Производство молочных продуктов

Мсл. =

Массу нормализованного молока определяется по формуле (3):

Моб.м. = 4000 - 21,5 = 3978,5, кг

Массу закваски находим по формуле (20):

Мзакв. == 19,925, кг

Массу смеси находим по формуле:

Мсм. = Ммол. + Мз., кг (34)

Мсм. = 3978,5 + 198,925 = 4177,425, кг

Находим массу творога:

Моб.твор. = , кг (35)

Моб.твор. = = 586,7, кг

Находим массу фасовочного творога по формуле:

Мф.тв. =, кг (36)

Мф.тв. = = 582,2, кг

Потери находим по формуле:

П = Мтв. - Мф.тв, кг (37)

П = 586,7 - 582,2 = 4,5, кг

2.3.7 Сыворотка творожная пастеризованная

Массу сыворотки находим по формуле:

Мсыв. = (38)

Мсыв. = = 3258,4, кг

Находим массу фасовочной сыворотки:

М'сыв. = , кг (39)

М'сыв. = = 889,76, кг

Потери находим по формуле:

П = Мсыв. - М'сыв., кг (40)

П =3258,4 - 889,76 = 2368,64, кг

Таблица 12 - Результаты продуктового расчета

Наименование продукции	Количество готовой продукции в 1 смену, т/см	Количество готовой продукции во 2 смену, т/см	Количество готовой продукции в сутки т/сутки	Количество готовой продукции в месяц т/мес	Количество готовой продукции за год, т/год
Молоко	3,8	3,8	7,6	228	2736
Молоко белковое	1,6	1,6	3,2	96	1152
Йогурт «Мечта»	2,4	2,4	4,8	144	1728
Кефир «Таллиннский»	4,4	4,4	8,8	264	3168
Сметана	1,4	1,4	2,8	84	1008
Творог	0,5	0,5	1	30	360
Сыворотка творожная	0,8	0,8	1,6	48	576
ИТОГО:	14,9	14,9	29,8	894	10728

2.4 Технохимический контроль

Технический и микробиологический контроль на предприятии осуществляют в лаборатории (ОТК) предприятия.

Технохимический контроль включает:

- контроль качества поступающего сырья, материалов, химических веществ по физико-химическим показателям;

- контроль качества готовой продукции;

- контроль качества продукции в процессе производства;

- приготовление реактивов для проведения анализов и растворов для мойки оборудования;

- контроль и учёт брака;

- контроль документации на выпускаемую продукцию.

Микробиологический контроль включает:

- контроль качества поступающего сырья, материалов по микробиологическим показателям;

- контроль санитарного состояния помещений и оборудования;

- периодический контроль качества готовой продукции;

- приготовление и контроль качества бактериальных заквасок для кисломолочной продукции.

Надзор осуществляется в соответствии с Инструкцией по микробиологическому контролю производства для молочной промышленности.

Производственная лаборатория занимается оценкой качества готовой продукции. Контроль осуществляется на протяжении всего технологического процесса.

Химическое отделение лаборатории контролирует ход технологического процесса на этапах производства. Сначала производится органолептический анализ, затем физико-химический.

Микробиологический отдел отвечает за безопасность продукции. Следит за общей бактериальной обсеменённостью продукции.

Радиологический отдел проверяет продукцию на наличие цезия и стронция.

Технохимический контроль на предприятии представлен в таблице Б1 Приложение Б.

3. технологическое оборудование

3.1 Характеристика оборудования

Установка пластинчатая пастеризационно-охладительная А1-ОКЛ -3 предназначена для предварительного нагрева, пастеризации и охлаждение молока. Установка пластинчатая пастеризационно-охладительная состоит из чугунной литой стойки с закрепленными в ней двумя стальными штангами. На верхней штанге подвешиваются теплообменные пластины, разделительные и нажимные плиты, а нижняя служит для них направляющей. Стойка и нажимная плита снабжены штуцерами для ввода и вывода молока и рабочих жидкостей. На незакрепленных концах штанг имеется резьба для гаек, которыми с помощью зажимных устройств прижимают пластины теплообменных секций, создавая необходимую герметичность. Требуемая степень сжатия теплообменных секций контролируется по показанию стрелок на табличках, укрепленных на штангах..

Теплообменные пластины разделены на пакеты - группы пластин с одинаковым направлением потока жидкости. На каждой пластине выбит порядковый номер, что упрощает их сборку в пакеты по схеме компоновки пластин. Теплообменные секции разделены специальными разделительными плитами, снабженными штуцерами для ввода и вывода жидкостей. Пластинчатый аппарат установки марки А1-ОКЛ-3 имеет три секции: регенерации I, пастеризации II и охлаждения III. В этом аппарате использована теплообменная пластина типа АГ-2 с поверхностью теплообмена 0,2 м. Она имеет более высокие теплотехнические показатели по сравнению с ранее применяемыми пластинами типа П-1, П-2 и П-3.

Таблица 14 - Технические характеристики пастеризационно-охладительной установки А1-ОКЛ -3:

№ п/п	Наименование	Ед.изм.	Величина
1.	Производительность	л/ч	3000
2.	Температура: · продукта на входе в аппарат · пастеризации молока · охлаждения молока · ледяной воды	°С	5...10 76...80 2...6 1
3.	Хладоноситель		Ледяная вода
4.	Кратность ледяной воды		4
5.	Время выдержки молока при пастеризации	сек	25
6.	Давление: · ледяной воды · греющего пара, не менее · рабочее в аппарате	МПа	0.1 0.15 0.15
7.	Поверхность теплообмена пластины	м2	0.2
8.	Число пластин	шт.	76
9.	Коэффициент регенерации	%	85
10.	Потребление за 1 час работы: · пара · электроэнергии · холода (отводимого тепла)	кг кВт кВт	45 9 15.7
11.	Габаритные размеры	мм	3700х3530х2500
12.	Занимаемая площадь	м2	13.1
13.	Масса установки	кг	2000

3.2 Расчетная часть

Расчет секции регенерации

1.1. Определяем температурный напор (?t_p) в секции регенерации, которая остается постоянной в процессе теплообмена между горячим молоком, поступающим из секции пастеризации, и холодным молоком с начальной температурой (t_HM);

?t_p = (1 - E) • (t_n - t_nm) (41)

где Е - коэффициент регенерации (принимаем 0,87 - 0,93),

t_p - температура пастеризации, ^°С.

?t_p = (1- 0,87) • (76 - 5) = 9,23 ^°С

Определяем температуру холодного молока после секции регенерации:

t_pxm = t_nm + E • (t_n - t_nm) (42)

t_pxm = 5 + 0,87 • (76 - 5) = 66,77 ^°С

Определяем температуру пастеризованного (горячего) молока после секции пастеризации:

t_pгм = t_nm+ ?t_p (43)

?t_p = 5 + 9,23 = 14,23 ^°С

Составим схему тепловых потоков холодного и горячего молока, которая представляет собой две параллельных линии, направленные в противоположные стороны (противоток):

t_nm = 5^°Сt_p(_x.m) = 66,77 ^°С - холодное молоко

t_p = 14,23 ^°Сt_паст = 76 ^°С - горячее молоко

?t_p = 14,23 - 5 = 9,23 ^°С

?t_p = 76 - 66,77 = 9,23 ^°С

Определим средние температуры потоков, беря их как средние арифметическое конечных точек потоков:

а) для холодного молока

t_xm = (44)

t_xm =

б) для горячего молока

t_гm = (45)

t_гm =

При полученных средних значениях температур определим технические характеристики молока: с - плотность, кг/м³; с - удельная теплоёмкость, Дж/(кг•К): м - коэффициент динамической вязкости, Па•с; л теплопроводность, Вт/(м•К).

а) для холодного молока: с_м.х = 1022,9 кг/м³; с_{м.х =} 3950,9 Дж/ (кг •К);

м_м.х = 0,119 • 10^-2 Па•с; л _м.х = 0,506 Вт/ (м•К);

б) для горячего молока: с_м.г = 1015,9 кг/м³; с_м.г = 3970,9 Дж/(кг•К);

Определим скорость движения молока(_м) в секции регенерации; при этом примем, что скорости движения холодного и горячего молока одинаковая, а значит число каналов(m) в пакетах(n) горячего и холодного молока принимается также равным:

_м = (46)

где V - объёмный расход в секунду (V = 5000 л/ч = 5м³/ч = 0,0014м³/с), м³/с;

ѓ - площадь поперечного сечения, м².

_м =

Рассчитаем критерий подобия (Re) тепловых процессов происходящих в холодном и горячем молоке:

Re = (47)

где d_экв - эквивалентный диаметр.

а) для холодного молока

Re_xm =

б) для горячего молока

Re_мг=

По значениям температурных величин Re определим режим течения молока горячего и холодного.

Так как в пластинчатых аппаратах критическим значением Re является Re_кр = 180, а вданном случае Re _mx > 180 180 и Re_мг > 180, следовательно, режим движения молока является турбулентным.

Также, согласно данным Барановского, можно считать, что турбуляция потока начинается при Re = 50 и лежит в диапазоне 50 < Re < 20000, а именно

50 < Re_mx = 1193,9 < 20000 и 50 < Re_mг = 1663,7 < 20000

Определим критерий Прандтля, который характеризует теплофизические свойства жидкости, т.е молока:

Pr_м = (48)

а) для холодного молока

Pr_мх=

б) для горячего молока

Pr_мг=

Определим критерий Ниссельта (Nu) по эмпирической зависимости, которая характеризуется интенсивностью теплообмена между теплоносителем и разделяющей стенкой:

Nu_m = (49)

где - поправка Михеева, которая учитывает направление теплового потока и характер тепловых процессов, происходящих у разделительной стенки, и лежит в диапазоне от 0,94 до 1,06;

Pr_st - значение критерия Прандтля у разделительной стенки.

Для определения Pr_st находят среднюю температуру стенки:

tсm = (50)

t_cm=

При t_ст = 40,5 °С определяем теплофизические характеристики молока:

С_м(cт) = 1019,4 кг/м³; л_м(ст) = 0,514 Вт/(м•К); м_м(ст) = 0,00983•10^-2 Па•с; с_м(ст) = 3960,3 Дж/ (кг•К).

Определяем критерий Прандтля у разделительной стенки:

Pr_cm= (51)

Pr_cm=

Определяем критерий Нуссельта:

а) для холодного молока

Nu_мх = 0,135•1193,9^0,73 • 9,29^0,43 •

б) для горячего молока

Nu_мг= 0,135•1663,7^0,73•6,51^0,43•

Определяем коэффициент теплоотдачи с холодной и горячей сторон

(52)

а) для холодного молока

;

б) для горячего молока

Определяем коэффициент теплопередачи:

K_p=, (53)

где - толщина стенки пластины;

- теплопроводность стекла.

К_р=

Определим количество тепла, необходимое для нагрева молока (Q_mx);

Q_m=G_m•c_m•(t_pxm•t_рм), (54)

где G_m - расход молока (производительность), кг/с (принять G_mx=G_мг)

c_m - удельная теплоемкость молока, Дж/(кг•К).

G_m = V • p_m, (55)

G_mx = 1,45•10^-3 • 1022,9 = 1,48 кг/с

Q_m = 1,48 • 3950,9 • (35,89 - 5) = 180,62 кВт

Определим площадь контакта секции регенерации:

F_p = (56)

F_p= м²

Определим число каналов (n):

n = (57)

где F₁ - площадь одно пакета, м²

F₁ = m • F_пл •2, (58)

где m - количество каналов в одном пакете (принимаем по типу выбранных пластин);

F_пл - площадь контакта одной пластины (принимаем по типу выбранных пластин).

F₁ = = 4

n

Полученное значение округлим до большего целого числа, следовательно, число пакетов в секции регенерации равно 32.

Расчет секции пастеризации

Определим температуру горячей воды в секции пастеризации. Рекомендуется принимать температуру воды на 4...5 °С выше, чем температуру пастеризации, т.е.

t_нв =t_n + (4…5) (59)

Для секции пастеризации уравнение теплового баланса имеет такой же вид, как и для секции регенерации с учетом равенства тепловых потоков молока и воды:

(60)

(61)

где Q_B - количество тепла, отдаваемое водой;

G_e = 2 * G_M - расход воды, кг/с;

с_в - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг-К);

t_HB - начальная температура воды, °С;

t_KB - конечная температура воды, °С.

Определим среднюю температуру молока, находящегося в секции пастеризации:

 (62)

При полученной средней температуре 71,39 °С определим теплофизические характеристики молока: р_м.п = 1004,8 кг/м ; с_м.п = 3991 Дж/(); м_мп= = 0,062 10^-2; л_мп = 0,531 Вт/().

Определим затраты тепла на пастеризацию по формуле (54):

Определим теплофизические характеристики воды при ее средней температуре. Примем t_cp.в = 79 °С. р_в = 972,43 кг/м³; с_в = 4,215 кДж/();м._в -=361 * 10~⁶ Па/с; л_м.п =0,669 Вт/().

Определим конечную температуру воды:

(63)

Составляем баланс температур:

(64)

(65)

Так как , то определение среднего температурного напора ведется по логарифмической формуле (в противном случае средний температурный напор определяется как среднеарифметическое температурной разности большего и меньшего напоров):

(66)

Рассчитаем критерии подобия тепловых процессов, происходящих в горячем пастеризованном молоке по формулам 47, 48,49:

Для определения Прандтля пристеночного слоя найдем среднюю температуру стенки:

(67)

При t_ст(м.п) = 73,69 °С определяем теплофизические характеристики молока: р_ст(м._п) = 1002,6 кг/м³; л._ст(м.п) = 0,536 Вт/(); м_ст(м._п) - 0,059-10"² ; с_ст(мп) = 3996,5 Дж/().

Определим коэффициент теплоотдачи по формуле 52:

Определяем скорость движения воды (_в) в секции пастеризации:

(68)

где V_B - объемный расход горячей воды, м³/с

(69)

Рассчитаем критерии подобия для горячей воды по формулам 47, 48, 49

Для определения Критерия Прандтля пристеночного слоя воды найдем среднюю температуру стенки:

При t_CT = 74,84 °С определяем теплофизические характеристики воды: р_в = 974,63 кг/м³; л_в = 0,667 Вт/(); м_B = 381,5-10^-6 Па-с; с_в = 4209 Дж/()

Pr_cm(в) =

Nu_гв=0,135•7153,2^0,73•2,24^0,43•

Определим коэффициент теплоотдачи по формуле 52:

Определим коэффициент теплопередачи по формуле 53:

K_n=

Вычислим необходимую площадь контакта по формуле 56:

F_n=

Определим число каналов по формуле 57, приняв площадь одной пластины постоянной величиной:

n = пакетов.

Расчет секции охлаждения

Определим температуру ледяной воды на выходе из секции охлаждения; учитывая, что t_нв = 1 °С.

Коэффициент кратности для воды рекомендуется брать в диапазоне от 2 до 4. Расход воды кратен расходу молока:

V_лв = 3 • 1,4 • 10^-3 = 4,2 • 10 ^{- 3} м³/с

Найдем скорость ледяной воды по формуле 28:

Вычислим среднюю температуру молока находящеюся секции охлаждения, по формуле:

t_cр(м.о)=, (70)

t_cp(м.о)=

При tcptH0) найдем теплофизические характеристики молока: р_(мо) =

= 1030,8 кг/м3;л_(мо) = 0,492 Вт/(); м_(мо) - 0,215102 Па-с; с_(мо)= 3885,3 Дж/().

Определим тепловую нагрузку на выходном сопле по молоку по аналогии с формулой 54:

Q_мо=1,44 • 3885,3 •(14,23 - 5) = 51,8 кДж

Вычислим конечную температуру воды:

t_кв = t_лв+ (71)

где плотность и теплоемкость ледяной воды на входе в секцию соответственно равны: ра =999,73кг/л 3,с„ = 4,2 кДж/()

t_к.в= 1 +

Определим среднюю температуру воды:

t_ср(в)=

При =2,47найдём теплофизические характеристики воды р_в = 999,79 кг/м³;л_в - 0,560 Вт/(); м_в- 1,526-10"'; с, = 4209 Дж/().

Составим схему тепловых потоков r системе прямоугольных координат

?t_б= t_рег - t_кв

?t_б=14,23 - 3,93 = 10,3 °С

?t_м= t_км - t_лв

?t_м = 3,93 - 1 = 2,93 °С

Следовательно, определение среднего температурного напора ведется по логарифмической формуле 26:

?t_cр(ох)=

Рассчитаем критерии подобия для молока охлажденного по формулам 47, 48, 49:

Re _мо=

Pr_мо=

Для определения критерия Прандтля пристеночного слоя найдем среднюю температуру разделительной стенки:

t_cm=

При найденном значении t_ст = 6.04 ^°C определим теплофизические характеристики молока: р_ст = 1031,7 кг/м³; л_ст = 0,484 Вт/(кг•К); м_(мо) = 0,248•10^-2 Па•с; с_мо = 3883,1 Дж/(кг•К).

Pr_cm=

Nu_мо=0,135•667,4^0,73 • 17^0,43•

Определим коэффициент теплоотдачи по формуле 52:

Определим критерии подобия в потоке ледяной воды при t_ср.в = 2,47 °С

Re_в=

Pr_в=

Для вычисления критерия Прандтля пристеночного слоя ледяной воды найдем среднюю температуру стенки:

t_сm(лв)=

При t_cn =8,35 °С определим теплофизические характеристики воды: p_лв = = 999,73 кг/м³; л_лв = 0,546 Вт/(кг•К); м_лв = 1,315•10^-3 Па•с; с_лв = 4200,2 Дж/(кг•К).

Pr_cm=

Nu_в= 0,135• 1861,7^0,7311,3^0,43•

Определим коэффициент теплоотдачи по формуле 52:

Определим коэффициент теплопередачи но формуле 53:

K_ox =

Вычислим охлаждающую поверхность по формуле 57:

F_охл=

Определим число каналов по формуле 59:

n = пакетов.

Гидравлический расчёт

Гидравлическое сопротивление по каждому теплоносителю определяют по уравнению подобия, имеющего вид:

Eи =1350•Re^0.25 , (72)

а) для холодного молока:

Eи_мх=1350•1193,9^0,25=7935,5

б) для горячего молока:

Eи_мг= 1350 1663,7^0,25• = 8621,9

в) для пастеризованного молока:

Eи_мn=1350 •2255.9^0,25=9303,9

г) для охлаждённого молока:

Eи_мо=1350 • 7153,2^0,2512415,3

д) для воды в секции пастеризации:

Eu_в = 1350•1861,7^0,25 = 12415,3

е) для ледяной воды:

Eи_лв=1350 • 1861,7^0,25=8867,7

Потери давления в одном пакете определяют по формуле:

?P = Еu• х² • (73)

а) для холодного молока:

?P₁= 7935,5 •0,145² •1022,9 = 170,66 кПа

б) для горячего молока:

?P₂ = 8621,9••0,145²• 1015,9=184,16 кПа

в) для пастеризованного молока:

?P₃= 9303,9 1 • 0,145²•1002,6=196,12 кПа

г) для охлажденного молока:

?P₄= 6861,7 • 0,145²•1030,8 = 148,71 кПа

д) для воды в секции пастеризации:

?P₅= 12415,3 • 0,292² •972,43 = 1029,39 кПа

е) для ледяной воды:

?P₆= 8867,7 •0,292² •999,79 = 755,94 кПа

Суммарные потери давления в молокопроводе:

?P₁+?P+₂?P+₃?P₄ (74)

170,66+184,16+196,12+148,71=699,65 кПа

Суммарные потери давления в водопроводе:

?P₅ + ?P₆ (75)

1029,39 + 755,94 = 1785,33 кПа

4. Автоматическая система управления технологическими процессами

Автоматическая система управления технологическими процессами - это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности. Процесс оптимизации предполагает выбор такого варианта управления, при котором достигается минимальное или максимальное значение некоторого критерия, характеризующего качество управления.

Чтобы добиться желаемого хода технологического процесса, в системе управления необходимо выполнять множество различных взаимосвязанных действий: собирать и анализировать информацию, о состоянии процесса, регистрировать значения одних переменных и стабилизировать другие, принимать и реализовывать соответствующие решения по управлению и т. д. Системы управления характеризуются участием значительного числа людей, разнообразных машин и аппаратов, наличием связанных между собой достаточно сложных подсистем, обладающих своими частными целями и критериями и, наконец, наличием развитой иерархии уровней управления: агрегат--производство--предприятие.

Для управления современными объектами используется большое количество элементов (подсистем). Совокупность элементов, участвующих в управлении называется управляющим комплексом. Типичный управляющий комплекс состоит из элементов следующих типов: датчики осведомительной информации; средства передачи информации; управляющие элементы; органы управления; различные преобразующие и переходные устройства.

Процесс управления значительно упрощается при использовании системы управления с иерархической структурой. Для управления иерархической структуры характерно наличие нескольких уровней. управления. Типичным примером систем такого рода является административное управление.

Система управления обеспечивает безопасность работы предприятия.

Основным элементом системы управления является промышленный контроллер. В памяти контроллера записана программа управления всеми исполнительными элементами (клапанами, насосами и т.д.). Для управления технологическим процессом и отображения технологических параметров и состояния оборудования служит операторская панель. Предусмотрена визуализация и архивация данных, on-line удаленный контроль.

Для безопасной эксплуатации оборудования, на основе приборов автоматического контроля применяют три вида извещения персонала:

Контрольную - для сообщения о работе или остановке всего оборудования начиная от вентилятора и заканчивая запорными клапанами.

Предупредительную - для извещения персонала о возникновении каких-либо изменений и отклонений в оборудовании систем вентиляции и кондиционирования, которые могут привести к аварийной ситуации.

Аварийную - для извещения персонала об отключении оборудования и включении устройств автоматической защиты, а, следовательно, о возникновении аварийной ситуации.

Автоматическая защита останавливает оборудование и включает оборудование, специально разработанное для различных ситуаций.

Для предотвращения последствий коротких замыканий электрические цепи питания снабжены автоматическими отключателями и предохранителями. При любой неисправности система управления отключает все работающие устройства и подает сигнал путем зажигания на панели управления лампы неисправности.

При недостаточной температуре циркулирующего воздуха в камере хранения система управления выдает сигнал на включение компрессоров. При превышении температуры циркулирующего воздуха заданной с помощью задатчика температуры на панели управления на величину допуска, установленного задатчиком допуска на поддерживаемую температуру, система управления выдает сигнал на отключение компрессоров.

Поддержание относительной влажности циркулирующего в камере хранения воздуха происходит аналогично.

В схемах управления наряду с защитой от короткого замыкания и перегрузок предусматривается защитное отключение.

Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматическою отключения питания. Защита от сверхтока (при применении защитного зануления) обеспечивает защиту человека при косвенном прикосновении путем отключения автоматическими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком замыкании на корпус.

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением.

Для быстрого обнаружения и сообщения о месте возникновения пожара, приведение в действие производственных автоматических средств огнетушения, централизованного управления пожарными командами (подразделениями) и оперативного руководства тушением пожара имеется система связи и автоматической пожарной сигнализации.

5. энергетическая часть

5.1 Пароснабжение

Котельная предусмотрена для централизованного теплоснабжения промышленного предприятия, жилых и общественных зданий. В котельной установлены котлы ДЕ-М-25 (1 шт.) без паронагревателей.

Другая часть тепла отпускается в виде насыщенного пара давлением 4,13 кг/смі. предусматривается возможность применения закрытой системы теплоснабжения.

Конденсат сначала поступает в конденсаторные баки теплового пункта, расположенного в главном производственном корпусе, затем по напорному конденсатопроводу поступает в котельную. Снабжение котельной мазутом осуществлялось от установки с раздельным помещением резервуаров емкостью 2100 м доставка мазута и жидких присадок осуществлялась автотранспортом.

Категорически запрещается превышать в аппаратах давление и температуру, предусмотренные инструкцией по эксплуатации. Аппаратура и трубопроводы должны быть герметичны и исправны.

Расчет системы отопления включает:

- выбор параметров микроклимата производственных помещений;

- расчет тепловых потерь помещения;

- выбор системы отопления и расчет ее параметров, включая расчет отопительных приборов, если предусматривается их использование;

- гидравлические расчеты трубопроводных систем.

Тепловой баланс отапливаемого помещения используется для определения тепловой мощности теплогенераторов, необходимой для поддержания заданной температуры.

Он записывается в виде равенства тепловой мощности, передаваемой теплогенератором в отапливаемое помещение, сумме всех тепловых потерь и теплотопритоков этого помещения:

(76)

где Q - составляющие тепловых потерь и теплопритоков помещения. Тепловые потери помещений складываются из следующих тепловых потоков:

1. через стены Q1;

2. через полы Q₂;

3. через потолок и чердачные перекрытия Q₃;

5. через двери и ворота Q₅.

Тепловые притоки помещений обычно складываются из следующих составляющих (часть из них может отсутствовать):

1. тепловые потери на нагревание наружного воздуха, проникающего через неплотности окон, дверей и ворот Q₆;

2. тепловые потери на нагревание воздуха, поступающего через открытые ворота Q₇;

3. тепловые потери на нагревание оборудования и транспорта, поступающего в помещение Q8;

4. солнечная радиация, проникающая через окна Q₉;

5. теплопритоки от технологического оборудования Q_10.

Q ₌ Q₁+ Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ + Q₇ + Q₈ + Q₉ + Q₁₀ (77)

Тепловые потери через стены определяются:



(78)

где К - коэффициент теплопередачи через стены, Вт/(мІ °С);

R - термическое сопротивление соответствующих стен, (мІ °С)/ Вт;

F - площадь стены из которой вычтены площади окон, дверей.

t_B, t_H - поправочный коэффициент.

Q = 1,23 • (63,8 - 1 2) • 0,4 + 1,23 • (12,5 • 6,3 - 6,3) • 0,4 + 0,23 • (50,4 - 6) • 0,4 + 1,23 • (l 2,5 •6,3 - 6)•0,40 =108,8Вт

Тепловые потери через полы:

Тепловые потери через окна:

Q4= 5,8 • 30 • 28 • 1 = 6412Вт

Тепловые потери через двери и ворота:

Q5 = 0,144 • 12 - 38 - 0,4 = 16,3Вт

Тепловые потери на нагревание наружного воздуха, проникающего через неплотности окон, дверей:

Q₆ = 1000 • 1 • 38 • 0,5 • 0,002 • 0,65 = 28,85Вт

Тепловые потери на нагревание оборудования и транспорта, поступающего в помещение:

Q7 = 0,17 • 4012 •38 • 0,002 = 51,95Вт

Определение солнечной радиации, проникающей через окна:

= 30 • 186 • 1,45 = 809Вт

= (38 4 + 60,75 + 100) • 17,5 = 6336,6Вт

Пять операторов обслуживающих линию:

Q₁₀ =5 • 105 = 525Вт

Q₁₀= 43,5 • 8,05 • 52 = 18209Вт

а = 9,34 + 0,047 (tпов - t в) + 7 • = 43,5 Вт/(мІ єС),

Для ориентировочной оценки коэффициента теплоотдачи от изолированной поверхности можно пользоваться следующей формулой:

а = 9,34 + 0,047 • 52 + 7 • = 43,5 Вт/(мІ єС),

Тепловыделения от промышленных печей:

Q10 =1000 • N • a (79)

где а -коэффициент теплоотдачи, (конвекцией и лучеиспусканием), Вт/(мІ °С)

F - поверхность, отдающая тепло, мІ

Q10= 1000 • 100 • 0,6 •41 = 8,055Вт

Тепловой баланс отапливаемого помещения определяем по формуле:

Q = 108,8 + 150,2 + 6412 + 20,8 + 26,27+ 28,78+51,9 +1427,6 + 525 + 43,5 + 1809,1 + 8,05 + 891 = 11503 Вт

5.2 Электроснабжение

Электроснабжение предприятия осуществляется по двум рабочим кабельным линиям электропередачи напряжением 6 кВ каждая, с расчетной силой тока 490 А и передаваемой мощностью 5300 кВт от тяговой подстанции 110/38.5/6.6 кВ. Каждая линия состоит из двух кабелей марки ААШв сечением 3*185 мм. Для распределения электроэнергии по цехам на территории предприятия размещено 5 трансформаторных подстанций. Потребная мощность по предприятию составляет 4760 кВт и обеспечивается следующими трансформаторными подстанциями:

- трансформаторные подстанции №1 мощностью по 2000 кВт, совмещённые со щитом ЩО-70, размещены в главном производственном корпусе, потребная мощность которого составляет 3100 кВт;

- трансформаторная подстанция №2 мощностью 2000 кВт, состоящая из помещений распределительного устройства РУ-6 кВ и комплектной трансформаторной подстанции, размещена в компрессорном отделении, потребная мощность которого 2002 кВт;

- трансформаторная подстанция №3, состоящая из двух трансформаторов мощностью по 250 кВт наружной установки и щитового помещения с размещёнными в нём щитом 0.4 кВ из панелей ЩО-70 и щитом станций управления «ЩСУ», располагается в котельной, потребная мощность которой 290 кВт.

Силовая распределительная сеть выполнена кабелем АВВГ, прокладываемом открыто на монтажных конструкциях.

Питание электроприёмников выполняется от щита 0.4 кВ трансформаторных подстанций, трансформаторы которых имеют глухое заземление. Напряжение силовой сети 380/220 В.

Распределение электроэнергии по потребителям осуществляется от силовых пунктов типа СПУ-62. Вся пусковая аппаратура силовые пункты машинного отделения компрессорной вынесены в отдельное электрощитовое помещение.

Осветительная распределительная сеть выполнена кабелем ААВГ открыто по стенам производственных помещениях и проводом АППВС скрыто в административно-бытовых помещениях. В качестве распределительных щитов освещения используются щиты типа ЩО-41. По назначению электроосвещение делится на общее освещение помещений, местное, бактерицидное. Общее освещение делится на рабочее и аварийное для эвакуации, местное делится на переносное и стационарное. Напряжение ламп рабочего и аварийного освещения составляет 220 В, напряжение сети ремонтного освещения составляет 12 и 36 В.

Предусмотрено объединение защитного заземления высокой стороны подстанции с рабочим заземлением стороны 380/220 В. Заземляющее устройство выполняется из 15ввинченных электродов сечением 12 мм и длиной 5 м, соединенных стальной полосой 40+4 мм, сопротивление заземляющего устройство не должно превышать 4 Ом.

Все металлические нетоковедущие части силовых и осветительных электроустановок подлежат заземлению. Для этого используют алюминиевые оболочки питающих кабелей, нулевой провод осветительной сети и дополнительную жилу кабеля АВВГ.

Учет электроэнергии осуществляется счетчиками активной и реактивной энергии на стороне 6 кВ отходящих линий и на стороне 0.4 кВ каждого трансформатора.

5.3 Холодоснабжение

Холодоснабжение предприятия осуществляется собственным компрессорным цехом, машинное отделение которого располагается во вспомогательном корпусе. На территории завода имеется склад аммиака (1 т) и масла (3 т). Холод, вырабатываемый аммиачной холодильной установкой, идет на охлаждение холодильных камер и технологические нужды. В сутки расходуется около 3400 кВт холода.

Оборудование, входящее в холодильную установку

Компрессор винтовой аммиачный ВХ-350 с производительностью холода 350 кВт/ч при температуре кипения аммиака -15 °С и температуре конденсации 30°С, мощностью 103 кВт/ч, с расходом охлаждающей воды 49,5 м/ч, работающий под напряжением 380 В. Из 8 компрессоров работают 4, компрессор служит для сжатия паров аммиака, поступающих из испарителя.

Конденсатор испарительный типа ИК-100, предназначен для охлаждения и конденсации паров аммиака в холодильной установки, рхлаждающей средой служит вода и воздух, расход циркулирующей воды составляет 55 м/ч, расход воздуха 48000 м/ч. Номинальный тепловой поток в режиме конденсации составляет 400 кВт, в режиме воздушного охлаждения 160 кВт, мощность электродвигателей вентиляторов 5,6 кВт, потребляется трёхфазный электрический ток частотой 50 Гц и напряжением 220/380 Вт. На предприятии установлены 7 конденсаторов.

Линейный ресивер РД-5 и ресивер РД 1,5 предназначен для накапливания жидкого аммиака перед подачей его на распределительную станцию. Ресивер РД 5 рассчитан на 3 т аммиака, ресивер РД 1 на 1 т аммиака. Всего на предприятии имеется один линейный ресивер РД 1,5 и один ресивер РД 5.

Насосы подачи аммиака по холодильным камерам марки KSEF-30 производительностью 8 м/мин.

Воздухоохладитель потолочного типа ВОП-100 рассчитан на поверхность охлаждения 100 м. снабжён электродвигателем мощностью 1,5*2 кВт. Воздухоохладители установлены в общей холодильной камере (12 шт), в хладостате (4 шт), в цеховой камере творога (1 шт), в складе гидрожиров (3 шт) и в камере масла (6 шт).

Напольный воздухоохладитель НВО-250 рассчитан на поверхность охлаждения 250 м. Напольные воздухоохладители установлены в общей холодильной камере (2 шт) и в хладостате (2 шт).

Пристанные батареи охлаждения сконструированы на предприятии, установлены в камере творога.

Испаритель панельный ИП-320 предназначен для получения ледяной воды с температурой +2°С, используемой для охлаждения молока и молочных продуктов на технологических аппаратах, , и рассола с температурой -10°С, используемого для охлаждения молока и молочных продуктов на технологических аппаратах, для производства сливочного масла, для поддержания температуры в камере гидрожиров. Испаритель ИП-320 рассчитан на охлаждения хладоносителя объёмом 320м за счёт поглощения тепла аммиаком при испарении, которое происходит при температуре -15°С. На предприятии установлено 8 испарителей ИП-320.

Градирня предназначена для предварительного охлаждения отработанной в технологических процессах воды перед подачей её в испаритель, с целью снижения тепловой нагрузки.

Принцип действия холодильной установки.

Жидкий аммиак кипит в панелях испарителя, поглощая тепло омывающего панели хладоносителя (воды или рассола), тем самым, охлаждая его. Полученная ледяная вода и рассол поступают на технологические нужды предприятия (охлаждение молока и молочных продуктов, производство масла). При кипении аммиак переходит из жидкого в газообразное состояние. Газообразный аммиак поступает в компрессор, где он сжимается, одновременно нагреваясь за счет возросшего давления.

Сжатый аммиак поступает в конденсатор, где он охлаждается ледяной водой, полученной в испарителе, и переходит в жидкое состояние. Температура воды после теплообмена составляет +30° С. Жидкий аммиак из конденсатора поступает в линейный ресивер, где накапливается.

Из ресивера жидкий аммиак поступает на распределительную станцию, откуда часть его подается в испаритель для охлаждения воды или рассола, а часть подается в воздухоохладители потолочного, напольного типа и пристенные охладители для поддержания низких температур в холодильных камерах.

Жидкий аммиак кипит в воздухоохладителях, и переходит в газообразное состояние, но часть его остается жидким. Поэтому смесь жидкого и газообразного аммиака поступает в дренажный ресивер, откуда жидкий аммиак возвращается для охлаждения камер, а газообразный поступает в компрессор.

Ледяная вода, отработанная в технологических процессах, становится теплой. Для снижения нагрузки на испаритель, теплая вода поступает в градирню, где происходит ее охлаждение при падении с высоты в виде мелких капель, дополнительное охлаждение достигается за счет работы установленных в градирне вентиляторов.

Градирня представляет собой башню, в верхнюю часть которой из насоса подаётся вода из конденсатора, которая распыляется, и, падая в нижнюю часть башни, охлаждается. Из градирни вода подается в испаритель. Суточное потребление воды составляет около 2600 м. В камере масла поддерживается температура -12°С в общей холодильной камере +2...+6 °С, в хладостате -18 °С, в цеховой камере творога 0...+2⁰ С, в сладе гидрожиров -1СГС. Оттайка охлаждающих приборов камер с температурой 0...-18⁰ С предусмотрено горячими парами аммиака и ТЭНами. Трубопроводы изолированы пенополистиролом ГТСВ-с, в качестве пароизоляции для внутренних трубопроводов используется фольгоизол, для наружных -пергамент и оцинкованная сталь. Трубопроводы для оттайки изолируваны асбестовермикулитовыми скорлупами и фольгоизолом.

5.4 Водоснабжение

Водоснабжение предприятия обеспечивается, централизовано от городского водозабора за счет подземных вод. Пробурено 1 артезианские скважины. На территории завода имеется водопровод диаметром 200 мм от магистрального водопровода диаметром 500 мм.

Схема водоснабжения

1) С целью сокращения потребления свежей воды предусмотрены конденсаторы ЗВАКО-200, компрессоры холодильной установки снабжаются водой от циркулирующей системы водоснабжения. Циркуляция воды на предприятии осуществляется в градирне.

2) Автоматизированные пластинчатые пастеризационно-охладительные установки приведены на циркуляционное горячее водоснабжение.

3) сточную воду после охлаждения воздушных компрессоров установок повторно используют на подпитку циркуляционной системы оборотного водоснабжения.

Нормы водоснабжения

1. Технологические нужды.

2. На пожаротушение.

3. На полив производственных и надземных насаждений.

4. На хозяйственно-питьевые нужды.

5. На приятие душевых процедур.

Система водоснабжения

1. Водоснабжение свежей воды для обеспечения производственных нужд и горячего водоснабжения.

2. Система повторного использования воды.

3. Циркулирующая система для обеспечения технологии изготовления.

5.5 Вентиляция

Вентиляционные системы классифицируют по трем признакам:

- по способу вентилирования;

- по организации подачи и извлечения воздуха из помещения:

- по побуждению, обеспечивающему движение воздуха в вентиляционной системе.

По способу действия вентиляционной системы разделяют на общеобменные и местные. В первом случае помещения вентилируют путем разбавления выделяющихся в них вредных веществ, избытков тепла или влаги поступающим в помещение свежим воздухом до пределов не выше допустимых. Этот вид вентиляции применяют во всех общественных зданиях

При местной вентиляции, выделяющиеся в помещении вредные вещества улавливаются вентиляционным устройством в месте их образования и удаляются из помещения, не распространяясь в нем.По организации подачи и извлечения воздуха в помещениях различаю приточную, вытяжную и приточно - вытяжную вентиляцию. В системе приточной вентиляции организованно воздух только поступает в помещение, повышая давление в нем, а уходит неорганизованно - самотеком через проемы окон и дверей или через щели.

Сначала рассчитаем и подберем калорифер. Для этого определим количество тепла, необходимое для подогрева приточного воздуха по формуле:

qp =L_ey-c(tпр - tн ) (80)

Qp = 2500*1,2* 0,24(16 - 26) = 30200 ккал/ч.

Примем весовую скорость в живом сечении калорифера по проходу воздуха равной 10 кг/мІ*сек. Тогда необходимую площадь живого сечения калорифера можно посчитать по уравнению:

f=L • y / 3600(v•y), (81)

f= 2500-1,2 /3600 • 10 = 0,84 мІ

Примем для расчета калорифер большой модели КФК № 14. Его параметры: площадь живого сечения для воздуха f_тр=0,90 мІ, тоже, для воды

f_действ = 0,0184 мІ; поверхность нагрева F=87 mІ.

Уточняем весовую скорость для этого калорифера по уравнению:

(v • y)действ= L*y/3600•fдейств (82)

(v • y)действ= 2500 • 1,2 /3600 • 0,90 = 8,2кг/сек*мІ

Определим скорость воды в трубках выбранного калорифера по формуле:

щ = Qрасх/[3600 • 1000 • /f (tz-tv) (83)

щ= 3 02400 /[З 600 • 1000 - 0,0181(13 0 - 70) ] = 0,07 м/сек

Необходимую поверхность нагрева калориферной установки можно

рассчитать по формуле:

Fкал.=Qp. 1,15/k ср. т. - tср.в. (84)

Fкал.=30200*1,15/17,1=173 мІ

Количество устанавливаемых калориферов КФК №12 будет равно:

11=173/87= 2

Калориферы устанавливаем последовательно по движению воздуха. По движению воды калориферы тоже устанавливают последовательно, чтобы не снижать скорости воды и коэффициентов теплопередачи,

Принятая калориферная установка имеет сопротивление по воздуху:

H к.у.=2 • 11,7=23,4 кГ/ мІ

По полученным данным подбираем вентиляционную установку (вентилятор и электродвигатель). Подбор вентилятора производим по таблица или характеристикам. Следует отдавать предпочтение тому вентилятору, у которого выше КПД, В результате выбираем вентилятор Ц-4-70 № 10 параметрами L=25000 м/ч; Н_в=46 кГ/мІ; КПД= 0.75; п=600 об/мин.

Мощность электродвигателя к вентилятору рассчитываем по формуле:

Ny =L • y • Hn • 1,15/3600 • 102звзр.п. (85)

Ny =2500 • 1,2 • 45,6 • 1,15/3600 • 102 • 0,75 • 0,95=14 кВт

6. архитектурно - строительная часть

6.1 Расчет площадей и компоновка основных и вспомогательных помещений

Расчет площади цеха можно проводить одним из трех способов:

- по удельной норме площади на единицу мощности предприятия;

- по суммарной площади технологического оборудования с учетом коэффициента запаса площади на обслуживающие технологическое оборудование площадки и проходы;

- способ плоскостного моделирования технологического оборудования в помещениях с учетом обслуживающих площадок, проходов, транспортных путей.

Площадь цеха по суммарной площади технологического оборудования с учетом коэффициента запаса площади на обслуживающие технологическое оборудование площадки и проходы рассчитывают по формуле:

(86)

где К - коэффициент запаса площади,

S_оборуд - площадь отдельных машин и аппаратов, м²,

S_линий - площадь линий и установок, м².

Рассчитаем площадь приемного цеха:

S= 6 • (0,9 + 8,9 + 6,9) =100,2 мІ

Рассчитаем площадь аппаратного цеха:

S= 5 • (2,2 + 1,2 +1,1 + 0,1 + 0,5 + 8,8 + 0,5 + 2,4 + 0,4 + 5,6 + 5,6 + 19,3 + 1,6 + 0,42 + 0,36 + 2,6 ) = 263,4 мІ

Рассчитаем площадь сметано - творожного цеха:

S= 5 • (6,1+8,4+5,6+3,6+4,5+4,5+1,2+1,7+4,2+0,7) = 202,5 мІ

Рассчитаем площадь цеха розлива:

S= 5 • (1,2 + 2 +0,2+3) = 32 мІ

Площадь камеры хранения готовой продукции определяем по нормам проектирования в соответствии с максимальным количеством единовременного хранения продукции и нормам загрузки складских помещений.

; (87)

где т_с - суточная выработка продукции;

z - срок хранения;

к - коэффициент запаса площади, к =1,5;

q - удельная нагрузочная способность.

Складское помещение для хранения молока:

= 13,36 м²

Складское помещение для хранения белкового молока:

5,6 м²

Складское помещение для хранения кефира «Таллиннского»:

15,4 м²

Складское помещение для хранения йогурта «Мечта»:

= 8,4 м²

Складское помещение для хранения сметаны:

4,9 м²

Складское помещение для хранения творога:

1,7 м²

Складское помещение для хранения сыворотки:

2,8 м²

Таблица 16 - Площадь помещений производственного корпуса

№	Назначение помещений производственного корпуса	Площадь
		расчетная, м2	компоновочная
			м2	строит. квадраты (36 м2)
Основные цеха
1	Приемный	100,2	108	3
2	Аппаратный	263,4	270	7,5
3	Сметано - творожный	202,5	216	6
4	Розлив	32	36	1
Заквасочные отделения и лаборатория
5	Приемная лаборатория	7,2	7,2	0,2
6	Заводская химико-бактериологическая лаборатория (включая моечную, бокс, отделение чистых культур)	7,2	7,2	0,2
7	Отделение централизованной мойки	36	36	1
8	Отделение восстановления молока	10,8	10,8	0,3
9	Заквасочное отделение	10,8	10,8	0,3
10	Тарные склады	18	18	0,5
11	Камеры хранения	52	54	1,5
Подсобные помещения
12	Бойлерная	18	18	0,5
13	Вентиляционная	18	18	0,5
14	Трансформаторная	18	18	0,5
15	Компрессорная	18	18	0,5
16	Ремонтные мастерские	18	18	0,5
17	Материальный склад	18	18	0,5
18	Помещения для КИП	18	18	0,5
Вспомогательные помещения
19	Бытовые	36	36	1

6.2 Компоновка производственных помещений

Компоновка производственных помещений ведется определение рационального размещения производственных цехов, подсобных, складских и вспомогательных помещений в главном корпусе молочного завода, с учетом следующих положений:

- простоты плана, объема и поперечного профиля здания;

- возможности применения укрупненной унифицированной сетки колонн;

- использования межферменного пространства для размещения технического этажа с целью монтажа различных коммуникаций;

- размещения под единым покрытием возможно большего количества производственных, подсобных, складских и вспомогательных помещений.

Одноэтажные здания наиболее распространены при строительстве производственных корпусов молочных заводов.

Блокирование цехов и помещений в одном промышленном здании улучшает организацию технологического процесса. Блокирование цехов и помещений позволяет уменьшить территорию застройки, площадь ограждений, протяженность коммуникаций и тем самым позволяет сократить сроки и стоимость строительства.

Производственные помещения основных цехов проектируются в виде здания прямоугольной формы, размеры которого зависят от мощности завода. Он включает цеха основного производства, блок приемно-моечного отделения с обособленными помещениями для централизованной мойки технологического оборудования, приемного отделения, приемной лаборатории и др. Далее в этих же размерах по числу пролетов к зданию примыкает блок помещения для организации служб инженерного обеспечения завода (компрессорная, ремонтные мастерские, вентиляционные помещения, служба КИП и др.)

6.3 Объемно - планировочное решение предприятия

В соответствии с выбранной технологической схемой производства, компоновкой оборудования здания цехов построено одноэтажным с сеткой колонн 6x6. Высота до низа балок в цехах 4,8 м. Объемно -планировочное решение зданий и сооружений промышленных предприятий выбрано в соответствии с нормативами структурных норм и правил СНиП И-90-81.

Наличие противопожарных стен определяют исходя из категории производства по пожарной опасности и степени огнестойкости зданий в соответствии с СНиП 11 - 2-81 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений». При размещении в одном помещении процессов различной категории следует учитывать мероприятия по предупреждению взрывов и распространению очагов возгорания.

Противопожарные преграды - несгораемые перекрытия или стены (брандмауэры) - устраивают из несгораемых и огнеупорных материалов -кирпича, железобетона, такие стены возводят выше уровня покрытия не менее чем на 0,5 м.

Здания молочных завода спроектировано в каркасном исполнении с самонесущими кирпичными стенами. Проектирование ограждений по периметру здания из сборных железобетонных и стекложелезобетонных панелей ограничено из - за повышенного температурно-влажностного режима в отдельных цехах. В связи с этим рациональными считаются комбинированные конструкции ограждающих поверхностей: в цехах и помещениях с н...