葡萄种植基地项目工艺衡算.doc

葡萄种植基地项目工艺衡算3.1.物料衡算本次设计为年产10000吨，因葡萄酒生产受季节影响较大，依据经验，每年实际按6个月，每月30天计算。榨季一旦开始，全天24小时全部生产，考虑期间设备维护，班间工人就餐以及其他影响因素，每日按照18小时生产计算，每日3班，每班6小时。 通过压榨、澄清和酿造得到的葡萄酒母经冷冻过滤，一般变为原来质量的1/5-1/7。生产的损耗计算如下:日产葡萄酒量为：10000/18000=0.56 t班产葡萄酒量为：0.56/3=0.18 t月份1月2月3月4月5月6月产量16.6616.6616.6616.6616.66月份7月8月9月10月11月12月产量16.663.1.1 原料果的日收购量的确定表3-l生产的损耗一览表项目损失量（%）胶体磨1均质机1澄清1灭菌1过滤1制罐1罐装1说明：（1） 榨汁过程出汁率为 70%（2） 澄清过程留汁为 90%（3） so2处理 沉淀 10%（4） 过滤除去 20%（5） 罐装 500g/罐 （6） 装箱 16罐/箱3.1.2 物料计算（1） 生产10000t葡萄酒的原料量 xX×0.7× 0.9× 0.9× 0.99× 0.8÷ 6× 0.99× 0.99=10000000得 x=136324094 kg=13632409tVc的用量=x ×0.05× 0.01=68162.04kg=68.16t果胶量=x ×0.3× 0.9× 0.1× 0.9× 0.7× 0.95=2202929.2kg=2202.9292t(2)澄清生成葡萄酒=x× 0.7× 0.9 ×0.9× 0.99× 0.8× 0.99× 0.99=60000000kg=60000t果胶量=x× 0.3× 0.9× 0.1× 0.9× 0.7× 0.95=2202929.2kg=2202.9292t所需瓶量=x× 0.7× 0.9× 0.9× 0.8× 0.99÷ 500× 1000=122436486所以所需瓶量为1224365个(3) 生产10000t葡萄酒的物料衡算表 物料浓缩汁kg清汁kg原料量13632409酵母用量68162.04681.6204产量1000000060000000果胶生成量22029.29222029.2923.2.热量衡算3.2.1 加热蒸汽蒸发量D的计算3.2.2 总传热系数K的计算由于处理量较大，本设备换热器采用的无缝钢管，导热系数=45W/m·k。表4-3 流体相关物理参数20%苹果汁料液污垢热阻/（m2·k/kw）1.2×10-3密度/（kgm-3）1280热导率/（W/m·k）0.42粘度/（Pas）2.2×10-3管外传热系数/（Wm-2K-1）6800Pr2101. 一效总传热系数K1:计算管内对流传热系数 令管内料液流速为15m/s (4.2.2.1）数据代入式4.2.2.1，得：Re >10000， (4.2.2.2） 数据代入式4.2.2.2，得： 又因为： (4.2.2.3)式中： d1=90mm；d2=100mm；dm=95mm。数据代入式4.2.2.3，得：2. 二效总传热系数： 表4-4 流体相关物理参数31%苹果汁料液污垢热阻/（m2·k/kw）1.26×10-3密度/（kgm-3）1370热导率/（W/m·k）0.48粘度/（Pas）2.2×10-3管外传热系数/（Wm-2K-1）5200Pr240流速/(m/s)12计算管内对流传热系数则 Re<10000， (4.2.2.4) 将数据代入4.2.2.4，得： 式， (4.2.2.5) 将数据代入4.2.2.5，得：3.2.3 双效的沸点升高计算令：一效蒸汽压力为2.100×105pa，其饱和温度T1s=120二效蒸汽压力为 0.20×105pa，其饱和温度为T2s=54且沸点升高认为与压力无关并按计算 (4.2.2.6)将数据代入4.2.2.6，得：总有效温差 估计各效蒸发器的有效温度差: 由于进入第一效的物料是低于沸点的冷料，为了提高原料的温度，需要加入更多热量。所以调整各效有效温度差，即提高t1同时降低t2。令t1= 27，t2=303.2.4 计算各效中溶液的沸点1. 一效溶液的沸点 (4.2.2.7)将数据代入4.2.2.7，得：1=1.18，所以进入二效加热室蒸汽的饱和温度 2. 二效溶液的沸点 =1.68得出双效蒸发器的温度分布如下:第一效 第二效 冷凝器120 91.82 60.1493 61.82 3.2.5 加热蒸发量D的计算首先计算每一效中溶液的比热，忽略浓缩热效应。按照计算进料F：C0=4.32-2.1×0.2=3.9kJ/kg·k第一效溶液L1：C1=4.32-2.1×0.31=3.67kJ/kg·k第二效溶液L2：C2=4.32-2.1×0.7=2.85kJ/kg·k以0为基准，各蒸汽流的焓计算如下：第一效：t1=T1=120T2s=91.82 1=1.18 T1s=120二次蒸汽焓H1 =H2s+蒸汽过热1.18的焓 (4.2.2.8)将数据代入4.2.2.8，得：H1 = 2510+1.18×1.6=2512KJ/kgH1s-h1s=2600-480=1800KJ/kg第二效： t2=T2=61.82 2=4.10T3s=60.14 焓衡算中所用蒸汽和葡萄酒流量如下：W1=F-L1；W2=L1-L2；以0作为焓的基准，对每一效进行焓衡算：1. 对第一效： (4.2.2.9)2. 对第二效： (4.2.2.10)将已知数据代入，联立式4.2.2.9和式4.2.2.10，求得：1800D-2171L1=28670 (4.2.2.11) 4023L1-2057L2= -7407.83 (4.2.2.12) L2=10kg/h (4.2.2.13)由4.2.2.11、4.2.2.12、4.2.2.13三式，得：D=19.87kg/hL1=3.27kg/h与初始值比较接近，故假设成立。5.3 传热面积F的计算 (4.2.3.1)将数据代入4.2.3.1，得：Q1=19.87×1800=35772.92W (4.2.3.2)将数据代入4.2.3.2，得：Q2=12.5×2057=25712.5W传热面积 A1= Q1=0.92 K1t1传热面积A2= Q2=0.77 K2t2求得的面积相差较大，需对有效温度差进行校正。平均传热面积 A= A1× t1+A2×t2 t = 0.92×27+0.77×30 60.72 =0.79m2对有效温差进行校正 t1=A1t1=31.44 A t1=A2t2=29.24 A =60.68 =60.5比原小0.22，且偏小偏于安全，双效换热器中新的温度分布如下：第一效 第二效 冷凝器120 92.52 60.392.7 61.7 由于温度变化很小，生蒸汽用量和各效蒸发量仍与前面计算相同，重新计算得各效传热面积为 A1=0.92m2 A2=0.77m 2 两效传热面积相符度很好，可选取比0.77 稍大的换热器。