Расчет автоклавного парка

      - конечная температура воды, автоклава, сеток и банок ( =

     - масса автоклава, банок, сеток и конденсата ( ;

    - приведённая удельная теплоёмкость автоклава, банок, сеток и конденсата, кДж/(кг*град);

    - удельная теплоёмкость воды ( =4,19 кДж/(кг*град));

       

где - масса автоклава, банок и сеток ( =635 кг);

      - масса конденсата в автоклаве ( =25,7 кг);

      - удельная теплоёмкость стали ( =0,482 кДж/(кг*град))

       

       Тогда

       

       Консервы  охлаждаются в течение 20 минут, поэтому  часовой расход воды:

         

       В соответствии с режимом работы автоклавного цеха (таблица 2.3.1) строим графики расхода пара и воды.

       Как видно из рис. 193, первый автоклав начинает нагреваться в 8 ч 5 мин, заканчивается  прогрев его в 8 ч 20 мин. Часовой  расход пара составляет 260 кг/ч. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Процесс собственно стерилизации продолжается 60 мин, пара расходуется около 3,3 кг/ч. Аналогично строится график расхода пара для второго автоклава и так далее. Когда построен график расхода пара по всем 14 циклам, можно определить средний расход пара за смену, который подсчитывают как среднеарифметическую величину

       

 

       Средний расход воды для охлаждения консервов  также можно определить графически (рис. 194).

       В нашем случае в течение часа расходуется 624 кг воды. Продолжительность охлаждения одного автоклава за цикл 20 минут, при  этом каждый последующий автоклав начинает охлаждаться за 4 минуты до окончания охлаждения предыдущего автоклава.

       Таким образом, в течение каждого часа работы автоклавного парка в течение 16 мин, или 0,26 ч, интенсивность подачи воды составляет 6000 кг/ч и в течение 44 мин, или 0,74 ч - интенсивность подачи снижается до

3000 кг/ч.  Поэтому среднечасовой расход  воды в течениетсмены, а именно  с 9 ч 50 мин до 16 ч 40 мин, выразится  величиной

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Конструктивный  расчет основных элементов  автоклава. 

         Толщина стенки корпуса автоклава  по формуле:

       

где p – избыточное давление в аппарате, Н/см²;

     - внутренний диаметр цилиндра, мм;

      - коэффициент прочности сварного шва;

     - допустимое напряжение на растяжение, Н/мм²;

     с – запас на коррозию, овальность (с=1,0 мм)

       

       Толщина сферического днища и крышки по формуле:

       

где - внутренний радиус сферы, мм;

      с – прибавка к расчётной  толщине, мм;

      p – внутреннее избыточное давление, Н/мм²

       

       Диаметр зажимного болта автоклава по формуле:

       

где - внутренний диаметр резьбы болта, см;

      - нагрузка на один болт, Н

       

       Диаметр патрубка, по которому пар подается к автоклаву, по формуле:

       

где – расход продукта, пара, конденсата, кг/ч;

     - скорость движения пара, продукта, конденсата, м/с;

    - плотность продукта, пара  , конденсата, кг/м³

       

       Диаметр патрубка, по которому поступает вода, по формуле:

       

где - скорость воды, м/с;

      1000 – плотность воды, кг/см³

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1 Расчёт на прочность  основных деталей  стерилизационной  камеры 

1. Расчёт  стенок гладкой цилиндрической обечайки

 

Материал обечайки сталь 12Х18Н10Т

Расчётное давление Р_р=2,0 кгс/см²

Внутренний диаметр  обечайки D=400 мм

Допускаемое напряжение { }=1680 кгс/см² 

       1.1.1 Обечайка, нагруженная внутренним  избыточным давлением 

       Толщина стенки обечайки:

где     

            φ – минимальный коэффициент прочности продольного сварного шва

       Для стыкового соединения φ=1

       

       Прибавка  к расчётной толщине С определяется по формуле:

где  С₁ – прибавка для компенсации коррозии, эрозии;

       С₂ - прибавка для компенсации минусового допуска на толщину листа;

       С₃ – технологическая прибавка

       Учитывая, что стерилизатор работает с химическими  растворами, С₁=1 мм, С₂=0,5 мм,

       Принимаем толщину обечайки 3 мм

       1.1.2 Допускаемое внутреннее избыточное  давление

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       2 Расчёт днища стерилизационной  камеры 

       2.1 Расчёт торософического днища,  нагруженного внешним избыточным  давлением 

Материал  днища – сталь 12Х18Н10Т

Диаметр наружный D₁=406 мм

Расчётное давление P=2,0 кгс/см² 

       2.1.1 Толщина стенки в краевой зоне:

где 

 – расчётная толщина днища, Мм

       – толщина днища, мм;

       - коэффициент сплошного днища;

      – допускаемое напряжение для стали 12Х18Н10Т, 1680 кгс/см²

=2,42;

       С=С₁+С₂+С₃ – прибавка к расчётной толщине, принимаемая 1,5 мм из технологических соображений

       Принимая  во внимание, что толщина обечайки для камеры  3мм, выбираем толщину  3 мм.

       2.1.2 Допускаемое избыточное давление:

       Исходя  из условий прочности краевой  зоны

где – допускаемое избыточное давление, кгс/см²;

- коэффициент,  равный 2;

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Расчёт траверсы 

Расчётное предельное давление:

где  - давление среды, кгс;

       - усилие прижима прокладки, кгс

где - диаметр прокладки, см;

      P – рабочее давление, кгс/см²

где – эффективная ширина прокладки, см;

       k=1 – коэффициент формы и материала прокладки;

где - ширина прокладки, см

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 Расчёт винта 

Материал  винта – сталь 40Х

Предел  текучести стали  =8000 кгс/см²

Параметры винта:

- наружный  диаметр витков d=3,8 см;

- средний  диаметр витков d₂=3,5 см;

- внутренний  диаметр витков d₁=3,3 см;

- высота  витков h=0,5 см;

- шаг  витка s=0,6 см;

- число  заходов z=1;

- предельное давление P_p=2903 кгс;

- допускаемое напряжение на смятие =75 кгс/см²

       Винт  работает на сжатие.

       Принимаем конструктивно для винта трапецеидальную  резьбу диаметром 3,8 см.

       4.1 Расчёт резьбы винта по напряжениям смятия на винтовой поверхности

       Условия прочности резьбы по напряжениям  смятия: