Одним из путей дальнейшего увеличения производственной базы рыбной промышленности, повышения эффективности производства является реконструкция действующих предприятий на новой, более высокой технической основе.
Реконструкция требует меньше затрат материальных средств и времени на единицу прироста мощностей, чем при строительстве новых предприятий. Расходы на реконструкцию и расширение предприятий окупаются в среднем в 2-2,5 раза быстрее, чем при новом строительстве. Реконструкция выгодна и потому, что на действующих предприятиях значительно легче и быстрее осваивать производственные мощности.
Особое внимание при реконструкции уделяют механизации и автоматизации производственных процессов, сокращению и исключению ручного труда на основных, вспомогательных процессах и на межоперационных перевозках. Увеличение мощности цехов (отделений) достигается за счет установки наиболее производительного и эффективного оборудования, его компактного расположения, более совершенной технологии, лучшей планировки имеющихся помещений.
Наряду с увеличением мощности отдельных цехов могут быть улучшены санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала, техническое состояние цеха, созданы рациональная технологическая поточность и необходимый температурный режим.
Практически реконструировать можно предприятие, корпус, завод, цех или отделение. В дипломном проекте предусматривают реконструкцию одного или нескольких цехов. Дипломник, находясь на практике или работая на предприятии, знакомится с работой цеха или отделения, подлежащих реконструкции. При этом он описывает действующую технологию, фиксирует имеющиеся недостатки, которые сдерживают увеличение выработки продукции, создают неудобства в работе, ухудшают технологическую поточность и условия труда, снижают качество готовой продукции, не позволяют рационально использовать сырье и т. д. из-за длительного производственного цикла, устаревшего или периодического оборудования.
Дипломник снимает план основного, а если есть необходимость, то и смежного цехов, с расстановкой имеющегося оборудования, дает его краткую характеристику, указывает максимальную производительность цеха.
В процессе реконструкции надо устранить недостатки полностью или частично. В пояснительной записке по технической части описывают принятую технологию и поточность производства. В заключение делают выводы, в которых указывают, что дала реконструкция. Если технологическая часть проекта связана с экономической, то возможен подсчет эффективности в денежном и других выражениях.
Теплоэнергетические расчеты
Тепловые расчеты
При тепловой обработке продукта происходит теплообмен между продуктом и средой, отдающим или воспринимающим тепловую энергию. Процессы, происходящие при этом, определяются законами теплопередачи и массопередачи. Основные теплоносители при обработке пищевых рыбопродуктов — водный насыщенный пар при абсолютном давлении от 20 до 100 н/см2 (2-10 ат.), горячие растительное масло, воздух, вода. Пищевые продукты также могут обрабатываться энергией инфракрасного излучения, токами промышленной и сверхвысокой частот и т. п.
Тепло от теплоносителя к среде передается тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и лучеиспусканием.
Теплопроводностью называется передача тепловой энергии между непосредственно соприкасающимися частицами одного тела.При конвекции перенос тепла осуществляется путем перемещения частиц жидкости или газа из одной части объема в другую за счет естественной или принудительной конвекции. Лучеиспусканием тепло передается среде от поверхности более нагретого тела к менее нагретому.
В тепловых аппаратах тепло обычно передается одновременно двумя или тремя способами. При определении расхода теплоносителя составляют уравнение теплового баланса, в котором количество энергии, отдаваемой теплоносителем, должно быть равно энергии, затрачиваемой на обработку продукта с учетом потерь в окружающую среду. В общем виде уравнение теплового баланса выражается формулой:
Q= Q1 + Q2 +… Qп,. кДж, (2-47)
где Q1 Q2, Qn — расходы тепла на нагрев продукта, на испарение влаги из аппарата, на потери в окружающую среду и т. п.
Расход тепла Q, связанный с нагревом или охлаждением, определяют из следующего выражения:
Q = т с (tк – tн), кДж, (2.48)
где т — масса нагреваемого продукта, кг; с — удельная теплоемкость продукта, кДж/кГ'Град; tK,tH — конечная и начальная температура нагреваемых продуктов, град.
Удельную теплоемкость смеси Ссм(продукт можно представлять упрощенно, состоящим из, например, сухих веществ, жира и воды) можно найти из следующей формулы:
Ссм = С1 Х1 + С2 Х2 + …. Сn Х n (2.49)
100 100 100
где С1; С2, Сп — удельные теплоемкости компонентов; Х1 Х2, Хп — отношение массы компонентов к общей массе смеси, %.
Расход тепла Q на плавление твердого тела, на затвердевание, на растворение и образование кристаллов находят из выражения:
Q = m q, кДж, (2.50)
где т — масса тела или кристаллов, кг; q — удельная теплота плавления или кристаллизации (удельную теплоту кристаллизации льда часто в литературе обозначают через rл ), кДж. (Теплота плавления льда rл ~ кДж/кг, а в расчетах принимают rл = 335,2 кДж/кг; теплота плавления животного жира q ~ 134 кДж/кг.)
Расход тепла Q на испарение растворителя можно найти из выражения:
Q = W r, (2.51)
где W— масса испаряемого растворителя, кг; r — удельная теплота парообразования, кДж/кг.
Масса испаряемого растворителя W находится из следующей формулы:
W = G - G m (2.52)
n
где G — масса продукта, подлежащего выпариванию, кг; т — начальное содержание сухих веществ, %; п — конечное содержание сухих веществ, %.
Если растворитель испаряется с поверхности жидкости, то
W =kF (Рж- j Р'ж) t, кг, (2.53)
где k— коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости движения воздуха и физических свойств жидкости, кг/(м2.ч.мм рт. ст.); F— поверхность испарения, м2; t — продолжительность испарения, ч; Р'ж— упругость насыщенных паров жидкости при температуре окружающего воздуха, мм рт. ст.; Рж— упругость насыщенных паров жидкости при температуре среды жидкости, мм рт. ст.; j — относительная влажность воздуха (j =0,7).
Для воды коэффициент пропорциональности k находят из выражения
k = 0,00745 (V р)0,8, (2.54)
где V— скорость воздуха, м/с; р — плотность воздуха, кг/м3.
Расход тепла Q, Дж в окружающую среду за счет конвекции и лучеиспускания находится из выражения:
Q = F a t (t ст - t в ), (2.55)
где F— поверхность аппарата, м2; t — продолжительность теплоотдачи, с; а — суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2град); t ст — средняя температура наружной поверхности стенки, град; tB — средняя температура окружающего воздуха, град.
В общем случае суммарный коэффициент теплоотдачи равен сумме коэффициентов теплоотдачи за счет конвекции (ак) и такового за счет излучения (ап). Суммарный коэффициент теплоотдачи а ЕВт/(м2.град) для аппаратов, установленных в помещениях при температуре стенки 50-350 "С, приближенно можно определить по формуле:
аЕ= 9,3 + 0,058 tст (2.56)
Коэффициент теплоотдачи конвекции а к, Вт/(м2.град), для воздуха, движущегося вдоль плоской шероховатой стенки, находят из следующего выражения: при скорости воздуха v м/с менее 5 — а к= 6,2 + 4,2 v; если скорость воздуха более 5 м/с, тo а к=
-7,8 v 0,78.
Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием а л, Вт/(м2.град), определяют по формуле:
С[(Т СТ /100)4- (Т В /100)4] (2.58)
Тст - Тв
где Тст, Тв — температура стенки и наружного воздуха, К; С — коэффициент излучения серого тела, Вт/(м2.К4)).
Коэффициент излучения серого тела находят из выражения:
С=гСч. (2.59)
Здесь Сч— коэффициент излучения абсолютно черного тела [Сч= 5,68 Вт/м2-К4)].
Значения С для некоторых материалов приведены в табл. 2.30.
Таблица 2.30 - Значения коэффициентов серого тела
| Название материала | С, Вт/(м2К-1) | Название материала | С, Вт/(м2К-9 |
| Алюминий листовой | 0,42 | Бумага | 5,3 |
| шероховатый | |||
| Алюминий полировочный | 0,32 | Вода | 5,4 |
| Алюминий окисленный | 0,75 | Стекло гладкое | 5,2 |
| Сталь окисленная гладкая | 4,8 | Слюда | 4,3 |
| Чугун окисленный | 4,2 | Резина шероховатая серая | 4,8 |
| Латунь полировочная | 0,30 | Асбестовый картон | 5,4 |
| Дуб строганый | 5,2 | Эмалевый лак | 5,0 |
| Краска масляная | 5,3 |
После определения значения всех составляющих в уравнении теплового баланса находится суммарный расход тепла Qo. Затем определяют расход теплоносителя.
Расход водяного насыщенного пара, Д, кг/с, для работающих под давлением аппаратов находят из выражения:
Д = Qo (2.60)
i- ik
где i, iк — теплосодержание пара и конденсата соответственно,Дж/кг.
Если теплоноситель — жидкость или газ, то его расход m, кг/с, определяют по формуле:
m = Qo (2.61)
С (tk– t н)
Где С— теплоемкость теплоносителя, Дж/кг град; /к, tH— конечная и начальная температура теплоносителя, град.
Суммарный расход тепла Qo, Дж, можно найти из следующего выражения:
Q0= F k Dtcpt, (2.62)
где F— поверхность нагрева аппарата; к — коэффициент теплопередачи, Вт/м2град; Dtcp — средний температурный напор, град; t — продолжительность нагрева, с.
Если известно значение Qo из уравнения теплового баланса, то можно найти поверхность нагрева F либо продолжительность обработки продукта в аппарате:
F=-
F = Q 0 (2.63)
kDtср.t
t = Q0 (2.64)
kDtсрF
Для определения среднего температурного напора Dtср необходимо знать наибольшую Dtb и наименьшую разность температур между теплоносителем и нагреваемым (охлаждаемым) телом:
Если Dtb ³ 2, то Dtср = Dtb + Dtм
Dtм 2
при
Dtb ³ 2,
Dtм
то средний температурный напор находим из выражения:
Dtср = D t6 - D tM
2,31 lg Dt6/Dtм
Значения Dtб и Аtмможно найти по разности температур между теплоносителем, нагреваемым им охлаждаемым телом на входе и выходе из теплообменного аппарата. Значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов приведены в табл. 2.31.
Таблица 2.31 Значения l для некоторых материалов в диапазоне
температур от 0 до 200 0С
| Материал | К | Материал | X, |
| Вт/(м-град) | Вт/(мтрад) | ||
| Сталь | 46-52 | Ткань асбестовая | 0,15 |
| Медь | Картон асбестовый | 0,17 | |
| Алюминий | Резина вулканизированная | 0,18 | |
| Цинк | Стекло | 0,56-0,92 | |
| Латунь | Пробка | 0,03 | |
| Свинец | Войлок | 0,03 | |
| Дерево | 0,18-0,35 |
