(tk -tT) (gM•cхл+WB•св)•(tM-tT)
где Wисп - величина упека, кг/кг;
iпп, iB - энтальпия перегретого пара и воды, кДж/кг;
gK - содержание корки в 1 кг горячей булки, кг/кг;
ск, св - удельная теплоемкость сухого вещества корки и воды, кДж/кг•град;
tK, tT, tM - средняя температура массы корки горячей булки, теста и мякиша, °С;
gM - содержание сухого вещества в мякише горячей булки, кг/кг;
Схл - удельная теплоемкость сухого вещества булки, кДж/кгтрад;
WB - содержание влаги в горячей булке, кг/кг.
Содержание сухого вещества в мякише горячей булки рассчитывается по формуле
gM = l - (WM + gK)
где WM - влажность мякиша, %
gM = 1 - (0,42 + 0,18) = 0,4 кг/кг
QT = 0,085 • (696,04 - 29,9) + 0,18 • 0,4 • (130 - 30) + (0,45 • 0,4 + 0,43 • 1) • (98 - 30) =105 ккал/кг = 440,15 кДж/кг.
Часовой расход тепла на выпечку Qч, кДж/ч, рассчитывается по формуле
Qч = Pч - Qt
где Рч - производительность печи, кДж/ч;
Qч = 641 • 440,15 = 282136,15 кДж/ч
Расход тепла на перегрев пара Qп, кДж/кг, рассчитывается по формуле
Qп = gп • (iпп - iнп)
где gK - расход пара, кг/т;
i пн - энтальпия насыщенного пара, кДж/кг;
Энтальпия насыщенного пара рассчитывается по формуле
iнп = i - H•x
где iB - энтальпия воды , кДж/кг;
H - теплота парообразования насыщенного пара, кДж/кг;
х - степень сухости.
iнп = 108,9 - 533,9 • 0,85 = 2357 кДж/кг
Qп = 327 • (696,04 - 563) = 181847 кДж/кг
Потери тепла фундаментом пекарной камеры принимаем равное 209 кДж/кг.
Расход топлива Вт = 17 нм3/ч. Тепло от горения топлива QT, кДж/ч, рассчитывается по формуле
QT = Qc • BT
где Qc - тепло при сгорания топлива, кДж/нм3;
Вт - расход топлива, нм3/ч.
QT = 35800 • 17 = 608600 кДж/ч
Тепло, вносимое подогретым топливом Qтоп, кДж/ч рассчитывается по формуле
Qтоп = сТ • Вт • t1
где ст - средняя теплоемкость топлива, кДж/м3 • град;
t1 - температура топлива, °С
Qтоп = 1,57 • 17 • 20 = 533,8 кДж/ч
Тепловые потери в окружающую среду составляют 0,38 %, потери тепла с уходящими дымовыми газами составляют 19% [11].
Расход пара Д, кг/ч, на увлажнение среды печи рассчитывается по формуле
где м - удельный расход пара на увлажнение, кг/т;
ф - время работы печи в сутки, ч
