18
CUPRINS CAPITOLUL I – DOCUMENTAREA DE PROIECTARE 1.) Alegerea schemei tehnologica in bloc de obţinere a vinului alb şi de scrierea succinta a operaţiilor. 2.) Schimbatoare de caldură cu plăci; particularităţi constructive şi funcţionale. 3.) Instalaţia de pasteurizare a vinului. CAPITOLUL II – CALCULUL DE PROIECTARE 1.) Bilanţul de materiale cu determinarea debitelor de materiale in circulaţie. 2.) Bilanţul termic pentru cele 3 zone cu determinartea debitelor de agenţi termici. 3. ) Calculul termic. 3.1.) Calculul coeficienţilor totali de transfer de caldura pe zone. 3.2. ) Determinarea ariei suprafeţei de transfer termic pe zone şi a numarului de plăci pe zone. 3.3.) Calculul de dimensionare : schimbător de caldură cu placi serpentina de menţinere si diametrele racordurilor .

Proiect Operatii

Embed Size (px)

DESCRIPTION

pasteurizarea vinului,ugal

Citation preview

CUPRINS

CAPITOLUL I DOCUMENTAREA DE PROIECTARE1.) Alegerea schemei tehnologica in bloc de obinere a vinului alb i de scrierea succinta a operaiilor.2.) Schimbatoare de caldur cu plci; particulariti constructive i funcionale.3.) Instalaia de pasteurizare a vinului.

CAPITOLUL II CALCULUL DE PROIECTARE1.) Bilanul de materiale cu determinarea debitelor de materiale in circulaie.2.) Bilanul termic pentru cele 3 zone cu determinartea debitelor de ageni termici.3. ) Calculul termic. 3.1.) Calculul coeficienilor totali de transfer de caldura pe zone. 3.2. ) Determinarea ariei suprafeei de transfer termic pe zone i a numarului de plci pe zone. 3.3.) Calculul de dimensionare : schimbtor de caldur cu placi serpentina de meninere si diametrele racordurilor .

CAPITOLUL III1. ) Schema tehnologic bloc.2.) Schema instalaiei de pasteurizare proiectat cu evidenierea circulatiei fluidelor.3.) Diagrama Sankey.

Tema (n=17)

S se proiecteze instalaia de pasteurizare must i vin tip IPV -100(produs pasteurizat ,este vin alb sec) cunoscnd urmtoarele elemente: Componena instalaiei:-schimbtor de cldur cu plci cu 3 zone i serpentin de meninere. Debitul de vin dulce - 8890 + 30 * 17 = 9400 L/h Temperatura iniial a vinului: - t1=10C Temperatura de pasteurizare :- tp= 90 C Temperatura de iesire a vinului din schimbatorul de caldura:- t4= 10C Temperatura de intrare a apei calde:- ta1=91,3 + 0,1* 17 =93C Temperatura de intrare a apei reci:- tai=11,3 + 0,1* 17=13C Coeficientul de recuperare a calduri :- E=90% Conductibilitatea termica a otelului inoxidabil:-=17,5 W/(m*k) Diametrul exterior a table:- de X =38 * 2 mm

CAPITOLUL I

1.Schema tehnologica in bloc de obtinere a vinurilor albe .

2. Schimbatoare de caldur cu plci :particulariti constructive i funcionale.

Aceste aparate sunt realizate prin imbinarea de placi care realizeaza intre ele spatii prin care circula agentii care schimba caldura. Acesti agenti ocupa alternativ spatiile dintre placile schimbatorului de caldura, astfel incat sa nu se amestece intre ei. In consecinta, spatiile dintre placi trebuie sa fie etansate fata de exterior si fata de spatiile in care se gasc alti agenti. De asemenea sistemul de etansare trebuie sa permita trecerea agentilor dintr-un spatiu in altul, uneori prin traversarea spatiilor destinate altor agenti. Aceste schimbatoare trebuie sa aiba cel putin doua placi, ca in cazul unor tipuri de vaporizatoare.Exista patru variante tehnologice de realizare a schimbatoarelor de caldura cu placi: Cu placi si garnituri demontabile Cu placi sudate Cu placi brazate Cu placi avand circuite imprimate

Schimbatoarele de caldura cu placi sunt utilizate la scara larga in industria produselor vegetale: pentru tratarea termica a vinurilor, pentru pasteurizarea berii si a sucurilor de fructe.Acestea prezinta anumite caracteristici:

Coeficientul total de transfer de caldura ridicat; Realizeaza economic un grad inalt de recuperare a caldurii 60-70% ceea ce duce si la micsorarea diferentei de temperature intre cele doua fluide care trec prin aparat; Constructie compacta pentru suprafete mari de schimb de caldura; Satisface cele mai exigente conditii de igiena, curatirea este simpla; Automatizarea nu este mai complicate decat la alte tipuri de schimbatoare de caldura; Cheltuielile cu investitiile nu sunt mai mari decat la schimbatoarele multitubulare de aceeasi marime, dar schimbul se realizeaza in conditii bune, iar constructia si exploatarea sunt mai simple.Particularitati constructive si functionale

Schimbatorul de caldura este alcatuit dintr-un numar de placi metalice, montate in serie, asezate pe un cadru metallic si stranse cu un dispozitiv de strangere.

Componente: Placa de lucru Bara Suport Placa de strangere Surub Garnitura de cauciuc Picior sprijin Orificiu de trecere superior Placa de sfarsit de zona Orificiu de trecere inferior RecordAcestea se pot clasifica dupa mai multe criterii: Dupa profilul placilor: Placi cu canale in forma de spirala sau zig-zag Placi cu flux unic Placi plane cu elemente pentru creearea turbulenteiAlte criterii:a.)Functionalitate : Placi curente de lucru Placi intermediare Placi de depozitare Placi finaleb.)Dispunerea garniturilor de etansare: placi cu etansare unilaterala placi cu etansare bilateralac.)Pozitia relative a garniturilor de etansare: de stanga de dreaptad.)Intrarea, iesirea si directia curentului cu directie diagonala a curentului cu directie rectilinie a curentuluiPlacile cu canale sunt primele tipuri de placi construite si aplicate industrial. Canalele erau formate prin frezare, iar intre doua placi se intercaleaza cate o placa neteda; garniturile de cauciuc sunt bilaterale.Placa de tip ASTRA are pe suprafata ei stantate santuri longitudinale care formeaza canale inguste cate trei in trei scurgeri. Placile au imprimate santuri pe ambele fete, iar intre placi se intercaleaza cate o placa neteda. Fluidul care ajunge in spatial dintre placi se distribuie pe o scurgere in trei canale inguste si paralele, se deplaseaza de-a lungul placii dupa care se intoarce la 180 si intra in a doua scurgere, apoi in a treia, care este in legatura cu orificiul de evacuare.Placa de tip FENIR este alcatuita din doua jumatati stantate din otel inoxidabil unite prin sudura. Sunt placi cu etansietate bilaterala. Aceasta prezinta coeficienti de transfer termic redusi.

Placa Alfa-Laval se construieste din otel inoxidabil si are pe suprafata placii proieminente triunghiulare obtinute prin stantare.

Placile de tip zig-zag-flow au pe suprafata stantate proeminente line, cu inclinare de la dreapta spre stanga pe jumatatea superioara si de la stanga spre dreapta pe jumatatea inferioara. La montare, placa imediat urmatoare se aseaza intoarsa la 180, ceea ce face ca actiunea de turbulenta sa fie puternica si determina coeficienti de transfer termic mari. Aceasta placa face parte din categoria placilor cu retea. Daca in constructiile de placi descries anterior, elementele de turbulenta fac parte din suprafata de transfer termic, la placile cu elemente intercalate, functiile de transfer de caldura si de turbulenta sunt realizate de elemente separate.Placile de tip Multi-Pass au intre placile plane intercalate elemente care datorita efectului de turbulenta creat, maresc intensitatea transferului termic, indeplinind in acelasi timp si rolul de garniture. Forma placilor si a elementelor intercalate este redata in figura de mai jos.Placile plane se construiesc din otel inoxidabil, iar elementele de turbulenta pot fi din materiale plastice sau metalice. Aceste placi prezinta avantaje in exploatare, deoarece suprafetele de schimb termic pe care pot sa apara arsuri se pot curata usor, iar elementele de turbulenta in functionare avand in general o temperature egala cu temperature medie a lichidului.Aceste placi prezinta dezavantaj consumului suplimentar de material necesar pentru constructia elementelor de turbulenta.

Schimbatoarele cu placi si garnituri demontabilePlacile intre care se introduc garniturile, se monteaza impreuna intre o placa de baza si una mobila. Placile pot sa fie demontate in vederea curatarii. Fixarea placilor se realizeaza cu ajutorul unor tiranti. Din punct de vedere hidraulic se pot realiza curgeri in contracurent sau in echicurent.Materialele din care se realizeaza placile depind de natura agentilor de lucru, iar cele mai utilizate sunt: oteluri inoxidabile; aliaje de aluminiu; aliaje de titan; aliaje cupru-nichel.Grosimea placilor poate sa varieze intre 0,61,1 mm, sau chiar mai mult. Pentru garnituri se pot utiliza de asemenea mai multe materiale in functie de temperaturile de lucru: nitril (tmax = 110C); butil (tmax = 135C); etilen-propilen (tmax = 155C); Viton (tmax = 190C);Domeniul temperaturilor de lucru pentru aceste aparate poate sa varieze intre 50+190C.Presiunile nominale maxime de lucru pot sa ajunga pana la 1620 bar, iar diferenta maxima dintre presiunile circuitelor poate sa ajunga pana la 912 bar si in mod exceptional la 20 bar.

Schimbatoarele cu placi sudate au placile asamblate nedemontabil prin sudare. Din aceasta categorie fac parte: placile dulapurilor de congelare, realizate din profile de aluminiu sudate, pentru a forma platanele pe care se pastreaza produse si canalele de curgere pentru agentul frigorific care vaporizeaza; schimbatoarele de caldura realizate din placi ambutisate si sudate pentru a se asigura rezistenta mecanica si curgerea agentilor, de regula in contracurent. Presiunile nominale maxime pot sa ajunga pana la 3040 bar, iar domeniul de temperaturi intre care pot sa lucreze este de 200+200 C.Schimbatoarele cu placi brazate sunt realizate cu placi din otel inoxidabil asamblate prin brazare (lipire) cu ajutorul unui aliaj pe baza de cupru, in cuptoare sub vid. Ansamblul schimbatoarelor de caldura de acest tip este prezentat in figura 4. Se pot utiliza ca vaporizatoare sau ca schimbatoare interne de caldura, dar numai pentru agenti curati, deoarece nu se pot curata decat prin spalare chimica.Schimbatoarele de caldura cu placi avand circuite imprimate sunt realizate din placi metalice plane, avand gravate pe suprafata circuite fine (cca. 1 mm), prin metode chimice. Placile sunt asamblate in blocuri prin incalzire si presare, procedeu denumit si sudare sub presiune. Canalele sunt legate la doua perechi de colectoare, pentru a forma doua circuite separate. Din aceste placi se pot realiza condensatoare si vaporizatoare foarte compacte.

3. Instalatii de pasteurizare a vinului .

Instalaiile de pasteurizare a vinului urmresc n general stabilizarea microbiologic a vinului printr-un tratament termic la circa 70C timp de 30-60 s (15-30 U.P), cu o reducere de cteva grade (de exemplu 5C) pentru vinurile alcoolice i cu pH cobort (2-5 U.P) i invers, cu o mrire a temperaturii cu cteva grade (5C) pentru vinurile mai puin alcoolice i cu pH ridicat (70-150 U.P). Pasteurizarea n schimbtoare de cldur cu plci, prin care vinul circul n contracurent cu agentul termic, este procedeul cel mai rspndit n practica vinicol.Pasteurizatorul cu o singur zon se folosete cnd, de exemplu, vinul se nclzete la 50...55C n vederea mbutelierii lui la cald.Pasteurizatorul cu dou zone realizeaz prenclzirea vinului prin recuperare de cldur de la vinul pasteurizat n prima zon i pasteurizarea cu ap cald sau abur n zona a 2-a.Pasteurizatorul cu trei zone are primele dou zone similare cu cel precedent i^n plu, nc un sector de rcire cu ap rece a vinului pasteurizat.Pasteurizatorul cu patru zone, fa de precedentul, este prevzut cu nc o zon pentru meninerea temperaturii vinului la nivelul dobndit n sectorul de pasteurizare.Schimbtorul de cldur cu cinci sau ase zone are primele patru zone similare celui precedent i, n plus, mai dispune de o zon pentru refrigerare n vederea detartrrii i, respectiv, nc o zon pentru recuperarea frigoriilor. n continuare este prezentat principiul de funcionare pentru cteva instalaii de pasteurizare din industria vinului, de construcie Tehnofrig.

Instalaia de pasteurizare must i vin tip IPV-100 are n componen urmtoarele utilaje: schimbtor de cldur cu plci cu patru zone de lucru, vas de alimentare cu flotor, filtru de vin i de abur, ventile pneumatice, pompe centrifuge pentru alimentare cu vin i cu ap cald, instalaie de preparare a apei calde, instalaie de automatizare, instalaie de obinere a aerului comprimat, msur i aparate de control, conducte de legtur.

Instalaia de tratare termic a vinului tip TITV 3 poate fi folosit n trei variante: tratare combinat a vinului prin pasteurizare i refrigerare n vederea detartrrii; pasteurizare i rcire la temperatura de depozitare; refrigerare. Ea se compune din: rezervor cu plutitor de 100 l, pomp centrifug TPC 5/25, vas de condensare, schimbtor de cldur cu plci cu ase zone, electropomp EP/30, electrocompresor IECR 350, instalaie de automatizare i panou de comand, reductor de presiune 6/1,6, ventil de reglare abur DN40, ventil pneumatic de recirculare cu trei ci DN40.

Instalaie de tratare termic a vinului tip TITV 3: 1 - cistern vin de tratat; 2 - pomp; 3 - zon de recuperare; 4 - zon de pasteurizare; 5 - zon de meninere; 6 - zon de rcire cu ap de la reea; 7 - zon de recuperare; 8 - zon de rcire cu saramur; 9, 10 - aterne depozitare izoterme; 11 - pomp; 12 - filtru izoterm; 13 - cistern vin tratat.

CAPITOLUL III2. Schema instalatiei de pasteurizare

Instalatia de pasteurizare must si vin tip IPV 100 are in componenta urmatoarele utilaje:Schimbator de caldura cu placi cu patru zone de lucru : vas de alimentare cu flotor; filtru de vin si de abur ventile pneumatice; pompe centrifuge pentru alimentare cu vin si cu apa calda instalatie de preparare a apei calde instalatie de automatizare instalatie de obtinere a aerului comprimat aparate de masura si control conducte de legatura Caracteristicile tehnice ale instalatiei sunt: produsul tratat must sau vin productivitate 10.00010 l/h temperatura de intrare 10C temperatura de iesire 20C temperatura de pasteurizare 90C randament de recuperare 82 % agent de incalzire: abur saturat debit 302 kg/h temperatura 111C presiune 1.5 bar agent de pasteurizare apa calda