CUPRINS 1. Bazele teoretice ale procesului 2. Principiul de funcționare al aparatului 3. Calculul termic al aparatului 4. Calculul constructiv al aparatului 5. Bazele protecției de muncă
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului. Mod Coala Elaborat Verificat Consultant Nr. Contr. Aprobat
Nr. Docum.
Lungu A Chiaburu V
Sem
Data
Operații Unitare în Industria Alimentară
Litera
Coala
UTM FTMIA gr. TCr-121
Coli
3
Bazele teoretice ale procesului
Utilajele pentru transfer termic sunt aparate care realizează transferul termic de căldură dintre diferite medii în diferite tehnologii de proces. Ele asigură trecerea căldurii de la o substanșă la altă substanță prin, intermediul unui perete despărțitor. Transmiterea căldurii poate fi însoțită de schimbarea stării de agregare a unuia sau a ambilor agenți termici, sau poate aea loc fără această schimbare. Schimbătoarele de căldură servesc transmiterii căldurii fără schimbarea stării de agregare a agenților termici. Acestea sunt: răcitoare și respectiv încălzitoare. Evaporatoarele și sondensatoarele transmit căldura cu schimbarea stării de agregare a unuia sau a ambilor agenți termici. Schimbătorul de căldură poate constitui o unitate independentă, sau un subansamblu într-o instalație complexă. El participă activ la procesul tehnologic, intercalarea sa contribuind la creșterea randamentului instalației. Condițiile pe care trebuie să le îndeplinească schimbătoarele de căldură sunt de natură funcțională, tehnică, economică și constructivă, de aceea alegerea tipului de schimbător trebuie să corespundă scopului urmărit. Principiul funcțional trebuie astfel asigurat, încât regimul temperaturilor agenților termici să fie menținut în timpul procesului p rocesului de exploatare la parametri necesari. Dimensiunile schimbătoarelor de căldură, forma geometrică a acestora, cali tatea materialelor utilizate, soluția și modul de asamblare, sunt dependente de presiunile agenților de lucru, de fluxul de căldură, de temperatura agenților, de tipul schimbătorului de căldură folosit etc. La alegerea tipului de schimbător de căldură trebuie să se asigure un cost de investiție minim. Soluția constructivă aleasă trebuie să poată fi ușor materializată, cu o mare productivitate și cu cu cheltuieli de întreținere întreținere și reparații reparații minime. Transmiterea căldurii reprezintă fenomenul care stă la baza multor operații specifice industriei alimentare: încălzire, răcire, evaporare, condensare, uscare, distilare.
Transmiterea căldurii se produce pe baza unei diferențe de temperatură. În mod spontan, căldura trece de la mediul mai cald la mediul mai rece. Schimbul termic constă în transmiterea căldurii , pentru a putea încălzi sau răci o materie primă, auxiliară sau un produs. Operația se realizează prin intermediul unui agent termic, care în decursul operației de încălzire sau răcire, își modifică sau nu starea de agregare. Agenții termici folosiți în industria alimentară sunt: apa cal dă dă – la presiunea atmosferică (până la 80°C) sau sub presiune (80 ... 374°C); abur saturat – cel – cel mai utilizat purtător de căldură; apa rece – agent – agent de răcire; apa răcită – agent – agent de răcire secundar peste 4°C; agenți de răcire neconvenționalii : microunde cu frecvența de 2450 Hz (pentru opărirea fructelor și legumelor);
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
4
câmp electric de înaltă tensiune
mai mare de 300kW (pentru încălzirea produselor
cu aciditate ridicată). reprezintă operația ce are drept scop distrugerea majorității microorganismelor și, în particular, a bacteriilor patogene nesporulate prezente în produsul alimentar, cu cea mai mică pierdere posibilă a calităților senzoriale ale acestuia. Pasteurizarea lucrează, în general, la presiune atmosferică și temperaturi de lucru sub 100°C. Sterilizarea este operația ce are drept scop distrugerea tuturor microorganismelor, atât a formelor vegetative, cât și a celor sporulate. Sterilizatoarele lucrează la presiune atmosferică sau suprapresiune și temperaturi de lucru egale sau mai mari de 100°C. Schimbătoarele de căldură se compun în principiu din două spații, delimitate între ele, pentru circulația separată a celor două substanțe între care se face schimbul de căldură. Peretele care separă cele două spații reprezintă suprafața de transmitere a căldurii sau suprafața de încălzire sau răcire. În cazul în care această suprafață separatoare nu există, schimbul de căldură între substanțe se face prin contact direct. Schimbătoarele de căldură funcționează independent, sau în cadrul unor instalații Pasteurizarea
complexe. Funcție de scopul lor, schimbătoarele de căldură se
clasifică în: schimbător de căldură propriu-zis sau recuperator de căldură – pentru încălzirea unui fluid rece sau răcirea unui fluid cald; preîncălzitor – pentru încălzirea fluidului rece; răcitor – pentru răcirea fluidului cald; radiator – pentru încălzirea aerului; cazan cu abur – pentru obținerea aburului; instalația frigorifică – pentru răcirea fluidului; uscător – pentru uscarea materialelor; turn de răcire – pentru răcirea apei calde; condensator de suprafață sau de amestec – pentru condensarea vaporilor; evaporator – pentru concentrarea soluției lichide; coloană de rectificare – pentru separarea unui amestec pe baza diferenței de volatilitate.
Funcție de sensul de circulație a fluidelor prin
schimbătoarele de căldură, ele funcționează în echicurent, în contracurent, în curent încrucișat sau în curent mixt. Funcție de numărul de treceri a fluidelor prin schimbătoarele de căldură, ele sunt cu o singură trecere sau cu mai multe treceri.
Schimbătoarele de căldură propriu -zise se clasifică în două mari grupe: recuperatoare – schimbul de căldură se face de la fluidul cald la fluidul rece, printr-un perete desparțitor, în regim staționar (permanent); regeneratoare – schimbul de căldură se face prin intermediul unui solid, care înmagazinează căldura de la fluidul cald și o cedează fluidului rece, în regim nestaționar.
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
5
Domeniile de utilizare de schimb de căldură sunt foarte variate, destiațiile principale ale acestor aparate fiind următoarele: schimb complex de căldură dintre gazele de ardere și apă -aburul din generatoarele de abur; transferul de căldură în cadrul proceselor de încălzire, răcire, fierbere, condensare sau alte procese speciale, practic din toate ramurile industriale; prepararea apei calde și fierbinți în sistemele de termoficare; evacuarea în atmosferă prin turnuri de răcire a căldurii rezidule rezultate din procesele industriale; procesele complexe de recuperare a căldurii cu potențial termic redus pentru încălzire și scopuri tehnologice.
Schimbătoarele de căldură folosite în industria alimentară se pot denumi funcție de operația care se realizează cu ele: de exemplu opăritor în industr ia conservelor de legume și fructe, în industria cărnii, catalizator în industria zahărului. În ceea ce privesc materialele din care se confecționează părțile componente ale schimbătoarelor de căldură, trebuie menționat că produsele care se supun tratamentelor termice sunt foarte diferite din punct de vedere al compoziției chimice. În majoritatea cazurilor, produsele alimentare pot avea o reacție acidă sau una alcalină, ceea ce determină și alegerea materialului din care trebuiesc executate componentele schimbătoarelor de căldură. De exemplu, la prelucrarea legumelor și fructelor, datorită reacției lor acide, se impune confecționarea schimbătoarelor de căldură din oțel inoxidabil sau alte materiale anticorosive; la prelucrarea porumbului sau fabricarea amidonului, datorită reacției chimice agresive față de metal a produselor obținute, schimbătoarele de căldură trebuiesc confecționate din fontă rezistentă la acizi, din oțel inoxidabil, din cupru sau din aliaje ale acestuia; în industria zahărului, datorită pe de o parte reacției slab acide a sucului de difuziune și pe de altă parte reacției slab alcaline a sucului de saturație, pentru a nu micșora stabilitatea chimică a țevilor schimbătoarelor de căldură, acestea se confecționează din oțel carbon cu conținut scăzut de sulf și fosfor. Schimbătoare de căldură tubulare La schimbătoarele de căldură tubulare, elementele active de trandfer termic sunt țevi. În figura IX.5 se prezintă schema constructiv – funcțională a schimbătorului de căldură tubular. Se deosebesc următoarele componente: 1 – capac; 1’ – fund; 2, 2’ – racorduri în legătură cu spațiul intratubular; 3, 3’ – plăci tubulare; 4, 4’ – racorduri în legătură cu spațiul intertubular; 5 – fascicul de țevi; 6 – manta.
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
6
Fascicul de țevi (5) este montat la capete în orificii practicate în două plăci tubulare (3), (3’) și îmchis într -o manta (6) fixată etanș de plăcile tubulare, acoperită la ambele capete cu capac (1) și fund (1’). La cele două extremități ale fasciculului de țevi se formează astfel două camere – de distribuție și de colectare – delimintate de capac și respectiv fund. Cele două fluide între care se realizează schimbul termic se alimentează și se evacuează prin racorduri în legătură cu spațiul intertubular (4), (4’), respectiv racorduri în legătură cu spațiul intratubular (2), (2’). Se formează astfel două spații de circulație a fluidelor: unul între țevi și manta și altul în interiorul țevilor, împreună cu camerele de distribuție și de colectare.
Figura IX.5 – Schema schimbătorului de căldură tubular
Țevile se montează în placa tubulară în două variante ( figura IX.6): în hexagoane concentrice (a) sau în cercuri concentrice (b).
a
b
Figura IX.6 – Moduri de dispunere a țevilor în placa tubulară
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
7
Transferul termic se poate intensifica prin una din următoarele două variante: schimbător de căldură cu mai multe treceri – fluidul care circulă prin țevi parcurge de mai multe ori utilajul, trecând într- un sens și în sens contrar prin câte o fracțiune de țevile fasciculului. Dirijarea fluidului se face prin pereții despărțitori etanși. În figura IX.7 se prezintă două scheme ale unor astfel de schimbătoare de căldură. S-a figurat traseul fluidului care circulă prin spațiul intratubular, pentru un număr par (a) și impar (b) de treceri. Datorită dificultăților de etașare și tehnologice ce apar în cazul unui număr prea mare de treceri, acesta este limitat la șase, pentru un număr mai mare recurgându- se la soluția schimbătorului de căldură cu șicane; schimbător de căldură cu șicane - șicanele asigură uniformizarea curgerii fluidelor în spațiul intertubular, eliminarea zonelor de fluid stagnant sau cu viteze reduse de curgere și asigură participarea întregii suprafețe a fasciculului tubular la transferul de căldură. Șicanele se dispun transversal pe direcția de curgere a fluidului prin spațiul intertubular. De asemenea șicanele îndeplinesc și rolul de susținere și rigidizare a fasciculului tubular. În acest caz transferul de căldură pentru fluidul din spațiul intertubular se intensifică datorită creșterii vitezei de curgere și a turbulenței. Din considerente mecanice și de întreținere, pentru evitarea depunerii de crustă pe suprafețele de încălzire și pentru eliminarea eforturilor mecanice datorită dilatării termice a țevilor și mantalei, schimbătoarele de căldură pot fi prevăzute cu cap flotant, la care una dintre plăcile tubulare este fixată, iar cealaltă se poate deplasa în direcția dilatării țevilor.
a
b
Figura IX.7 – Tipuri de schimbătoare de căldură tubulare cu mai multe treceri
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
8
Principiul de funcționare a aparatului Schimbătoarele de căldură de tip „țeavă în țeavă” sunt incluse într-o grupă separată, cu toate că ele în realitate nu sunt decât schimbătoare de căldură simple, tubulare, în care fasciculul de țevi se compune dintr-o singură țeavă. Alegând diametrul țevii exterioare, se poate usor obține la aceste schimbătoare de căldură o suprafață mică a secțiunii transversale pentru spațiul dintre țevi și se poate ajunge la viteze înalte și la coeficienți mari de transfer de ambele părți ale țevii interioare. Prin aceasta consumul de agenți termici poate fi foarte mic. Schimbătoarele de căldură de tip „țeavă în țeavă” sunt cu contracurent și se pot utiliza nu numai ca răcitoare și condensatoare, ci și ca încălzitoare. În cazul când consumul de agenți termici este mare, schimbătoarele de căldură de tip „țeavă în țeavă” se compun din câteva secții racordate paralel. Vitezele înalte de circulație ale agenților termici împiedică depunerile de precipitate. Dacă condițiile exploatării nu impun curățirea spațiului din țeavă și dintre țevi, schimbătoarele de căldură se fac nedemontabile (fig. 1). Construirea este foarte simplă și consumul de metal, în comparație cu alte construcții de același tip, este minim.
Fig. 1
Dacă este necesară curățirea spațiului dintre țevi și pentru ca mantaua să fie confecționată din oțel carbon, construcția schimbătorului de căldură din metale scumpe (de exemplu oțeluri austenitice) se execută demontabilă (fig. 2). Țevile se recomandă a fi confecționate din: aluminiu, oțel, nichel, cupru, tungsten și metale refractare. Se fac cercetări pentru găsirea celor mai eficienți agenți termici și materiale pentru confecționarea țevilor astfel încât randamentul procesului de transfer termic să fie cât mai ridicat.
Fig. 2
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
9
Pentru micșorarea numărului de îmbinări, fiecare tronson al schimbătorului de căldură este format din elemente în formă de U. Flanșele capetelor țevilor interioare la fiecare tronson trebuie să fie și ele demontabile. Etanșarea la flanșe se asigură cu o garnitură, care în acelaș timp servește și la compensarea dilatărilor termice. Suprafața de schimb de căldură în aceste schimbătoare de căldură poate fi formată nu numai din țevi netede, ci și din țevi cu nervuri (fig. 3). Ca și în alte construcții, țevile cu nervuri se folosesc pentr u egalizarea condițiilor schimbului de căldură de ambele părți ale suprafeței de schimb de căldură. Lichidul mai vâscos, la care coeficientul de transfer este mai mic, circulă pe partea cu nervuri, adică în spațiile dintre țevi.
Fig. 3. Tipuri de țevi cu nervuri: a - cu nervuri longitudinale; b- cu nervuri elicoidale; c- cu nervuri radiale. .
În fig. 4. Este reprezentat un schimbător de căldură de tip „țeavă în țeavă” cu o suprafață de schimb de căldură prevăzut cu nervuri și care se folosește în industria petrolieră. Pentru mărirea compactității în locul îmbinării cu flanșe se folosesc îmbinări cu nisipuri.
Fig. 4.
Schimbătoarele de căldură de tip „țeavă în țeavă” sunt foarte potrivite pentru construirea încălzitoarelor din fontă silicioasă, ceramică, sticlă și alte materiale de același gen. Cămașa schimbătoarelor de căldură are un astfel de diametru, încât prin ea să treacă cu un joc minim capătul îngroșat al țevii.
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
10
Jocurile dintre țevi sunt etanșate de ambele părți cu garnituri, la care și bucșa fixă și bucșa de strângere se execută din două jumătăți. Ambele jumătăți ale fiecărei bucșe se sprijină pe patru șuruburi introduse în bosajele mantalei, după ce țeava a fost introdusă în manta. Flanșele care leagă coturile de țevi au o construcție obișnuită (fig. 5).
Fig. 5. Îmbinarea țevii din fontă silicioasă cu cămașă de oțel
Schimbătoarele de căldură de tip „țeavă în țeavă” sunt utilizabile mai ales în cazul unor consumuri mici și medii de agenți termici și constituie un tip modern de utilaj. Ele au o construcție relativ simplă și permit variația mărimii suprafeței de transfer prin adăugarea și eliminarea de elemente (fig. 6).
Fig. 6. Schema funcțională a schimbătorului de căldură de tip „țeavă în țeavă”: a- scimbător de căldură tubular; b - schimbător de căldură compact (cu așezarea țevilor în serpentină); H- înălțimea schimbătorului; D- diametrul serpentinei; L- lungimea țevilor; S- pasul serpentinei; d2e- diametrul țevii exterioare; d1e- diametrul țevii interioare (diametre exterioare); t1ˈ, t1” – temperaturile, inițială și finală, ale produsului încălzit sau răcit; t2 , t2” – temperaturile, inițială și finală, ale agentului termic.
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
11
La încălzirea unui lichid pe seama căldurii cedate de aburul saturat care condensează, este indicat ca lichidul să circule de jos în sus prin interiorul țevii, iar aburul (și condensatul) de sus în jos în spațiul inelar dintre cele două conducte, condensatul evacuându-se pe la partea inferioară prin intermediul unui separator de condensat. În acest sistem se realizează o circulație în contracurent. Aceasta se poate realiza și în cazul transferului de căldură între două lichide, când viteza lichidul ui care circulă de sus în jos trebuie să fie aleasă încât țeava să fie tot timpul plină (să existe curgere forțată). Dezavantajele schimbătoarelor de căldură de tip „țeavă în țeavă”: 1) consumul mare de metal la 1 m 2 de suprafață de schimb de căldură, în comparație cu alte tipuri de schimbătoare de căldură; 2) Dimensiuni mari de gabarit. Aceste dezavantaje sunt compensate din plin de productivitatea înaltă pe fiecare metru de suprafață și prin micșorarea suprafeței necesare de schimb de căldură. Instalația pentru pasteurizarea și sterilizarea produselor în vrac Pasteurizarea și sterilizarea produselor în vrac se aplică pentru produsele lichide (lapte, smântână, vin, bere, sucuri de fructe etc.) și vâscoase sau cu un conținut de particule mici (nectaruri, supe, sosuri, creme, deserturi). Pasteurizatoarele și sterilizatoarele pentru produse în vrac pot fi: cu acțiune indirectă: schimbătoare de căldură tubulare sau cu plăci, cu agent de încălzire abur sau apă caldă; cu acțiune directă: cu injecție sau infuzie de abur. Instalații cu schimbătoare de căldură tubulare Schimbătoarele de căldură tubulare se utilizează în componența instalațiilor de sterilizare a sucurilor sau a altor produse cu pulpă sau fibră. Astfel de schimbătoare de căldură sunt de tip „țeavă în țeavă”, cu două sau trei concentrice. Mai multe baterii de țevi pot fi utilizate pentru o instalație completă de pasteurizare sau sterilizare prevăzută cu zone de încălzire, regenerare și răcire. Într-o configurație cu două țevi concentrice, produsul circulă în interior, iar mediul de încălzire sau de răcire la exterior, cu excepția regenerării produs – produs. Într-o configurație cu trei țevi concentrice, produsul circulă prin secțiunea din mijloc, iar mediul în celelalte două, ceea ce asigură un transfer de căldură mult îmbunătățit. Caracterist ica esențială a configurației țeavă în țeavă o reprezintă „trecerea unică”, adică o singură trecere continuă de preîncălzire până la răcirea finală. Încălzirea produsului este mai uniformă decât în cazul circulației paralele de la schimbătoarele de căldură multitubulare. În figura IX.12 se prezintă schema instalației de pasteurizare Stork , utilizată la pasteurizarea sucurilor de fructe, nectarurilor de fructe și sucurilor de fructe concentrate cu particule mici. Componenta principală a instalației este ansamblul de două țevi concentrice. Produsul trece întotdeauna, în mod continuu și neted, prin țeava centrală. Țeava exterioară are bare de distanțare care ar putea să rețină fibre ce trebuie să rămână în produs. Instalația se compune din:
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
12
1 – răcitor 2 – zona de răcire 3 – zona de regenerare 4 – tub de menținere 5 – zona de recuperare 6 – zona de încălzire 7 – sistem de contrapresiune 8 – tanc de egalizare 9 – pompă.
al instalației este următorul: materia primă (sucul de fructe) se alimentează în tancul de egalizare (8), de unde se pompează (9) în prima zonă de încălzire (5), și anume zone de regenerare apă – produs. De aici produsul ajunge în zona de încălzire cu abur (6), unde se încălzește până la temperatura de pasteurizare. Produsul fierbinte se menține la temperatura de pasteurizare în tubul de menținere (4) și apoi trecut în zona de răcire (3) (regenerarea produs – apă) și zona de răcire finală (2) până la temperaturi finale de 10°C - 20°C. Deoarece capacitatea instalației este în general cu 5% - 10% mai mare decât capacitatea stației de umplere, este necesar un circuit de recirculare a surplusului de produs pasteurizat. Pe acest circuit se află un sistem de contrapresiune (7) care asigură fluxul cerut de stația de umplere. Modul de funcționare
Figura IX.12 – Schema instalației de pasteurizare Stork
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
13
Bazele protecției de muncă Caracteristicile de calitate ale unui produs sau ale unui grup de produse se prescriu în standarde, norme tehnice, caiete de sarcini, etc. Pe care orice producător trebuie să le respecte cu strictețe. Se consideră că un produs are calitate optimă atunci când sunt îndeplinite sarcinile pentru care este destinat, iar cheltuielile globale pentru realizarea și exploatarea lor sunt minime. Legea privind asigurarea și controlul calității prevede următoarele: produsele trebuie livrate numai după un control final efectuat de un personal calificat corespunzător; furnizorul răspunde de fiabilitatea produselor și are obligația de a urmări comportarea acestora în exploatare. Caracteristicile de calitate și metodele recomandate pentru controlul aparaturii chimice și petroliere, în diferite etape ale procesului de fabricație – montare și recepție sunt reglementate prin prescripții tehnice și instrucțiuni elaborate de către ISCIR sau prin standarde de stat. Conform prescripțiilor ISCIR C4-2004, verificarea recipientelor sub presiune în timpul construirii, montajului și reparării cuprinde: 1) controlul îndeplinirii condițiilor stabilite de ISCIR cu privire la verificarea și avizarea proiectelor de execuție; 2) controlul calității materialelor utilizate; 3) controlul calității îmbinărilor sudate; 4) controlul calității recipientelor asamblate. 1. Prescripțiile tehnice ISCIR prevăd următoarele condiții cu privire la realizarea proiectelor pentru construirea și repararea recipientelor sub presiune: Proiectele trebuiesc elaborate de unități de proiectare specializate, împuternicite de organele centrale și autorizate de ISCIR; Unitățile de proiectare autorizate trebuie să numească persoane de specialitate care să verifice proiectele în ceea ce privește concordanța cu prevederile prescripțiilor ISCIR și să avizeze din acest punct de vedere desenul tip de ansamblu care se anexează la cartea recipientului; Unitățile de proiectare autorizate sunt obligate să prezinte proiectele elaborate, respectiv desenele tip de ansamblu pentru a fi avizate de către ISCIR cu privire la respectarea rescripțiilor tehnice. Verificarea îndeplinirii acestor condiții face obiectul p rimei etape de control a recipientelor sub presiune. 2. Controlul calității materialelor utilizate Caracteristicile de calitate ale materialelor utilizate la fabricarea utilajelor sunt stabilite prin standarde de stat și atestate prin marcarea și prin cer tificatele de calitate care le însoțesc. La recepția materialelor de către utilizator, se verifică corespondența dintre caracteristicile de calitate înscrise în certificatul de calitate emis de producător. Pentru materialele ce pot suferi degradări în timp, verificarea calității se face atât la recepția lor, de către prpducător, cât și înainte de utilizator.
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
21
Controlul calității îmbinărilor sudate Complexitatea factorilor care intervin în procesul de sudare, a impus o mare diversitate de încercări și examinări pentru a urmări influența fiecărui factor, precum și influența globală a acestora. Aceste încercări au ca scop depistarea eventualelor defecte existente și aprecierea calității îmbinărilor. Calitatea îmbinărilor sudate prezintă un factor de echilibru hotărâtor al siguranței în exploatare. Pentru aprecierea calității îmbinărilor sudate pe baza rezultatelor controlului nedistructiv, sunt calitative de genul acceptare-respingere. Controlul calității recipientelor asamblate Conform prescripțiilor tehnice ISCIR C4 -2004, recipientele sub presiune se supun, după asamblare, următoarelor verificări și încercări: verificarea cărții recipientului; verificarea calității materialelor; verificarea aspectului și dimensiunilor; verificarea marcării; încercarea la presiune hidraulică. Cartea recipientului trebuie să cuprindă toate datele tehnice ale acestuia. Cartea recipientului cuprinde calculele de rezistență, condițiile tehnice și instrucțiunile de exploatare ale acestuia. Verificarea calității materialelor se face pentru fiecare eleme nt al recipientului, stabilindu- se dacă materialele corespund calitativ prescripțiilor din cartea recipentului, documentațiilor de execuție, standardelor și altor normative în vigoare. Verificarea marcării constă în a stabili dacă recipientul este prevăzut cu o placă de timbru, conform STAS conținând caracteristicile tehnice ale tuturor spațiilor de lucru și dacă sunt marcate prin poansonare lângă placa de timbru, denumirea întreprinderii constructoare, numărul de fabricație și anul fabricației recipientului. Încercarea de presiune hidraulică se execută cu apă sau aer la presiunea stabilită în proiect, astfel încât ridicarea și coborârea presiunii să se facă continuu și fărp șocuri. Durata de susținere la această probă va fi stabilită prin proiect, însă nu va fi mai mică de 10 minute. Încercarea de presiune hidraulică se consideră reușită dacă nu se constată: Deformări plastice viabile, fisuri sau crăpături ale elementelor recipientului; Picături sau scurgeri pe la îmbinările sudate în materialul de bază sau la îmbinările nedemontabile.
Verificările și încercările se execută de către organele ISCIR sau de către personal autorizat de ISCIR.
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
22
Bibliografie
1. Павлов К. Ф., Романков П.Г., Носков. А.А., Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1981 2. Стахеев. И.В. Основы проектирования процессов и аппаратов пищевых производств. Минск, 1972, 1975. 3. Чубик И.А., Маслов А.М., Теплофизические свойства пищевых продуктов и полуфабрикатов, М., 1972. 4. Дикис М. Я. Мальский А. Н. Технологическое оборудование консервных
заводов, М.
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a pasteurizatorului
Coala
23
I.
Calcul termic al aparatului
Se dă: Debitul masic al sucului de mere: G s.m. = 4 t/h;
Temperatura inițială a sucului de mere: t 2ˈ = t in = 20 °C ; Temperatura de pasteurizare: t p = 72 °C ; Temperatura apei fierbinti t=95°C ; Coeficientul de regenerare E=0,6 1. Determinăm temperatura sucului rece dupa incalzire in sectia de regenerare.
E( )=20+0,6(72-20)=51,2 Diferența de temperatură în regenerator: ( ) Temperatura sucului cald la ieșire din regenerator: t 2+
2.
3.
Schema curenților în regenerator:
t
F
suc fierbinte suc rece Sectia de pasterizare si regenerare a pasteorizariii Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Coala
14
Astfel cum:
4. Determinăm
conform formulei mediei aritmetice:
5. Determinăm temperaturile medii ale curenților: a. Temperatura medie a sucului rece:
Pentru sucul de mere la această temperatură determinăm coeficientul viscozității dinamice și coeficientul conductivității termice , (conform [3], Tab. 223 pag. 142 și Fig. 38 pag. 146):
b. Capacitatea termica se va determina conform formulei:
c. Densitatea sucului de mere:
d. Temperatura medie a sucului fierbinte:
Pentru sucul de mere la această temperatură determinăm coeficientul viscozității dinamice μ și coeficientul conductivității termice λ, (conform [3], Tab. 223 pag. 142 și Fig. 38 pag. 146):
6. Calculul debitului total de căldură pentru încălzire până la temperatura de pasteurizare:
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteurizare si regenerare a
Coala
pasteorizatorului
15
unde: Qr – cantitatea de căldură, transmisă secției de reginerare, [W, kW ]; Q p – debitul de căldură necesar pentru încălzirea secției de pasteurizare, [ W, kW ];
90 ( ) ( )
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteorizare si regenerare a
Coala
pasteorizatorului
16
Alegem cu aproximație modelul schimbătorului de căldură TT-38 (din [2], pag. 72), cu următorii parametri: Diametrul țevilor, mm exterior interior Lungimea țevii exterioare, mm Suprafața schimbului de căldură, m2
76x4 38x2,5 3000-6000 0,358; 0,716
Calculăm coeficientul total de transfer al căldurii pentru procesul de regenerare:
1.
Determinăm viteza de circulare a sucului prin țeavă (conform [4] pag. 459)
a.
unde:
QV – debitul volumic al sucului de mere, [
];
d – diametrul țevilor prin care curge sucul, [m];
b.
Calculăm criteriul lui Reynolds pentru sucul rece:
regimul de curgere turbulent c.
Calculăm criteriul lui Prandtle pentru sucul rece:
Secția de pasterizare si regenerare a pasteorizatorului Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Coala
17
d. Calculăm criteriul lui Prandtl pentru temperatura peretelui:
Calculăm temperatura peretelui:
Determinăm vâscozitatea dinamică a sucului de mere la temperatura peretelui, (conform [ 3], Tab. 223 pag. 142 și Fig. 38 pag. 146):
Determinăm raportul
e.
f. Determinăm coeficientul Nusselt, pentru regimul turbulent (conform [1], pag. 156):
g.
Calculăm coeficientul parțial de transfer al sucului rece:
h.
Calculăm criteriul lui Reynolds pentru sucul fierbinte:
regimul de curgere turbulent i.
Calculăm criteriul lui Prandtle pentru sucul fierbinte:
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteorizare si regenerare a
Coala
pasteorizatorului
18
Determinăm raportul
j.
k.
Determinăm coeficientul lui Nusselt, pentru regimul turbulent:
l.
Calculăm coeficientul parțial de transfer al sucului fierbinte:
m.
Calculăm coeficientul total de transfer de căldură pentru regenerator:
∑ unde:
∑ suma rezistențelor materialelor din care este confecționată conducta (inclusiv
materialul țevii, izolația, rugină, etc.);
Să presupunem că țevile sunt confecționate din oțel inoxidabil, și sunt lipsite de impurități, atunci:
unde:
grosimea peretelui țevii (izolație, etc.), ; coeficientul conductivității termice, ; [m]
[W/mK]
2.
Calculăm suprafața secției de regenerare:
unde:
Δt r – diferența medie a temperaturii în regenerator, [°C];
Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Secția de pasteorizare si regenerare a
Coala
pasteorizatorului
19
( ) a.
Determinăm lungimea totală a țevilor:
b. Numărul elementelor țevilor coaxiale:
unde:
l – lungimea țevilor exterioare, [m].
Secția de pasterizare si regenerare a pasteorizatorului Mod
Coala
№ Document
Semnăt .
Data
Coala
20
