в) Определение объема кристаллизатора
Объем кристаллизатора V (в м3) определяется по формуле-
От |
(395) |
V = |
0,8га |
’ |
где G— количество исходного раствора, м3; |
|
т — время кристаллизации, ч; |
|
га— число кристаллизаторов, работающих последовательно; |
0,8— коэффициент заполнения кристаллизатора раствором. |
Величину т определяют экспериментально.
Теплообменные устройства кристаллизаторов рассчитывают теми методами, которые описаны в главе X.
П р и м е р . Насыщенный при 70° С раствор сахарозы ох лаждается в кристаллизаторе до 30° С без удаления воды.
1. Определить массу кристаллов сахара, которые при этом
|
|
|
|
|
|
|
|
выделяются на каждые 100 кг исходного раствора. |
|
2. |
Найти |
количество |
тепла, которое должно быть отведе |
но на каждые 100 кг раствора. |
|
нахо |
Р е ш е н и е . |
По |
таблице растворимости сахарозы * |
дим, что в насыщенном |
растворе |
при 70° С на 1 часть |
воды |
приходится 3,271 |
кг сахарозы, а при 30° С — 2,175 кг сахарозы. |
В |
100 кг |
исходного |
раствора |
будет содержаться |
воды |
100: |
(3,271 + 1) = 23,4 |
кг, |
а сахарозы 76,6 кг. |
|
Так как сахароза |
не |
образует |
кристаллогидратов, то это |
количество воды будет содержаться и в конечном маточном
растворе. |
в нем будет |
содержаться |
23,4-2,175 = 51 |
кг. |
Сахарозы же |
Следовательно, из раствора образуется кристаллов 76,6— |
—51 = 25,6 кг. |
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, получены все необходимые данные для со |
ставления теплового |
баланса: |
GH= 1 0 0 |
кг; GKp = 25,6 |
кг;. |
GM= 100—25,6 = |
74,4 |
кг. |
|
|
|
|
|
Приход тепла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ql = бНСд tg |
, |
|
|
|
Теплоемкость |
раствора сахарозы |
может быть определена |
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
с = 4,2 — 0,0239В кДж/(кг-К), |
|
|
где В — концентрация сухих веществ в растворе, |
% масс. |
|
В исходном продукте концентрация сахарозы |
будет равна. |
3,271
—-100 = 76,6 о/0.
Следовательно, теплоемкость раствора
Сд = 4,2 — 0,0239-76,6 = 2,37 кДж/(кг-К).
Приход тепла
Qi = 100-2,37-70 = 16550 кДж.
Теплота кристаллизации сахарозы незначительна и в рас чете может не учитываться. Таким образом, приход тепла бу дет 16550 кДж.
* |
С и л и н П. М. Технология сахара. «Пищевая промышленность», М., |
1967, |
624 с. |
Определим расходную часть баланса. |
Найдем тепло, уходя* |
щее с маточным раствором. В |
нем содержится сахарозы 51 кг, |
а общая масса его GM= 74,4 кг. Следовательно, массовый % |
сахарозы в нем |
В = 51 : 74,4-100=68,5% . |
Теплоемкость |
раствора |
см = |
4,2-0,0239-68,5 = |
=2,56 кДж/(кг-К).
Тепло, уносимое маточным раствором,
QM= 74,4-2,56-30 = 5700 кДж.
Количество тепла, уносимое кристаллами,
Qkp — GKp скр t^p = 25,6-2,8-30 = 2160 кДж,
где скр= 2,8 кДж/(кг-К).
Приход тепла больше расхода тепла. Избыток тепла со ставляет 16550— (2160+5700) =8640 кДж.
Это количество тепла должно быть отведено охлаждающей водой из кристаллизатора на каждые 100 кг поступившего раствора.
|
|
|
ПРИЛОЖЕНИЯ |
|
|
|
|
П р и л о ж е н и е I |
Термодинамические |
свойства |
водяного |
пара |
|
|
|
|
(по М. П. Вукаловичу) |
|
|
|
Давление р |
Темпера Плотность |
Энтальпия пара i |
Теплота парообра |
|
|
|
тура, |
пара, р |
|
|
зования, г |
|
кг/сма |
кПа |
t°C |
кг/м3 |
ккал/кг |
кДж /кг |
ккал/кг |
кД ж /кг |
|
|
|
|
0,01 |
0,98 |
6,7 |
0,0076 |
600,2 |
2512,9 |
593,5 |
2484,9 |
|
0,05 |
4,90 |
32,5 |
0,0348 |
611,5 |
2560,2 |
578,9 |
2423,7 |
|
0,1 |
9,81 |
45,4 |
0,0669 |
617,0 |
2583,3 |
571,6 |
2393,2 |
|
0,2 |
19,61 |
59,7 |
0,1284 |
623,1 |
2608,8 |
563,4 |
2358,8 |
|
0 ,5 |
49,03 |
80,9 |
0,3031 |
631,6 |
2644,4 |
550,7 |
2305,7 |
|
1,0 |
98,07 |
99,1 |
0,5797 |
638,8 |
2674,5 |
539,6 |
2259,2 |
|
1,1 |
107,87 |
101,8 |
0,6337 |
639,8 |
2678,7 |
537,9 |
2252,1 |
|
1,2 |
117,68 |
104,2 |
0,6873 |
640,7 |
2682,5 |
536,3 |
2245,4 |
|
1,3 |
127,49 |
106,6 |
0,7407 |
641,6 |
2686,2 |
534,9 |
2239,5 |
|
1,4 |
137,29 |
108,7 |
0,7943 |
642,3 |
2689,2 |
533,4 |
2233,2 |
' |
1,5 |
147,1 |
110,8 |
0,8467 |
643,1 |
2692,5 |
532,1 |
2277,8 |
1.6 |
156,9 |
112,7 |
0,9001 |
643,8 |
2695,5 |
530,8 |
2222,4 |
|
1,7 |
166,7 |
114,6 |
0,9524 |
644,5 |
2698,4 |
529,7 |
2217,7 |
|
1,8 |
176,5 |
116,3 |
1,0046 |
645,1 |
2700,9 |
528,5 |
2212,7 |
|
1.9 |
186,3 |
118,0 |
1,057 |
645,7 |
2703,4 |
527,4 |
2208,1 |
|
2,0 |
196,1 |
119,6 |
1,109 |
646,3 |
2705,9 |
526,4 |
2203,9 |
|
2,5 |
245,2 |
126,8 |
1,367 |
648,7 |
2716,0 |
521,5 |
2183,4 |
|
3,0 |
294,2 |
132,9 |
1,621 |
650,7 |
2724,3 |
517,3 |
2165,8 |
|
3,5 |
343,2 |
138,2 |
1,873 |
652,4 |
2731,0 |
513,5 |
2149,9 |
|
4,0 |
392,3 |
142,9 |
2,124 |
653,9 |
2737,7 |
510,2 |
2136,1 |
|
5 ,0 |
490,3 |
151,1 |
2,620 |
656,3 |
2747,8 |
504,2 |
2111,0 |
|
6,0 |
588,4 |
158,1 |
3,111 |
658,3 |
2756,2 |
498,9 |
2088,8 |
|
7,0 |
686,5 |
164,2 |
3,600 |
659,9 |
2762,9 |
494,2 |
2069,1 |
|
8,0 |
784,6 |
169,6 |
4,085 |
661,2 |
2768,3 |
489,8 |
2050,8 |
|
9,0 |
882,6 |
174,5 |
4,568 |
662,3 |
2772,9 |
485,8 |
2033,9 |
|
10,0 |
980,7 |
179,0 |
5,051 |
663,3 |
2777,1 |
482,1 |
2018,5 |
|
П р и л о ж е н и е II Физические свойства водяного пара на линии насыщения
t, ° с |
р-чо—?. |
С, |
Я.-102, |
11-10', |
V-10®, |
Рг |
Па |
кДж.'(кг-К) |
Вт/(м-К) |
Па-с |
м2/с |
100 |
1,01 |
2,1 3 5 |
2,372 |
11,97 |
2 0 |
,0 2 |
1,08 |
п о |
1,43 |
2,1 7 7 |
2 ,4 8 9 |
12,46 |
15,07 |
1,09 |
120 |
1,98 |
2 ,2 0 6 |
2 ,5 9 3 |
12,85 |
11,46 |
1,09 |
130 |
2 ,7 0 |
2,2 5 7 |
2 ,6 8 6 |
13,24 |
8,8 5 |
1,11 |
140 |
3,61 |
2,3 1 5 |
2,791 |
13,54 |
6 |
,8 9 |
1,12 |
150 |
4 ,7 6 |
2,3 9 5 |
2 ,8 8 4 |
13,93 |
5 |
,4 7 |
1,16 |
160 |
6 ,1 8 |
2 ,4 7 9 |
3,012 |
14,32 |
4 ,3 9 |
1,18 |
170 |
7 ,9 2 |
2,5 8 3 |
3,128 |
14,72 |
3 ,5 7 |
1,21 |
180 |
10,03 |
2 ,7 0 9 |
3 ,2 6 8 |
15,11 |
2 |
,9 3 |
1,25 |
190 |
12,55 |
2 ,8 5 6 |
3,419 |
15,60 |
2 ,4 4 |
1,30 |
200 |
15,55 |
3,0 2 3 |
3 ,5 4 7 |
15,99 |
2 |
,0 3 |
1,36 |
|
|
П р и л о ж е н и е III |
Физические свойства воды |
|
|
|
|
С, |
|
|
% |
|
|
1, °с |
Р, |
|
|
|
|
|
V-10«, |
Рг |
кг/ м3 |
ккал/ |
кД ж / |
|
ккал/ |
|
М2/С |
|
|
|
Вт/(м-К) |
|
|
|
|
( кг-К) |
(кг-К) |
|
(м-ч-К) |
|
|
0 |
999,8 |
1,012 |
4 ,2 3 7 |
|
0,474 |
0,551 |
1,790 |
13,7 |
5 |
99 9 ,7 |
1,009 |
4 ,2 2 4 |
|
0 ,4 8 4 |
0 ,5 6 3 |
1,540 |
11,3 |
10 |
9 9 9 ,6 |
1,006 |
4,2 1 2 |
|
0 ,4 9 4 |
0,575 |
1,300 |
9 ,5 6 |
15 |
9 9 8 ,9 |
1,005 |
4 ,2 0 8 |
|
0 ,5 0 4 |
0 ,5 8 6 |
1,100 |
8 ,1 5 |
20 |
9 9 8 ,2 |
1,004 |
4 ,2 0 4 |
|
0,515 |
0 ,5 9 9 |
1,000 |
7 , 0 6 - |
25 |
9 9 6 ,9 |
1,004 |
4 ,2 0 4 |
|
0 ,5 2 3 |
0 ,6 0 8 |
0 ,9 1 0 |
6 ,2 0 |
30 |
9 9 5 ,6 |
1,003 |
4 ,1 9 9 |
|
0,531 |
0,618 |
0,805 |
5 ,5 0 |
35 |
993,9 |
1,003 |
4 ,1 9 9 |
|
0 ,5 3 8 |
0 ,6 2 6 |
0,720 |
4 ,8 5 |
40 |
992,2 |
1,003 |
4 ,1 9 9 |
|
0,545 |
0,634 |
0,6 5 9 |
4 ,3 0 |
45 |
990,1 |
1,003 |
4 ,1 9 9 |
|
0,551 |
0,641 |
0,615 |
3 ,9 0 |
50 |
9 8 8 ,0 |
1,003 |
4 ,1 9 9 |
|
0,557 |
0,-648 |
0,5 5 6 |
3 ,5 6 |
55 |
98 5 ,6 |
1,003 |
4 ,1 9 9 |
|
0,562 |
0 ,6 5 4 |
0,515 |
3 ,2 5 |
60 |
983,2 |
1,004 |
4,2 0 4 |
|
0 ,5 6 7 |
0 ,6 5 9 |
0 ,4 7 9 |
3 ,0 0 |
65 |
980,5 |
1,005 |
4,208 |
|
0,571 |
0 ,6 6 4 |
0,445 |
2 ,7 5 |
70 |
9 7 7 ,7 |
1,006 |
4 ,2 1 2 |
|
0,5 7 4 |
0,668 |
0,415 |
2 ,5 6 |
75 |
974,8 |
1,006 |
4,212 |
|
0 ,5 7 7 |
0,671 |
0,385 |
2 ,3 5 |
80 |
9 7 1 ,8 |
1,007 |
4 ,2 1 6 |
|
0,580 |
0,674 |
0 ,3 6 6 |
2 ,2 3 |
85 |
968,5 |
1,008 |
4 ,2 2 0 |
' |
0 ,5 8 3 |
0,6 7 8 |
0,3 4 7 |
2 ,1 0 |
90 |
965,3 |
1,009 |
4 ,2 2 4 |
|
0,585 |
0 ,6 8 0 |
0,326 |
1 ,9 5 |
95 |
961,8 |
1,009 |
4 ,2 2 4 |
|
0 ,5 8 6 |
0,682 |
0 ,3 1 0 |
1,85 |
100 |
9 5 8 ,3 |
1,010 |
4 ,2 2 9 |
|
0 ,5 8 7 |
0,683 |
0,295 |
1,75 |
ПО |
951,0 |
1,012 |
4,2 3 7 |
|
0,5 8 9 |
0,685 |
0 ,2 6 8 |
1,58 |
120 |
943,1 |
1,015 |
4 ,2 5 0 |
|
0 ,5 9 0 |
0 ,6 8 6 |
0 ,2 4 4 |
1,43 |
130 |
934,8 |
1,020 |
4,271 |
|
0 ,5 9 0 |
0 ,6 8 6 |
0 ,2 2 6 |
1,32 |
140 |
926,1 |
1,025 |
4,291 |
|
0,589 |
0,685 |
0 ,2 1 2 |
1,23 |
|
П р и л о ж е н и е |
IV Физические свойства сухого воздуха |
|
|
|
при р = 760 мм рт. ст. = |
98 кПа |
|
|
t, °с |
р, кг/м3 |
кДж/ |
Я-102, |
а • 10е, |
р-10«, |
v-10*, |
Рг |
Вт/(м-К) |
м2/с |
П а с |
м2/с |
|
|
(кг-К) |
|
|
|
|
|
- 2 0 |
1,395 |
1,009 |
2,28 |
16,2 |
16,2 |
12,79 |
0,716 |
— 10 |
1,342 |
1,009 |
2,36 |
17,4 |
16,7 |
12,43 |
0,712 |
0 |
1,293 |
1,005 |
2,44 |
18,8 |
17,2 |
13,28 |
0,707 |
10 |
1,247 |
1,005 |
2,51 |
20,0 |
17,6 |
14,16 |
0,705 |
20 |
1,205 |
1,005 |
2,59 |
21,4 |
18,1 |
15,06 |
0,703 |
30 |
1,165 |
1,005 |
2,67 |
22,9 |
18,6 |
16,00 |
0,701 |
40 |
1,128 |
1,005 |
2,76 |
24,3 |
19,1 |
16,96 |
0,699 |
50 |
1,093 |
1,005 |
2,83 |
25,7 |
19,6 |
17,95 |
0,698 |
60 |
1,060 |
1,005 |
2,90 |
27,2 |
20,1 |
18,97 |
0,696 |
70 |
1,029 |
1,009 |
2,96 |
28,6 |
20,6 |
20,02 |
0,694 |
80 |
1,000 |
1,009 |
3,05 |
30,2 |
21,1 |
21,09 |
0,692 |
90 |
0,972 |
1,009 |
3,13 |
31,9 |
21,5 |
22,10 |
0,690 |
100 |
0,946 |
1,009 |
3,21 |
33,6 |
21,9 |
23,13 |
0,688 |
120 |
0,898 |
1,009 |
3,34 |
36,8 |
22,8 |
25,45 |
0,686 |
140 |
0,854 |
1,013 |
3,49 |
40,3 |
23,7 |
27,80 |
0,684 |
160 |
0,815 |
1,017 |
3,64 |
43,9 |
24,5 |
30,09 |
0,682 |
180 |
0,779 |
1,022 |
3,78 |
47,5 |
25,3 |
32,49 |
0,681 |
П р и л о ж е н и е V Теплофизические свойства томатопродуктов
Теплопроводность, Вт/(м-К), Плотность, кг/м3,
Динамическая вязкость, Па-с, Теплоемкость, Дж/(кг-К), Физико-химическая депрессия, °С,
Поверхностное натяжение, Н/м,
^ = ( 5 2 8 — 4 , 0 4 - 5 + 2 , 0 5 t) • 1 0 - 3; р = 1 0 1 6 , 7 6 + 4 , 4 b —0,53t;
[Л =0,0199 В2,94
с = 4228,7— 20,9 В—10,88 t\ Дф.х= 0 , 0 2 5 В и ро,Х7.
о = ( 7 4 , 3 — 1 , 2 5 -В—0 , 1 9 / ) • 10 —3,
где В — содержание сухих веществ, % масс; Р — давление, Па;
t— температура, °С. |
|
|
|
|
П р и л о ж е н и е VI |
Теплофизические свойства продуктов пивоваренного |
|
|
производства |
|
|
|
Наименование продуктов |
|
р, кг/м3 |
с, |
я, |
а -10*, |
t, °С |
кДж/( кг-К) |
Вт/ ( м- К) |
м2/с |
|
П и в о Л е н и н г р а д с к о е |
|
|
Заторная масса |
40 |
1097 |
3,569 |
0,41 |
0,105 |
|
80 |
1097 |
3,646 |
0,456 |
0,114 |
Сусло неохмеленное |
50 |
1072 |
3,671 |
0,56 |
0,142 |
Сусло охмеленное |
80 |
1056 |
3,726 |
0,583 |
0,149 |
50 |
1072 |
3,679 |
0,57 |
0,144 |
Готовое пиво |
80 |
1056 |
3,73 |
0,605 |
0,154 |
50 |
1020 |
3,86 |
0,55 |
0,14 |
|
80 |
1020 |
3,873 |
0,579 |
0,146 |
