Разрабатываемая холодильная машина предназначена для приготовления теплоносителя 30 раствора пропиленгликоля с температурой -5С, необходимого для

• 
  контур подачи воды к пластинчатому теплообменному аппарату охлаждения горячего сусла;
  
• 
  контур бродильных танков (в рубашки охлаждения);
  
• 
  контур первого ряда танков дображивания и дрожжевые чаны (в рубашки охлаждения);
  
• 
  контур второго ряда танков дображивания (в рубашки охлаждения).
  

3. 
   Введение.
   

• 
  Горячее пивное сусло с температурой 95С после гидроциклического чана, перед подачей в бродильные емкости, охлаждается в 2-х ступенчатом пластинчатом теплообменном аппарате - артезианской водой в I секции до температуры 17С и промежуточным теплоносителем во II секции до температуры 6С.
  

• 
  Дальше пивное сусло заполняется в бродильную ёмкость, где первые двое суток ведения процесса температура сбраживаемого сусла повышается до 11С за счёт внутренних тепловыделений. При этой температуре процесс брожения, начинающийся при начальной плотности сухих веществ 13%, продолжается до достижения видимой конечной степени сбраживания, составляющей 3,8%. Температура бродящего сусла в бродильной ёмкости поддерживается равной 11С в течении 3 суток. После указанного промежутка времени начинается снижение температуры бродячего сусла. Окончание процесса брожения проходит при достижении температуры сусла 4,5С.
  

• 
  По окончании процесса главного брожения молодое пиво перекачивается на дображивание и созревания в лагерные танки. В бродильных танках молодое пиво находится 21 сутки, при этом температура пива понижается с 4,5С до 2С. Весь процесс приготовления пива занимает 28 дней.
  

Промежуточный теплоноситель – 30 % раствор пропиленгли

• 
  контур подачи воды к пластинчатому теплообменному аппарату охлаждения горячего сусла;
  
• 
  контур бродильных танков (в рубашки охлаждения);
  
• 
  контур первого ряда танков дображивания и дрожжевые чаны (в рубашки охлаждения);
  
• 
  контур второго ряда танков дображивания (в рубашки охлаждения).
  

3.2. Описание принципиальной схемы.

3. Схема автоматизации.

• 
  реле низкого давления;
  
• 
  реле высокого давления;
  
• 
  сигнал защиты при повышении температуры конденсации;
  
• 
  защита по давлению в рессивере.
  

При технологическом процессе изготовления пива на оборудовании минипивзавода охлаждение осуществляется в специальных аппаратах с помощью промежуточного теплоносителя , поступающего из центральной холодильной станции по сети трубопроводов.

Распределение ПТН происходит по 4-м контурам:

контур подачи воды к пластинчатому Т/О охлаждения горячего сусла;

контур бродильных танков (в рубашки охлаждения);

контур I ряда танков дображивания и дрожжевые чаны (в рубашки охлаждения);

контур второго ряда танков дображивания.

Система центрального холодоснабжения с несколькими потребителями холода, удалёнными от холодильной станции находится в меньшей зависимости от потребителей холода. Назначение установки – приготовление хладоносителя с заданным расходом, напором, начальной и конечной температурами.

Вид ПТН выбираем в зависимости от его температуры: при температуре 1С и выше применяют воду, при более низких температурах( до –30С) – водные растворы солей и этиленгликоля.

Испарители для охлаждения ТН могут быть панельными и кожухотрубными. Для сглаживания колебаний холодонагрузки в системе холодоснабжения предусматривают промежуточную емкость в виде открытого или закрытого бака. Одна группа насосов осуществляет циркуляцию хладоносителя между испарителем и промежуточной емкостью, а другая – между емкостью и потребителями холода.

Была выбрана схема холодоснабжения с открытым баком. Группа паралельно работающих насосов забирают промежуточный теплоноситель (ПТН) из отсека отепленного ПТН и подает ее для охлаждения в испаритель ХМ. Из испарителя ПТН поступает в отсек охлажденного ПТН. Если расход у потребителя уменьшается, то избыточное количество теплоносителя, равное разности расходов в линиях насосов 1Н и 2Н, будет переливаться из отсека охлажденного теплоносителя в отсек отепленного. Заданная температура подаваемого ПТН поддерживается по сигналу датчика, установленного в отсеке охлажденного теплоносителя.

Преимущество этой системы – полная независимость работы ХМ от меняющихся условий у потребителей. Недостатки – общие для открытой системы.

Коэффициент теплопередачи K_бр = 0,72

Коэффициент теплопередачи K_бр = 3,9

Теплоприток через боковую теплоизолированную стенку равен

Коэффициент теплопередачи k₃= 0.72

Площадь передающей поверхности

м²

t =t_п – t_д =25- 2= 23 С

Теплоприток через боковую теплоизолированную стенку равен

Q_{б добр}= =137,1 Вт

Торцевые поверхности ёмкости не имеют тепловой изоляции.

Коэффициент теплопередачи k₄ = 4.68

Площадь передающей поверхности

м²

t =t_п – t_д =25- 2= 23 С

Теплоприток через данные поверхности равен

Q_{т добр}= 2 ^.=477,2 Вт

Суммарный теплоприток через изоляцию к ёмкости дображивания составляет

Q_добр= Q_{б добр} +Q_{т добр}= 614,3 Вт

Всего установлено 11 емкостей дображивания. Максимальные теплопритоки ко всем емкостям дображивания при полной загрузке составляют

Q _{тп дбр}= 6,76 кВт


4.2.4. Расчёт теплопритоков к трубопроводам


Охлажденный теплоноситель подается к потребителям холода (бродильной ёмкости, дображивания, теплообменный аппарат, форфасные ёмкости, дрожжевые ванны) по магистральным трубопроводам (Ду50) и трубопроводам рубашек охлаждения. В качестве магистрального трубопровода использована труба 053 х 1,5 из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Труба теплоизолированна велотермом (=0,06Вт/мК) толщиной 10мм. Теплоизоляция выполнена не везде качественно, имеются не изолированные участки, в местах стяжек велотерма клейколентой толщина изоляции составляет до 5 мм. Для расчетов принимаем толщину 8 мм.

Для магистрального трубопровода теплообменная поверхность 1-ого погонного метра трубы f_1пг составляет

f_1пг= 3,14 ^. 0,053 ^. 1=0,166 м

• 
  для прямого потока
  

• 
  для обратного потока
  

Коэффициент передачи = 7 Вт/м²К

• 
  для прямого потока
  

• 
  для обратного потока
  

Теплоприток к трубопроводам прямого и обратного потока равен

1. 
   ^{Под ред. Сакуна “Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин”, Ленинград, “Машиностроение”, 1987г}
   
2. 
   ^{Под ред. Быкова А.В. “Холодильные компрессоры”, справочник, Москва, “Колос”,1992г}
   
3. 
   ^{Под ред. Кошкина Н.Н. “Тепловые и конструктивные расчеты ХМ”, Ленинград, “Машиностроение”, 1976г}
   
4. 
   ^{Розенфельд Л.М, Ткачев А.Г. “Холодильные машины и аппараты” ,Москва, Госторгиздат,1955}
   
5. 
   ^{Пластинин П.И. “Уравновешивание поршневых компрессоров” Москва, МГТУ,1992}
   
6. 
   ^{Пластинин П.И. “Динамический расчет поршневого компрессора” Москва, МГТУ,1980}
   
7. 
   ^{Анурьев В.И. “Справочник конструктора - машиностроителя” , Москва, “Машиностроение”, 1986}
   
8. 
   ^{Ястребова Н.А.,Кондаков А.И. “Технология компрессоростро-}
   

9. 
   ^{“Справочник технолога –машиностроителя” под ред. Косиловой и Мещерякова,т.1,Москва,“Машиностроение”, 1986}
   
10. 
    ^{“Справочник технолога –машиностроителя” под ред. Косиловой и Мещерякова,т.2,Москва,“Машиностроение”, 1986}
    
11. 
    ^{Экономика и организация производства “Бизнес - план” Москва, МГТУ,1993}
    
12. 
    ^{Мымрин Ю.И., Балаклейский С.И., Блинов “Технико – экономический анализ машин и приборов”, МГТУ ,1989}
    
13. 
    ^{“Средства защиты в машиностоении” справочник, Москва, “Машиностроение”, 1989}
    
14. 
    ^{Юдин, Белов “Охрана труда в машиностоении” Москва, “Машиностроение”, 1983}