Пивоваренная промышленность (стр. 2 )

1.5 Формулирование идеи модернизации и обоснование технического решения

1.5.1 Формулирование идеи модернизации замочного чана и обоснование технического решения

Модернизацией замочного чана является оборудование его системой озонирования воды. Введение озона в воду влечет за собой образование гидроксильного радикала - ОН и протона водорода Н. В результате химических и биохимических реакций образуются новые химические соединения, в том числе и такие естественные антисептики, как перекись водорода, муравьиная кислота и др. Образование антисептиков при озонолизе воды, частично объясняет приобретаемые водой дезинфицирующие свойства. Насыщение воды озоном позволяет уничтожать бактерии, споры, вирусы, разрушать растворенные в воде органические вещества. Применение озонированной воды возможно при всех традиционных способах замочки зерна (воздушно-водяной, непрерывным током воды и воздуха, оросительной). Внедрение новой технологии на этом этапе соложения позволит отказаться от дезинфекции ячменя хлоросодержащими препаратами, формалином, что обеспечит экологическую чистоту сырья, а также повысит прорастаемость зерна.

1.5.2 Формулирование идеи модернизации солодосушилки и обоснование технического решения

Теплоутилизаторы обеспечивают повышение на % энергоэффективности оборудования и уменьшение вредных выбросов и теплового загрязнения окружающей среды. Например для промышленных котлов на природном газе снижение расхода газа на 5 - 8 м3 на 1 т вырабатываемого пара (для паровых котлов) и на м3 на 1 Гкал вырабатываемой тепловой энергии (для водогрейных котлов). Для промышленных печей, теплогенераторов, сушильных установок теплоутилизаторы обеспечивают возврат и использование% выбрасываемой тепловой энергии. Массогабаритные характеристики теплоутилизаторов значительно меньше, чем у теплообменников традиционных типов. Относительно небольшое аэродинамическое сопротивление теплоутилизаторов позволяет, при оснащении ими оборудования, использовать штатные тяго-дутьевые машины. Предлагаемый теплоутилизатор характеризуется высокой надежностью и стабильностью характеристик в условиях длительной работы.

2. Описание модернизируемых машин и аппаратов

2.1 Описание конструкции и технические характеристики сушилки периодического действия с вертикальными решетками марки «ТОПФА».

В данной сушилке солод находится между двумя вертикальными решетками, отстоящими одна от другой на расстоянии 0,20 м. Каждая такая секция (шахта) с солодом по вертикали разделена на три зоны, которые соответствуют верхней, средней и нижней решеткам трехъярусной сушилки. Между секциями с солодом находятся воздушные камеры шириной до 80 см.

В глухих перекрытиях между этажами воздушных камер имеются круглые отверстия с клапанами, расположенными в шахматном порядке, благодаря чему воздух проходит в сушилке зигзагообразно. Воздух трижды пересекает слой солода в секциях. В верхней части нижних и средних воздушных камер имеются воздуховоды для подачи холодного воздуха, подмешиваемого по мере надобности к теплому воздуху. Движение воздуха обеспечивается нагнетающими вентиляторами, установленными в нижнем этаже сушилки, и всасывающими вентиляторами, находящимися в верхнем этаже. Нагревание воздуха производится в паровых калориферах. Вертикальная сушилка имеет топку. Свежепроросший солод ковшовым элеватором поднимается на верхний этаж сушилки, затем телескопической трубой направляется в шнековый распределитель, который равномерно распределяет солод по всем секциям. Под каждой секцией установлен шнек для выгрузки солода по окончании цикла сушки.

При работе сушилки через каждые 12 ч сухой солод из нижней зоны удаляется разгрузочными шнеками. Солод из средней зоны спускается в нижнюю зону в, а из верхней — в среднюю. Освободившаяся верхняя зона заполняется свежепроросшим солодом. Общая продолжительность пребывания солода в секциях сушилки при 12-часовом цикле равна 36 ч.

Все операции в вертикальной сушилке механизированы, а сушилка имеют от 3 до 12 секций. Производительность каждой секции за цикл (за каждую выгрузку) 1350 кг сухого солода.

Общим недостатком сушилоки является нарушение режима сушки во время загрузки свежепроросшего солода, перемещения солода с решетки на решетку и выгрузки сухого солода. После каждого простоя сушилки, необходимого для проведения указанных погрузочно-разгрузочных работ, температура в слое солода и скорость сушки резко снижаются, что несомненно, тормозит сложные физико-химические и биохимические процессы в зернах солода. Данная сушилка относится к сушилкам высокой производительности, то есть имеет огромное энергопотребление. Именно в этих сушилках наиболее важным вопросом является вопрос теплоутилизации.

Техническая характеристика сушилки «ТОПФА»

("8") Число ярусов 3

Производительность сушилки:

gо высушенному светлому солоду, т/сут 28

Число шахт 10

Продолжительность сушки, ч

в одной зоне 12

общая 36

Мощность эл. двигателей, кВт 49,6

Размеры, мм:

ширина по фронту 10800

длина(глубина) 6162

высота зон

верхней 2740

средней 2640

нижней 2633

2.2 Описание конструкции и технические характеристики замочного аппарата

Моечный аппарат для зерна состоит из цилиндрического корпуса, моечного устройства, сливной коробки выпускного устройства. Перемешивание зерна в целях его мойки и насыщения кислородом осуществляется с помощью моечного устройства, расположенного в центре аппарата. Для перемещения зерна в моечное устройство подается сжатый воздух, он увлекает за собой зерно с водой и поднимает его вверх. Для спуска замоченного зерна в аппарате для солодоращения в нижней части замочного аппарата находятся вентиль с клапаном и спускной штуцер. В таком аппарате перед замачиванием можно проводить и мойку зерна.

Техническая характеристика замочного аппарата

Вместимость, м3 52

Масса замачиваемого ячменя, кг 24000

("9") Размеры, мм:

диаметр 4500

высота цилиндрической части 2500

высота конуса 2250

общая высота 6400

Масса, кг 5600

Масса с полной нагрузкой, кг 57600

3. Инженерные расчеты

3.1 Технологический расчет солодосушилки

Произведем тепловой расчет сушилки солода для цеха производительностью 18000 тонн в год по товарному солоду.

Определим суточную производительность солодосушилки Псут кг/сут, по формуле

Псут=18000/Прд, (3.1)

где, Прд - количество рабочих дней в году, Прд=330 дней;

Псут=18000/330=54545 кг/сут. = 2371,5 кг/ч

Количество сырья, полуфабрикатов и продукции по основным стадиям производства помещаем в таблицу 3.1

Таблица 3.1 - Исходные данные для расчета, кг

Наименование	На 100 кг товарного солода	На 5454,5 кг товарного солода
Ячмень товарный Ячмень отсортированный Зеленый солод Свежевысушенный солод Отлежавший солод Товарный солод Ростки	141,8 126,6 168,4 97,6 100,2 100,0 5,1	77345 69054 91854 53236 54654 54545 2782

("10") Определим количество влаги удаляемого при сушке солода без учета ростков W0, кг/сут, по формуле

W0=Пзел. с - Псв. с; (3.2)

W0=91854 – 53236= 38618 кг/сут.

Определим количество свежевысушенных ростков Псух. р,кг/сут по формуле

Псух. р= (3.3)

где W5- конечная влажность ростков, % , W5=3 %;

Псух. р= кг/сут. = 112 кг/ч

Определим количество влажных ростков Пвл, р,кг/сут, по формуле

Пвл. р= , (3.4)

где,

W1-начальная влажность ростков, % , W1=4.3%

Пвл. р кг/сут.

Определим количество влаги удаляемой из ростков в процессе сушки Wp, кг/сут, по формуле

Wp=Пвл. р-Псух. р, (3.5)

Wp== кг/сут.

Определим общее количество влаги W, кг/сут удаляемой в процессе сушки по формуле

W=W0+Wp, (3.6)

W=38618+1495=40113 кг/сут;

Определим общее количество свежевысушенного солода и ростков g1, по формуле

("11") g1=Псв. с+Псух. р, (3.7)

g1=2314,6+112,2=2426,8 кг/ч.

Определим общее количество зеленого солода с ростками G1, кг/сут, загружаемого в сушилку по формуле

G1=Пзел. с+Пвл. р (3.8)

G1=91854+4076=95930 кг/сут.

Определим вес солода g2, кг/ч, поступающего в i-ю зону по формуле

g1=g1, (3.9)

где Wi – влажность солода в i - ой зоне, %;

g2=2426,8 кг/ч.

g3= кг/сут.

g4= кг/сут.

Определяем количество удаляемой воды Wi, кг/ч по зонам в соответствии с формулой

Wi=gi-gi+1, (3.10)

где, gi - количество солода поступающего в i-ую зону, кг/ч;

gi+1- количество солода поступающего в i+1-ую зону, кг/ч;

W1=4107.9-3181=989.9 кг/ч.

W2==506 кг/ч.

W3=.3=170.7 кг/ч.

W4=2504.3-2426.8=77.5 кг/ч.

Таблица.3.2 - Расчетный режим сушилки

Место наблюдения	Влажность солода,%	Температура солода,%
Сверху 1-ой зоны(зеленый солод, отработанный воздух) Внизу 1-ой зоны Внизу 2-ой зоны Внизу 3-й зоны Внизу 4-й зоны (сухой солод нагретый воздух)	43 26 12 6 3	30 50 67 81 85

("12") Определим общий расход воздуха L, кг/ч по формуле

L =, (3.11)

где d2 – влагосодержание воздуха, выходящего из солодосушилки, г/кг;

d0 – влагосодержание воздуха, входящего в солодосушилку, г/кг,

d0=10,2 г/кг;

Для летних условий параметры свежего воздуха определим из I-d диаграммы

t0 – температура окружающего воздуха, оС, t0=20оС;

φо – относительная влажность,%, φо=70 %;

I0 – энтальпия воздуха, кДж/кг, I0=46,5 кДж/кг;

Параметры отработанного воздуха

t0 = 300C; φ0 =80%; I0=20.6 кДж/кг; d0=22,0 г/кг;

Определим массовый расход воздуха для летних условий по формуле

L = кг/ч.

Для зимних условий параметры свежего воздуха определены по I-x диаграмме:

t0=-20оС; φ0=80%; d0=0,7 г/кг; I0=-19,7 кДж/кг;

Параметры отработанного воздуха определяем по таблице:

t2=27оС; φ0=70%; d2=16,2 г/кг; I2=68,3 кДж/кг;

Определим массовый расход воздуха для зимних условий по формуле

L = кг/ч.

("13") Составим тепловой баланс

Расход тепла на подогрев солода при температурах (начальная температура солода 160С) определяем по формуле

после 1-ой зоны 35оС;

после 2-ой зоны 50 оС;

после 3-й зоны 65 оС;

после 4-й зоны 80 оС;

QCi=gi+1ΔtCiCi, (3.12)

где gi+1 - масса солода находящегося в (i+1)-й зоне, кг;

ΔtC – арифметическая разность температур между (i+1)-й и i зоной, оС;

Ci - теплоемкость солода в i зоне, кДж/(кг·оС), по формуле

Ci= , (3.13)

где, Wi+1- влажность солода в (i+1)-й зоне;

Определим расход тепла QCi, кДж/кг, по формуле (3.12) предварительно определив значение Ci в данной зоне по формуле (3.13)

С1= кДж/(кг·оС).

QC1=3181 кДж/ч.

для второй зоны

С2= кДж/(кг·оС).

QC2=кДж/ч.

для третей зоны

С3= кДж/(кг·оС).

("14") QC3= кДж/ч.

для четвертой зоны

С4= кДж/(кг·оС).

QC4=кДж/кг,

Конструктивная толщина стенок сушильной камеры 142 мм – листовая сталь 2 мм, два слоя пенобетона по 30 мм и слой полиуритана 80 мм.

Определим общий коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К), стенок камеры по формуле

К = , (3.14)

где ά1- коэффициент теплопередачи от теплоносителя к стенке, кДж/(м2·К);

ά1=5000 кДж/(м2·К);

- сумма термических сопротивлений стенки, (м2 ·К)/кДж;

ά2-коэффициент теплопередачи от стенки в окружающую среду кДж/(м2·К);

ά2=5000 кДж/(м2·К);

К = кДж/(м2·К).

Температуру в помещении принимаем равной 16 оС.

Определим поверхность теплообмена F, м2 по зонам в соответствии с формулой

FI= , (3.15)

где hI - высота i-ой зоны, м;

b - ширина продуктовой шахты, м; ( b=0,2 м);

F1= м2.

F2= м2.

("15") F3= м2.

F4= м2.