: : Опрос сайта : :
: : Облако тегов : :
: : Популярное : :
  • Фото продуктов для детей
  • Фаршированная осетрина
Установки для сушки моркови

РЕФЕРАТ

 

Объём пояснительной записки

 105 листов формата А4, количество

 таблиц 19, рисунков 15;

использовано 21 литературных

источника,  графического

материала 9 листов формата А1.

 

В проекте сделан краткий анализ производственно-хозяйственной деятельности, состояния растениеводства и существующего хранилища и обоснование темы проекта.

Выполнен анализ литературы по технологии хранения моркови, требованиям к параметрам среды, загрузки и выгрузки. Также проведен анализ модернизации электромеханической части овощехранилища по поддержанию правильного микроклимата при хранении моркови и выбрано технологическое оборудование для проектируемого овощехранилища.

В спецвопросе проекта рассматривается разработка установки сушки моркови. Применена инфракрасная сушильная установка ИС «Урал-1″. Разработана схема автоматического управления сушильной установки с возможностью регулирования температуры с заданным технологическим процессом.

Кратко рассмотрены в проекте вопросы освещения, расчета внутренних силовых и осветительных сетей. Кроме того освещены вопросы безопасности труда, организации эксплуатации электрооборудования, охраны природы, приведены технико-экономические показатели проекта.

 

 

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………..8

1       Анализ хозяйственной деятельности агрофирмы «Ново-Бурино»

     и объекта проектирования………………………………………………………………..10

1.1                                                                                          Организационно-экономическая характеристика предприятия……….10

     1.2 Электротехническая служба предприятия и ее организация………….21

2 Модернизация электрооборудования технологических процессов

   овощехранилища………………………………………………………………………………..40

     2.1 Выбор технологии хранения…………………………………………………………45

     2.2 Выбор технологических схем и рабочих машин…………………………….42

     2.3 Расчет микроклимата овощехранилища …………………………………42

3.Разработка установки сушки моркови………………………………………………….60

     3.1 Анализ литературных источников………………………………………………..67

     3.2 Расчет инфракрасной установки……………………………………………………

     3.3 Разработка схемы управления………………………………………………………

4 Расчет системы отопления и вентиляции……………………………………………..

     4.1 Произведем расчет воздухообмена вентилируемых помещений…….

     4.2 Определим мощность системы отопления……………………………………

5 Расчет осветительной установки овощехранилища……………………………..

6 Расчет электропривода вентилятора…………………………………………………..

7 Составление графика нагрузки и выбор ТП………………………………………..

    7.1 Подсчет электротехнических нагрузок…………………………………………

    7.2 Определение электрической нагрузки на шинах трансформатора…..

    7.3 Компенсация реактивной мощности…………………………………….82

    7.4 Выбор трансформатора…………………………………………………..84

8 Расчет внутренней силовой и осветительной сети. Выбор аппаратуры      

   защиты…………………………………………………………………..……..85

    8.1 Расчет внутренней силовой сети. Выбор аппаратуры защиты………..85

    8.2 Расчет внутренней осветительной сети. Выбор аппаратуры защиты…91

9 Разработка мероприятий по эксплуатации электрооборудования.

     Составление графика ППР………………………………………………………………..

10 Безопасность труда………………………………………………………….102

    10.1 Общая характеристика проектируемого объекта и состояние

            безопасности труда на объекте…………………………………………………..

    10.2 Мероприятия производственной санитарии………………..………..103

    10.3 Защитные меры в электроустановках…………………………………104

    10.4 Расчет эффективности срабатывания автоматического выключателя

    10.5 Расчет заземляющего устройства……………………………………………….

    10.6 Расчет молниезащиты овощехранилища………………………….…..106

    10.7 Мероприятия противопожарной безопасности……………………….107

    10.8 Устройство защитного отключения……………………………………………..

11 Технико-экономические показатели………………………………………115

    11.1 Определение дополнительных капитальных вложений от внедрения

      установки сушки моркови…………………………………………..……….115

     11.2 Экономическая эффективность электрификации

     овощехранилища………………………………………………….…………117

Заключение……………………………………………………………………..121

Литература……………………………………………………………………..124

Приложение А – Санитарно-технический паспорт………………………………….

 

ВВЕДЕНИЕ

Сушка — один из древнейших и простейших способов заготовки продуктов. Развитие производства и переработки пищевых продуктов на новом технологическом уровне сейчас является одной из самых важных задач для сельского хозяйства. Ускорение разработок технологий производства пищевых продуктов с использованием новейших физико-химических и биологических методов,

позволит получить максимальный выход конечной продукции с единицы сырья и ресурсов.

Развитие новых технологий предусматривает рациональное использование электроэнергии, особенно в тепловых процессах, предотвращение прямых и косвенных потерь энергии всех видов. Только так можно достичь максимальной энергетической эффективности производства сельскохозяйственной продукции, сберечь энергию и ресурсы.

Как всякий сельскохозяйственный продукт в аграрной системе, выращенные вне тепличного способа овощи, выращивают сезонно, т.е. собирают один раз в год, в начале осени. В связи с чем возникает вопрос об их сохранности в течение всего оставшегося времени (месяца, года и т.д.).

Наиболее выгодное хранение овощей, осуществляется в сушеном виде. Этот способ обладает большими преимуществами по сравнению с традиционными способами хранения: в холодной среде, в вакууме, в газовых камерах и т.д.

Однако практика применения данного способа хранения овощей, крайне мала в сельском хозяйстве страны. Это объясняется отсутствием научно-обоснованных технологий и технических средств, позволяющих производить высококачественную сушку продукции, при минимальных затратах энергоресурсов.

Трудность заключается в большой энергоемкости процесса сушки, обусловленной большой прочностью связи влаги со структурой продукта, а также наличием кожицы, являющейся плохо проходящим слоем для влаги.

Традиционная сушка не может обеспечить решение проблемы в количественном и качественном плане из-за низкой производительности, неполного сохранения питательных веществ после сушки, сильной загрязненности готовой продукции. Задачей данной работы является поиск оптимальных условий сушки овощей на инфракрасных установках ИС «Урал-1″.

   

 

 

1. АНАЛИЗ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ АГРОФИРМЫ НОВО-БУРИНО И ОБЪЕКТА ПРОЭКТИРОВАНИЯ.

1.1 Организационно-экономическая характеристика предприятия.

Агрофирма Ново-Бурино расположена Кунашакском районе в Челябинской области. Кунашакский район не выделяется среди других районов Челябинской области по производству продукции растениеводства и животноводства. Хозяйство расположено в северной части Кунашакского района, входящего в состав северной природно-сельскохозяйственной зоны на расстоянии 40 км от районного центра,

и в 12 км от ближайшей железнодорожной станции, а также в 120 км от областного центра.

Климат Кунашакского района умеренно-континентальный. Средняя температура воздуха за вегетационный период составляет +14 ºС, температура наиболее холодного месяца (января) -15 ºС, а самого теплого (июль) +21ºС. Снежный покров устойчив, средняя из максимальных высот его составляет 34 см. Среднегодовое количество осадков составляет 720 мм, в том числе за теплый период (апрель-октябрь) 450мм,

за холодный соответственно (ноябрь-март) 270мм. Благоприятные условия для выращивания овощей.

Экономические условия производства: 1. обеспеченность хранилищами и техникой (тракторы всех марок, сельскохозяйственные орудия и агрегаты); 2. постоянная рабочая сила; 3. существует наличие дорог и транспортных средств (грузовые автомобили); 4. наличие рынка сбыта.

Основным фактором производства является трудовые ресурсы. Трудовые ресурсы как главная и производительная сила общества представляет собой важный фактор производства, рациональное использование которого обеспечивает рост производства в АПК и его экономической эффективности. Трудовые ресурсы — это часть населения страны, обладающая совокупностью физических возможностей,

знаний и практического опыта для работы в народном хозяйстве.

Таблица 1.1 Размер и структура товарной продукции

 Отрасли и виды продукции 2006 г. 2007 г. 2008 г.
в тыс. руб. в % в тыс. руб. в % в тыс. руб. в %
Растениеводство — всего 26220 100 25690 100 28560 100
Пшеница (3 класса) 1190 4,5 4390 17,1 4710 16,5
Овес 6500 24,8 5900 23 6100 21,4
морковь 12300 46,9 9800 37,7 11890 41,6
картофель 6230 23,8 5700 22,2 5860 20,5
Животноводство — всего 1475 100 1525 100 1655 100
КРС (коровы) 213 14,4 195 12,8 205 12,3
КРС (телята) 1020 69,2 1090 71,5 1070 64,7
Продукция животноводства собственного производства, реализованная в переработанном виде  242  16,4  240  15,7  380  23
В целом по сельскохозяйственному производству  27695  100  27215  100  30215  100

 

В сельском хозяйстве основным средством дохода является земля. Без земельных ресурсов невозможно существование сельскохозяйственного сообщества. Земля играет главную роль в прибыльности и развитии сельскохозяйственной отрасли, поэтому важно эффективно её использовать. Чтобы проанализировать степень и основные направления использования главного фактора производства (земли).

Значительный прирост урожайности и валовых сборов может быть достигнут за счет сокращения потерь при уборке урожая.

Таблица 1.2 Размер и структура земельных угодий агрофирмы.

 Виды угодий 2006 г 2007 г 2008 г
Пло-щадь, в Га В %. Пло-щадь, в Га В %. Пло-щадь, в Га В %.
Общая земельная площадь сельскохозяйственных угодий,  всего:  1450  100  1590  100  1820  100
Овес 1000 68,9 900 56,6 1000 54,9
Пшеница (3 класса) 100 6,9 400 25,2 500 27,5
морковь 100 6,9 80 5 100 5,5
картофель 250 17,4 210 13,2 220 12,1

 

Таблица 1.3 Структура в животноводческом комплексе.

 Виды животных в животноводческом комплексе 2006 г 2007 г 2008 г
Кол-во животных, шт. В %. Кол-во животных, шт. В %. Кол-во животных, шт. В %.
Общее количество животных,  всего: 600 100 614 100 600 100
коровы 220 36,7 220 35,8 220 36,7
Телята 380 63,3 394 64,2 380 63,3

 

Таблица 1.4 Затраты на основное производство.

 Показатели 2006 г 2007 г 2008 г
В тыс. руб. В %. В тыс. руб. В %. В тыс. руб. В %.
Материальные затраты 11500 48,2 12100 47,6 12320 46,8
В том числе: семена и посадочный материал 1120 4,7 1350 5,3 1450 5,5
Корма 2331 9,8 2319 9,1 2455 9,3
Из них корма собственного производства 331 1,4 356 1,4 420 1,6
Минеральные удобрения 550 2,3 560 2,2 570 2,2
Электроэнергия 115 0,5 125 0,5 132 0,5
Нефтепродукты (топливо, масло и др.) 2520 10,6 2850 11,2 2930 11,1
Запасные части, на сельхоз технику 260 1,1 360 1,4 240 0,9
По зоотехническому и ветеринарному обслуживанию 30 0,1 40 0,2 43 0,2
Затраты на оплату труда 4280 17,9 4470 17,6 4800 18,2
Отчисления на социальные нужды 370 1,5 360 1,4 390 1,5
Амортизация 120 0,5 120 0,5 120 0,5
Прочие затраты 345 1,4 435 1,7 465 1,8
Итог затрат по основному производству 23872 100 25445 100 26335 100

 

Анализ таблицы показывает, что произошло значительное изменение в структуре затрат на производство продукции растениеводства, только в 2006-2008 г резко возросли затраты на оплату труда из-за увеличения дохода агрофирмы и посевной площади.

Важным фактором, оказывающим влияние на уровень использования рабочей силы и эффективность агропромышленного производства, является обеспеченность предприятия трудовыми ресурсами. Их недостаток может привести к невыполнению плана производства, к несоблюдению  оптимальных агротехнических сроков проведения полевых работ, в конечном счете -

к сокращению объема производства сельскохозяйственной продукции. Напротив, избыток рабочей силы приводит к ее неполному использованию и снижению производительности труда.

Согласно Приказу Минэкономики РФ (по разработке ценовой политики предприятия) от 01.10.97 № 118 (п.8),  при определении цены продукции, выпускаемой предприятием, следует учитывать следующие факторы  (рис.1.1 ):

 

 

Рис.1.1 Факторы внешней и внутренней среды

 

Для увеличения объемов продукции растениеводства и улучшения ее качества необходимо:

-          Использование высокоурожайных сортов и гибридов зерновых культур, устойчивых к полеганию, болезням и вредителям;

-          Применение наиболее рациональных схем размещения растений по лучшим предшественникам в системе севооборотов, позволяющих эффективно использовать землю и технику;

-          Сокращение числа агротехнических приемов на основе их совмещения в комбинированных агрегатов;

-          Поточное выполнение операций по отдельным технологическим стадиям (уборка урожая, очистка полей от соломы и др.);

-          Применение интегрированных систем защиты растений от болезней, вредителей и сорняков;

-          Своевременное и качественное выполнение всех технологических приемов на основе комплексной механизации производства.

Непременным условием получения высокого урожая является применение минеральных удобрений.

И все же в сложившихся экономических условиях при высокой инфляции, диспаритете цен высокорентабельное ведение отрасли невозможно без государственной поддержки. Государство должно обеспечить компенсацию части затрат производителям на приобретение минеральных удобрений, средств защиты растений, топлива и смазочных материалов, сельскохозяйственной техники и электроэнергии.

 

1.2 Электротехническая служба предприятия и ее организация.

Эксплуатация электрооборудования в хозяйстве производиться специализированной электротехнической службой предприятия. Служба проводит техническое обслуживание и текущий ремонт электрооборудования, ликвидирует аварии в электроустановках, выполняет мелкие монтажные работы и прочее.

Структуру электротехнической службы можно представить в виде схемы.

 

Рисунок 1.2 – Структура электротехнической службы

 

В данной агрофирме развиваются и поддерживаются две основные отрасли, это как животноводство и растениеводство. В данном анализе хотелось бы акцентировать свое внимание на производство и хранение моркови. Я предлагаю усовершенствовать систему хранения моркови, а именно в овощехранилище установить сушильные шкафы, в размере 5 штук, для хранения моркови как в сушенном виде, так и россыпью. Т

ехнологический процесс необходим для сохранения питательных и вкусовых качеств продукта, также для сокращения потерь в период хранения продукта в межсезонье.

Электротехническое хозяйство агрофирмы «Ново-Бурино», сельскохозяйственного применения включает в себя: электросемяобрабатывающая машина транспортного типа ЗАВ-100; центробежная дробилка «Титан Д063″; токарные, фрезерные станки в мастерской по ремонту сельскохозяйственной техники, электронагревательные установки (электронагреватели, электрокалориферы) и осветительные установки.

 В электротехническом хозяйстве работает 1 инженер электрик и 3 слесаря электрика. Основная работа заключается в проведении ТО и ТР согласно графику ППР. Монтаж электропроводки, как в животноводческом комплексе, так и в других помещениях эксплуатируемых агрофирмой. При необходимости замена электродвигателей, монтаж электропроводки для дополнительного освещения необходимых участков.

Для уменьшения потерь при хранении моркови, для хранения и использования продукта в другом состоянии, для сохранения питательных и вкусовых качеств моркови, для сохранения химического состава и энергетической ценности (Таблица 3.2), для увеличения срока хранения, я предлагаю установить конвективно-радиационный сушильный шкаф ИС «Урал-1″ в овощехранилище.

В овощехранилище можно производить сушку моркови следуя определенному технологическому процессу, при помощи  конвективно-радиационного сушильного шкафа ИС «Урал-1″ и выполнять хранение как в сушеном виде, так и россыпью, в буртах.

  Экономическая оценка энергосберегающих режимов сушки овощей  в конвективно-радиационной сушилке, приводятся результаты сравнительного технико-экономического расчета удельных затрат на единицу сушеной продукции при непрерывном и прерывистом режиме сушки. Сделана оценка целесообразности использования двухставочного тарифа оплаты электроэнергии при сушке овощей.

 

Таблица 1.5 Общая сумма капитальных затрат.

   Наименование оборудования    Марка, тип Количество, шт Для единицы оборудования, в тыс. руб. Общие капитальные затраты, в тыс. руб.
Цена Наладочные работы Затраты на монтаж
Сушильный шкаф ИС»Урал-1″ 5 195 15 15 225

 

Анализируя тарифы на электрическую энергию системы «Челябэнерго», можно заключить, что соотношение между ценами при едином, «ночном»- льготном и дневном находятся в пропорции 1:0,6:1,32. Среднесуточный тариф при двухставочном тарифе можно вычислить по формуле:

 

Вычисления показывают, что такие тарифы мало стимулируют потребителей к увеличению потребления энергии в ночное время. Двухставочный тариф системы «Челябэнерго» дает экономический эффект только при односменной (ночной работе). При использовании 18 часовой рабочей смене сушилки целесообразнее использовать одноставочный тариф.

Экономическая оценка режимов сушки в конвективно-радиационной сушилки показала, что годовая прибыль от одного шкафа «Урал-1″ при применении прерывистого облучения (Таблица 3.2) составит 145,7 тыс. руб., а при непрерывном облучении 132,5 тыс. руб. Годовой экономический эффект, от внедрения прерывистого режима облучения будет равен 12,9 тыс. руб. /12/

Прерывистый режим работы конвективно-радиационных сушилок позволяет экономить до 10% электрической энергии. Наиболее экономичным является прерывистый режим облучения при ПВ = 70%, то есть время работы нагревателя 13 минут, а время паузы 6 минут.

Для обеспечения бесперебойной и экономичной работы электрооборудования и поддержании его в работоспособном состоянии необходимо проводить плановые технические мероприятия. Основными и плановыми мероприятиями, обеспечивающими надежную работу оборудования в условиях хозяйства, являются техническое обслуживание и текущий ремонт.

К основным недостаткам электротехнической службы СПК относятся:

1.       неукомплектованность  агрофирмы электротехническими кардами.

2.       график технического обслуживания и ремонта в действительности полностью не выполняется.

3.       отсутствие электротехнических проектов на электротехническое оборудование

4.       нарушение правил нормирования напряжения в сети

5.       несвоевременное отклонение вследствие каких-либо неполадок в работе.

Основными направлениями по совершенствованию электротехнической службы являются предложения, предусматривающие устранение основных недостатков электротехнической службы.

 

 

2 МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОВОЩЕХРАНИЛИЩА

 

2.1 Выбор технологии хранения

 

Хранение плодов и овощей принято осуществлять в специально оборудованных для этого хранилищах. Свежие, сырые продукты закладываются в штабеля, бурты, тару или хранятся россыпью. Для качественного хранения, хранилища оборудуются установками активного вентилирования и холодильниками, но несмотря на это, такому способу хранения сопутствуют значительные естественные потери.

Современная технология производства моркови характеризуется широким применением индустриальных методов возделывания, уборки и послеуборочной обработки. Механизация в сочетании  с высокой агротехникой, защитой растений и высоким качеством семенного материала обеспечивает повышение урожайности моркови и рентабельности отрасли. Этому способствует зональная и хозяйственная специализация, и концентрация производства картофеля,

создание агропромышленных предприятий.

С переводом производства моркови на промышленную основу возрастают потенциальные источники механических повреждений продукта. Размер повреждений достигает 20…30%. [9] Особенно они велики при уборке, сортировки и транспортировки. Поэтому основное внимание агронома направлено на предупреждение и снижение механических повреждений. Создаются более современные рабочие органы и системы машин, подбираются сорта,

менее чувствительные к повреждениям, вносятся существенные изменения в технологию производства моркови.

Технология обработки моркови после уборки и перед его реализацией предопределяет состав машин и оборудования, входящих в поточные линии. Послеуборочная обработка включает следующие операции: прием моркови с транспортных средств; очистку его от примесей и мелких корней; контроль на транспортерных лентах и загрузку в хранилище.

Технологический процесс хранения разделяется на периоды: лечебный, охлаждения, зимнего и весенне-летнего хранения.

 

                     

1-лечебный период; 2 — подогрев воздуха и сушка; 3 – период охлаждения; 4 — основной период хранения; 5 — подогрев воздуха;

6 — приточно-вытяжная вентиляция; 7 — рециркуляция воздуха с очисткой.

 

Рисунок 2.1 – Схема технологии хранения

 

Развитие производства и переработки пищевых продуктов на новом технологическом уровне сейчас является одной из самых важных задач для сельского хозяйства. Ускорение разработок технологий производства пищевых продуктов с использованием новейших физико-химических и биологических методов, позволит получить максимальный выход конечной продукции с единицы сырья и ресурсов.

Наиболее выгодное хранение овощей, осуществляется в сушеном виде. Этот способ обладает большими преимуществами по сравнению с традиционными способами хранения: в холодной среде, в вакууме, в газовых камерах и т.д.

Однако практика применения данного способа хранения овощей, крайне мала в сельском хозяйстве страны. Это объясняется отсутствием научно-обоснованных технологий и технических средств, позволяющих производить высококачественную сушку продукции при минимальных затратах энергоресурсов.

Трудность заключается в большой энергоемкости процесса сушки, обусловленной большой прочностью связи влаги со структурой продукта, а также наличием кожицы, являющейся плохо проходящим слоем для влаги.

Традиционная сушка не может обеспечить решение проблемы в количественном и качественном плане из-за низкой производительности, неполного сохранения питательных веществ после сушки, сильной загрязненности готовой продукции. Задачей данной работы является поиск оптимальных условий сушки овощей на инфракрасных установках ИС «Урал-1″, по следующим требованиям:

1.  Минимум затрат времени на сушку.

2.  Минимум затрат энергии на сушку.

3.  Максимум сохранения вкусовых и питательных качеств продукта.

Хранение объемов и массы продуктов после сушки, позволит эффективнее использовать рабочие площади хранилища. Главной, отличительной особенностью сушки, является то, что она позволяет из нестандартного продукта (до сушки), получить стандартный (после сушки) продукт.

При всех перечисленных достоинствах, сушка гарантирует сохранение вкусовых качеств, витаминов и органолептических свойств, только при сушке с ограниченной температурой. Поэтому ИК сушка сельскохозяйственных продуктов необходимый и выгодный вид подготовки овощей к хранению./8/

   

2.2 Выбор технологических схем и рабочих машин.

 

Главным требованием предъявляемым к сушке моркови является сохранение химического состава высушиваемого продукта в прежнем соотношении, что и до сушки. Важно также сохранение вкуса, цвета, аромата.

Высушенное изделие из моркови представляет собой пищевой полуфабрикат, который получают по технологической схеме. Основные этапы получения сушенной моркови:  вначале морковь поступает в корнеклубнемойку, где производится удаление видимого загрязнения, далее мытая морковь попадает в автомат для обрезки концов, затем производится чистка моркови от кожицы и повторное споласкивание.

Чистая морковь измельчается в корнеклубнерезке размером от 2..7 мм,  далее морковь укладывается в лотки в 1…1,5 слоя и эти лотки укладывают в сушильный шкаф. Морковь высушивают до 14%-ной влажности, используя прерывистый режим сушки и  когда продукт достигнет необходимой влажности, лотки вынимают и высушенный продукт ссыпаем на  охлаждающие столы.

После того, как морковь остынет до температуры 25…40 ºС производим упаковывание готовой продукции в полиэтиленовые пакеты по 1кг.

 


 

Рис. 2.2 Технологическая схема сушки моркови.

 

 

Технологическая схема показывает 2 цикла, которыми можно воспользоваться при обработке моркови. В нашем случае используется длинный цикл обработки моркови. При выборе рабочих машин нужно руководствоваться следующим правилом, чтобы производительность всех машин была одинаковая или у последующей машины чуть больше, чем у предыдущей.

Если последующая машина не может обеспечить заданную производительность, то можно параллельно ей поставить еще такую же или несколько, чтобы добиться данной производительности.

Техническая характеристика. Таблица 2.1

Наименование параметра Ед.измер. Норма
Корнеклубнемойка А9-КМ2Размер сырьяПроизводительностьРасход водыУстановленная мощностьМассаГабаритные размеры Корнеклубнерезка А9-КИППроизводительностьУстановленная мощностьМассаГабаритные размеры Сушильный шкаф ИС «Урал-1″Температура сушкиПродолжительность сушкиМасса порций на лоткеКоличество лотковНапряжение питанияПотребляемая мощность номинальнаяМассаГабаритные размеры    ммкг/чм3/чкВткгмм  кг/чкВткгмм  град.часкгштВ кВткгмм    15…200300021.17003390×1270×1600  32002.23551300×950×1200  40-856612380 8701140×560×1700 

 

Постоянно возрастающий тариф на электроэнергию побуждает принимать меры к экономии энергии не только при эксплуатации инфракрасных сушилок, но и на стадии их производства и проектирования.

 

 

2.3 Расчет микроклимата овощехранилища

 

 

Расчет теплового баланса для зимнего хранения позволяет определить мощность нагревательных приборов овощехранилища. Уравнение теплового баланса для проектируемого овощехранилища [11;12].

 

                                   (3.1)

 

         (3.2)

 

;

;

[11]

;

;

 

,где: мощность отопительного устройства, кВт;

  коэффициент теплоотдачи соответствующей поверхности;

   площадь ограждения;

   температура внутреннего воздуха;

   температура наружного воздуха;

  коэффициент, учитывающий потери различных поверхностей.

Определим количество теплоты, выделяемой картофелем:

 

                            (3.3)

 

                             (3.4)

 

 количество теплоты, выделяемой картофелем при температуре t; [4]

количество тонн;

минимальные тепловыделения;

 температура в хранилище;

 [4]

Отопительная мощность получилась с отрицательным знаком, поэтому нет необходимости в установке нагревательных приборов.

 

3. РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ СУШКИ МОРКОВИ.

 

3.1 Анализ литературных источников.

 

При традиционной сушке нагретый воздух или нагретое тело отдает теплоту только поверхностным слоям сушимого продукта. Проникновение теплоты в глубь продукта происходит тяжело, с повышенными затратами энергии и времени. При этом на поверхности продукта устанавливается высокая температура, что вызывает ее разрушение.

Влага удаляется из глубоких слоев посредствам физико-химической работы диффузии и капиллярности. Причем жидкости трудно выйти на поверхность из-за образующейся корки (как результат разрушения поверхности повышенной температурой). Иначе проходят процессы при ИК сушке /1/.

Поток ИК излучения падает на некоторую поверхность L. Для всякого приемника характерно отражение, поглощение и пропускание энергии падающею на него излучения. поэтому поток ИК излучения Ф разделяется на три составляющих: отраженную ФS ; поглощенную ФL ; пропущенную Фr .

 

Реакция приемника излучения на падающий поток.

 

 

Рис3.1

Сушку можно представить в виде двухслойного тела: слой слабого поглощения ИК лучей — мякоть, и слой сильного поглощения ИК лучей — вода.

Тогда процесс сушки будет происходить: энергия попадаемая в толщину продукта пропускается мякотью и поглощается влагой, вследствие чего она испаряется, а продукт высушивается.

Быстрое распределение теплоты на большую толщину вещества в которой осуществляется теплообмен, в конце концов дает возможность производить сушку, при меньшей температуре./3/

Для решения этой проблемы предлагается прерывистая сушка, когда чередуются периоды облучения и от лежки. Во время облучения вещество получает определенную дозу ИК излучения, влага испаряется и во время паузы (от лежки) может беспрепятственно покинуть продукт./8,12/

 

3.2 Источники излучения

1. Солнце

Температура солнца приблизительно Т=6000 К, по формуле Вина можно вычислить длину волны при которой солнечное излучение достигает своего максимума./12/

 QUOTE                    (3.1)

По ряду причин использование бесплатной солнечной энергии, для сушки овощей, дело не выгодное. Если посмотреть на кривую спектральной чувствительности овощей, то станет явным тот факт, что огромная и бесплатная энергия солнца будет использоваться не рационально, т.е. сушка будет с низким коэффициентом поглощения. Солнце работает в широком диапазоне спектра электромагнитных излучений.

Вместе с видимым и ИК излучением оно испускает ультрафиолет — вредное для растительных продуктов излучение. Чтобы избавится от ультрафиолетового излучения и повысить эффективность ИК сушки, необходимо переместить максимум излучения в длинноволновую область.

 

 

2. «Светлые» источники.

«Светлые» — это такие источники, спектр излучения которых находится одновременно в областях видимого и ИК излучения. В спектре излучения обычной лампы накаливания, инфракрасная область занимает около 75 %, остальное приходится на видимое излучение. В спектрах специальных ламп: ЗС, ИКЗ, ИКЗК, НИК, инфракрасная область расширена. Для лампы ИКЗ при температуре спирали 2000 С, ИК область занимает почти 85% (12).

Источником излучения является спираль из вольфрамовой проволоки, помещенной в вакуум или смесь газов, в стеклянной колбе и накаливаемая электрическим током до значительной температуры. При этом используется высокая тугоплавкость вольфрама (температура плавления вольфрама 3600 К), позволяющая осуществить высокотемпературный ИК излучатель.

Применение вольфрамовой проволоки не в виде гладкой нити, а в виде плотно навитой спирали, позволяет обойти трудность, заключающуюся в относительно малой излучательной способности вольфрама./1/

Высокий КПД облучательной установки достигается только, тогда излучение собирается в сосредоточенный пучок и направляется непосредственно на облучаемый объект. Поэтому ИК «светлый» облучатель снабжается внутреннем параболическим зеркалом, образованным на параболической части внутренней поверхности колбы. Такое иллюминированное зеркало имеет в ИК области коэффициент отражения 90%./5/

 

3. «Темные» источники

«Темные» источники генерируют длинноволновое ИК излучение, незаметное нормальному человеческому глазу. «Темным» источником ИК излучения является любое тело, имеющее температуру выше 0 С. От тел нагретых до 600 С перенос тепла происходит главным образом посредством конвекции, а при температуре 1500 С на излучение приходится 80% энергии./12/

Длинноволновое «темное» ИК излучение генерирует трубчатый электронагреватель (ТЭН), металлический или керамический, герметичный. Керамический ТЭН имеет ряд преимуществ перед металлическим. Он имеет более высокую теплоотдачу, не ржавеет и подходит по санитарно гигиеническим требованиям.

 

  

Рис.3.2 Конструкция металлического ТЭНа

 

В качестве нагревательного элемента в ТЭНе используется нихромовая спираль, запрессованная в наполнитель. Спираль имеет высокое удельное электрическое сопротивление, благодаря чему в ней происходит интенсивное выделение теплоты, при протекании электрического тока. Максимальная рабочая температура нихромовой проволоки Трмах=(1473…1373 К).

Самым распространенным материалом из которого делается нагреваемый элемент ТЭНа является нихром./6/

 

Таблица 3.1 Материалы из которых делают нагревательные элементы для ТЭНов.

Материал Трмах (С)
Фехраль 1073
Сталь не ржавеющая 1123
Сталь малоуглеродистая 573
Карборунд 1723
Графит 2273

   

В функцию переклаза входит передача теплового потока, выделившегося от спирали к оболочке ТЭНа. Кроме того, она служит для электроизоляции спирали и оболочки ТЭНа, фиксирование спирали по центру оболочки, предохраняя спираль от окисления. С помощью токоведущих стержней и выводов с обоих концов ТЭНа к спирали подводится напряжение.

Втулка служит для герметизации и уплотнения переклаза, а также для изоляции токоведущих частей от оболочки ТЭНа. Металлическая оболочка служит для испускания энергии в виде конвекции и излучения.

    В данном дипломном проекте в качестве сушильного шкафа берем ИС «Урал-1″ -  в нем используется смешанный способ сушки, конвективный и инфракрасный. Данный способ обладает рядом преимуществ перед конвективным способом сушки.

В шкафах ИС «Урал-1″ принцип сушки основан на применении электронагревателей со специальным покрытием или со специальным составом керамики, обладающих наибольшей интенсивностью инфракрасного излучения в диапазоне определенных длин волн, которые почти полностью поглощаются водой, а не продуктом, что способствует быстрому испарению влаги.

 

Таблица 3.2 Затраты теплоты на сушку(испарение 1кг воды).

Вид сушки Затраты энергии, кДж/кг.
1. Теоретический2. Сушка АВМ3. Сушка СВЧ4. Прессование5. Центрифугирование6. Вакуумная сушка7. Электроосмотическое обезвоживание8. Камерная сушка9. Шахтная сушка10. Барабанная сушка11. Терморадиационная сушка12. Субмилиционная сушка 24523060142001052.317.92075900…104505000…63003700…50004000…68002100…2300

     

 При данном способе сушка продукта начинается изнутри, следовательно градиент влажности направлен к поверхности продукта и совпадает с направлением перемещения влаги.

Исходя из всего выше сказанного следует, что при инфракрасной сушке продукт высыхает быстрее и требуется меньше количество затрат энергии на высушенную продукцию./1/,/2/,/3/

В качестве нагревательного элемента в сушильный шкаф выбран керамический трубчатый электронагреватель. Используем прерывистый режим сушки, что позволяет сократить продолжительность работы нагревателя и уменьшает расход энергии.

 

Таблица 3.3 Химический состав и энергетическая ценность моркови.

  Режим облучения морковь
Протеин а.с., % Каротин, мг Энергетическая ценность, кДж
Свежая по ГОСТ 13341Непрерывное Руд = 2,0 кВт/м2Непрерывное Руд = 5,1 кВт/м2Прерывистое, ПВ = 95%Прерывистое, ПВ = 90%Прерывистое, ПВ = 85%Прерывистое, ПВ = 80%Прерывистое, ПВ = 75%Прерывистое, ПВ = 70%Прерывистое, ПВ = 60%Прерывистое, ПВ = 50%  5,465,124,884,285,287,647,605,347,866,504,38 1185,601456,00225,47274,56894,40995,501331,261185,601203,84813,11932,00 5606,285541,844607,465348,525748,057243,007255,945806,445412,966669,506434,50

 

Анализ зависимости продолжительности сушки от режимов показывает, что наиболее экономичным является прерывистый режим при ПВ=70%, т.е. время работы нагревателя 13 минут, а время паузы 6 минут. В целом экономия от применения  этого режима составит около 10% электрической энергии./АР/

Применение прерывистых режимов сушки позволило получить продукты с высокой сохранностью питательных веществ и повышенной энергетической ценностью продуктов (Таблица 3.2). В соответствии с ГОСТ 13341 .

 

3.2 Расчет инфракрасной установки.

 

Определим количество влаги удаляемое из  сырого продукта.

Исходные данные: Производительность по сырому продукту 144 кг/смена или 24 кг за 2 часа Мн=24 кг, исходная влажность Wн=74%, конечная влажность Wк=13,5%.(Продолжительность смены 12 ч, 1цикл сушки 6 ч)

 QUOTE                               

 QUOTE       

Зная количество удаляемой влаги, определим мощность теплового потока для нагрева и испарения воды.

 QUOTE                         (3.3)

,где Фп — мощность теплового потока необходимая для нагрева воды,

С — удельная теплоемкость воды, С=4,19·103Дж/кгС;

ΔТ- разность температур в начале и конце нагрева;

 QUOTE                                  (3.4)

Тн=14 ºС — температура моркови выходящая из корнеклубнерезки;

Тк=50 ºС — температура в конце нагрева;

t — время сушки продукта

 

 

Найдем мощность теплового потока необходимого для испарения воды:

 QUOTE                            (3.5)

,где r — теплота испарения воды при температуре испарения; r =2260                                                          кДж/кг,

 

Определим тепловой КПД шкафа:

 QUOTE                          (3.6)

 ,где Рн — номинальная мощность шкафа, Рн = 8 кВт;

 

Расчет ТЭНа для сушильного шкафа. Расчет производим методом удельной мощности.

1. Определим диаметр проволоки

 QUOTE    ,                   (3.7)

,где ρ20 — удельное сопротивление нихрома, ρ20 = 1,1·10-6Ом;

U — напряжение питания U=127 В  /4/

R — сопротивление ТЭНа R=38 Ом

Ра — удельная поверхностная мощность ТЭНа (для керамического), Ра = 0,28·Рс, где Рс = 12·104 Вт/м. /4/

Рс — удельная поверхностная мощность спирали,

Р1 — мощность ТЭНа.

 QUOTE                                          (3.8)

 

Берем стандартный диаметр спирали dст = 0,6·10-3 м

2. Определим длину проволоки

 

 

3. Определим диаметр витка спирали

 

 

4. Определим шаг спирали

 

 

5. Определим длину витка

 

 

6. Определим количество витков

 

 

7. Определим длину активной части ТЭНа;

 

                                      QUOTE  

 

3.3 Разработка схемы управления сушильным шкафом.

 

Схема управления сушильным шкафом должна обеспечить ряд требований;

1. Защиту от токов короткого замыкания( автоматический выключатель QF1);

2. Световую сигнализацию о включении шкафа( светодиод VD1);

3. Плавное регулирование температуры в установленных пределах( тиристорный регулятор температуры А1);

 

Рис 3.3 Схема электрическая принципиальная 

 

 

4. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

 

Для обеспечения нормальных условий труда рабочего персонала, необходимо создание оптимального микроклимата в овощехранилище. Создание оптимального микроклимата обеспечивается системами вентиляции.

Систему вентиляции берем «местную», т.е. для удаления избытков влаги непосредственно от сушильных шкафов, приточно-вытяжную.

 

4.1 Произведем расчет воздухообмена вентилируемых помещений.

 

Воздухообмен определим по влаговыделениям, выделениями по углекислоте пренебрегаем, так как в овощехранилище работает всего 3 человека и эти выделения незначительны.

Исходные данные для расчета воздухообмена:

Р — расчетное барометрическое давление; Р=99,3 кПа.

tн — расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн = -29 ºС.

tн.в — расчетная зимняя температура вентилируемого воздуха, tн.в = -20 ºС.

φв — влажность воздуха в овощехранилище, φв = 60 %.

φн — влажность наружного воздуха, φн = 85 %.

tв — расчетная температура воздуха в овощехранилище, tв = 20 ºС. /7/

 

,где W — влаговыделения в овощехранилище, г/ч;

dв и dн — влагосодержание внутреннего и наружного приточного воздуха, г/ч;

ρ — плотность воздуха при данной температуре, при tв = 20 ºС, ρ = 1,1808         кг/м2;

Определим влаговыделение в овощехранилище

 

,где  QUOTE   - влаговыделение от людей, г/ч;

 QUOTE  г/ч

Wy — влаговыделения выделенные сушильными шкафами, влаговыделение одного шкафа 8,39·103 г/ч, в цехе 5 шкафов;

 QUOTE   г/ч

 QUOTE   г/ч

 QUOTE   м3/ч

Необходимый воздухообмен обеспечиваем с помощью центробежного вентилятора, установленного в системе вентиляции на вытяжке.

Рис 4.1 Схема вентиляции

 

 

4.2 Определим тепловую мощность системы отопления.

 

Составим уравнение теплового баланса

 QUOTE                            (4.3)

,где Фв — тепловой поток, теряемый с вентиляцией, Вт;

Фогр — тепловой поток, теряемый через ограждения, Вт;

Фл — тепловой поток, выделяемый людьми, Вт;

Фш — тепловой поток, поступающий от сушильных шкафов, Вт;

Фламп — тепловой поток, излучаемый от освещения, Вт;

 

 

 

 

,где К — коэффициент теплопередачи, Вт/м3·ºС;

F — площадь поверхности ограждающей конструкции, м3;

n — поправочный коэффициент, к расчетной разнице температур;

Для стен в 2 кирпича на легком растворе, штукатурка внутренняя 15 мм, К= 1,17 Вт/м2·ºС./7/

Овощехранилище имеет 1 сторону соприкасающуюся с наружным воздухом n=1, и три других n=0,7;

 

Для железобетонной плиты, перекрытий, δ = 0,24 м, V = 0,93 Вт/м2 , n = 0,8;

 

Потери теплоты, теряемые через пол Фпол = 1185,1 Вт;

Тепловой поток теряемый через ограждения, Вт;

 

 

Определим тепловой поток теряемый людьми, Вт;

 

,где N — количество человек, чел;

Фч — количество теплоты выделяемое одним человеком, Вт;

 

Тепловой поток выделяемый шкафом Фш = 40000 Вт, источниками света Фламп= 1920 Вт;

Суммарная тепловая мощность системы отопления, Вт;

 

Анализируя уравнение теплового баланса, можно сделать вывод, что половину тепла теряемого на ограждения и вентиляцию восстанавливаем выделяющимся теплом от электрооборудования. На участке, где будут производится работы предусмотрена система отопления с помощью обогреваемых панелей ПНВС. Размеры и мощность одной обогреваемой панели Р1п = 1400 Вт, 960×900×60 мм.

 

 

 

Сделаем вывод, что для обогрева производственного участка необходимо 17 панелей ПНВС. Необходимый воздухообмен в системе вентиляции обеспечиваем с помощью центробежного вентилятора, установленного в системе на вытяжке. 

  

5 Расчет осветительной установки овощехранилища.

 

Цель данного раздела – выбор вида освещения, его системы, а также расчет и выбор необходимых световых приборов и их проверка.

Для искусственного освещения хранилища принимаем рабочее освещение, которое обеспечит необходимую освещенность рабочих поверхностей. Система освещения — общая равномерная.

Данные по характеристике помещений заносим в таблицу.

Наименование помещений Площадь, м2 Длина, м Ширина, м Нормируемая освещенность, лк Характеристика огражд. поверхности Характеристика среды
     
1 Помещение хранения 432 24 18 20 0,5 0,3 0,1 Сырое
2 Разгрузочная площадка 72 12 6 20 0,5 0,3 0,1 Сырое
3 Вентиляционная камера (2шт.) 24 6 4 20 0,5 0,3 0,1 Норм.
4 Помещение для инвентаря 24 4 3 10 0,5 0,3 0,1 Норм.
5 Электрощитовая 12 4 3 100 0,5 0,3 0,1 Норм.
6 Комната обслуживающего персонала 12 4 3 30 0,5 0,3 0,1 Норм.
7 Площадка обработки моркови 48 8 6 30 0,5 0,3 0,1 Сырое
8 Коридор 36 12 3 10 0,5 0,3 0,1 Сырое
9 Площадка перед входом (2шт.) 6 3 2 5 0,5 0,3 0,1 Сырое

Таблица 5.1 – Характеристика помещений хранилища.

 

 

Высота картофелехранилища составляет 4,8м, поэтому для расчета освещения выбираем кривую силы света Д-2. коэффициент запаса принимаем . [22] Нормируемая освещенность выбираем из [21].

Освещение в овощехранилище проектируем на лампах накаливания. Произведем расчет необходимого светового потока и мощности ламп.

Расчет освещения электрощитовой производим точечным методом. Остальные помещения считаем методом удельной мощности. Данные расчета заносим в светотехническую ведомость (Таблица 5.2).

Электрощитовая – помещение с нормальной средой. Рабочей поверхностью является щит (щиты). Эта поверхность — вертикальная.

 

 

Рисунок 5.1 – Схема расположения источника света

 

По размерам помещения определяем значения расчетной высоты Нр и расстояние d.

                 (5.1)

 

,где  высота помещения ();

        высота свеса светильника (светильник весит на тросе);

       высота рабочей поверхности.

Найдем угол α – угол между вертикалью и направлением силы света светильника в расчетную точку А.

                                            (5.2)

 

                                           (5.3)

Определим горизонтальную освещенность:

 

                  (5.4)

 

Где  сила света условного источника с ; [24]

Освещенность вертикальной плоскости:

 

                          (5.5)

 

Выбираем светильник по защите от окружающей среды, кривой силы света и коэффициенту полезного действия. Светильник НСП-21с кривой силы света Д-2, защитой от окружающей среды , так как помещение нормальное, коэффициент полезного действия  [23; 32]

Рассчитываем световой поток по формуле:

 

                      (5.6)

 

,где  нормированная освещенность;

       коэффициент запаса;

       коэффициент полезного действия светильника;

       коэффициент, учитывающий освещенность от других источников ( в данном случае от тока).

Выбираем лампу накаливания Г-220-230-300 с . [32]

Проверим выбранную лампу по условию:

 

Данная лампа удовлетворяет условию нормированной освещенности.

Остальные расчеты помещений в светотехнической ведомости Таблицу 5.2

 

 

Таблица 5.2  Светотехническая ведомость.

     Наименование       Площадь, м Высота, м класс помещение по среде стен потолка пола Вид освещения Сист освещения нормированная освещенность. коэффициент. запаса. тип светильника количество светильников тип лампы мощность лампы, Вт установленная мощность, Вт удельная мощность, Вт/м
1.Помещение хранения   432    4,8 сырое   50   30   10   Раб  О.Р.   20   1.15 НСП11   2 ЛБ-40   40   160   8,1
2.Разгрузочная площадка   72   48 Норм   50   30  10   Раб  О.Р.   20   1.15 НСП11   12 Б215-225-100   100   200  11,1
3.Вентиляционная камера (2 шт)   24   4,8 Норм   50   30   10   Раб  О.Р.   20  1.15 НСП11   2 ЛБ-40   40   160  8,1
4.Помещение для инвентаря   24   4,8 Норм 50 30 10   Раб  О.Р.   10  1.15 НСП11   1 ЛБ-40   40   480  8
 5.Электрощитовая.   12   4,8 Норм   50   30   10   Раб  О.Р.   100   1.15 НСП21   1 ЛБР-40   40   80  13,3
6.Комната обслуживающего персонала   12   4,8 сырое   50   30   30   Раб  О.Р.   30   1.15 НС002   1 ЛБ-40   40   160  13,3
7.Площадка обработки моркови   48   4.8 сырое   50   30   10   Раб  О.Р.   30  1.15 НСП11   2 ЛБ-40   40   4800  59,1
8.Коридор   36   4,8 сырое   50   30   10   Раб  О.Р.   10  1.15 НСП11   3 ЛБ-40   40   800  8,3
9.Площадка перед входом (2 шт)   6   4,5 сырое   50   30   10   Раб   О.Р.   5  1,15 НСП03  1 Б215-225-100   75   225  7,5

 

6. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ВЕНТИЛЯТОРА.

 

В дипломном проекте произведем расчет и выбор электропривода центробежного вентилятора для системы вентиляции. По расчетному воздухообмену и напору создаваемому вентилятором, выбираем вентилятор, а затем двигатель.

6.1 Определим подачу вентилятора, м3/ч.

 

 

6.2 Определим напор вентилятора, Па;

 

,где HT — потери напора в трубопроводе, Па;

hмс — потери напора от местных сопротивлений, Па;

 

,где λ — коэффициент трения воздуха в трубопроводе, λ=0,02…0,03;

l и d — длина и диаметр трубопровода, м;

Vпв — скорость движения воздуха в вытяжном воздуховоде, Па;

ρ — плотность воздуха в трубопроводе, кг/м2;

Так как трубопровод прямоугольного сечения 300×300 мм. Найдем его эквивалентный диаметр, dэ = 0,3 м.

Длину вытяжного воздуховода принимаем равной, l = 18 м.

 

 

,где Σξ — сумма коэффициентов в местных сопротивлениях;

В отдельных участках вытяжной системы: ξ = 1- задвижка; 3 колена Σξ = 0,45; ξ = 1,45 — четыре отвода от воздуховода; Σξ = 1,75.

 

 

Берем вентилятор ВЦ4-70-4, А = 3000,

Источник: http://xn--d1aigtgr.xn--p1ai/?p=524

  • Раздел: Кабачки |
  • Автор: Jamie199208_2009
  • Комментариев: 9
  • Просмотров: 566 |