Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΕΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ  Ισοζύγια μάζας & ενέργειας  Διαστασιολόγηση – προδιαγραφές εξοπλισμού Αθανασία Γούλα.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΕΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ  Ισοζύγια μάζας & ενέργειας  Διαστασιολόγηση – προδιαγραφές εξοπλισμού Αθανασία Γούλα."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΕΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ  Ισοζύγια μάζας & ενέργειας  Διαστασιολόγηση – προδιαγραφές εξοπλισμού Αθανασία Γούλα Τομέας Επιστήμης και Τεχνολογίας Τροφίμων Γεωπονική Σχολή Α.Π.Θ.

2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Προσδιορισμός του απαιτούμενου εξοπλισμού και των συνθηκών λειτουργίας του εξοπλισμού Οικονομικάδεδομένα Τεχνικάδεδομένα

3 ΑΡΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

4 Ισοζύγια μάζας & ενέργειας Μεθοδολογία 1.Διάγραμμα ροής 2.Τί ζητάμε; 3.Τί γνωρίζουμε; 4.Σημειώνουμε στο διάγραμμα ροής εισόδους, εξόδους και συνθήκες κάθε σταδίου 5.Εκλέγουμε βάση υπολογισμών π.χ. 100 kg/h προϊόντος, 100 kg/h μίας πρώτης ύλης 6.Σημειώνουμε τυχόν χημικές αντιδράσεις 7.Απομονώνουμε κάθε στάδιο και το μελετάμε ξεχωριστά 8.Συνδέουμε τα αποτελέσματα όλων των σταδίων (σημειώνουμε ενδιάμεσα αποτελέσματα)  Συνεπείς μονάδες!  Λογικά αποτελέσματα;

5 Διάγραμμα ροής παραγωγικής διαδικασίας

6

7

8 Ισοζύγια μάζας Σύστημα εξισώσεων

9 Ισοζύγια μάζας  Απαιτήσεις σε υλικά, πρώτες ύλες → κόστος παραγωγής  Ανακύκλωση παραπροϊόντων, μέγεθος εγκαταστάσεων επεξεργασίας αποβλήτων  Προσδιορισμός ή έλεγχος απόδοσης μίας γραμμής παραγωγής  Προσδιορισμός προδιαγραφών αγοράς μηχανολογικού εξοπλισμού και κατασκευής αποθηκευτικών χώρων  Πληροφορίες απαραίτητες για τα ισοζύγια ενέργειας  Απαιτήσεις σε υλικά, πρώτες ύλες → κόστος παραγωγής  Ανακύκλωση παραπροϊόντων, μέγεθος εγκαταστάσεων επεξεργασίας αποβλήτων  Προσδιορισμός ή έλεγχος απόδοσης μίας γραμμής παραγωγής  Προσδιορισμός προδιαγραφών αγοράς μηχανολογικού εξοπλισμού και κατασκευής αποθηκευτικών χώρων  Πληροφορίες απαραίτητες για τα ισοζύγια ενέργειας Ισοζύγια ενέργειας  Καθορισμός αναγκών σε λειτουργικά μέσα (ατμός, θερμό ή κρύο νερό, ηλεκτρική ενέργεια) → κόστος παραγωγής  Προσδιορισμός προδιαγραφών αγοράς εξοπλισμού εναλλαγής θερμότητας  Προσδιορισμός προδιαγραφών αγοράς εξοπλισμού παραγωγής λειτουργικών μέσων (ατμολέβητες, αεροσυμπιεστές)  Καθορισμός αναγκών σε λειτουργικά μέσα (ατμός, θερμό ή κρύο νερό, ηλεκτρική ενέργεια) → κόστος παραγωγής  Προσδιορισμός προδιαγραφών αγοράς εξοπλισμού εναλλαγής θερμότητας  Προσδιορισμός προδιαγραφών αγοράς εξοπλισμού παραγωγής λειτουργικών μέσων (ατμολέβητες, αεροσυμπιεστές)

10 Ισοζύγια ενέργειας m*Cp*(T-T ref ) ή m*H κορεσμένου ατμού ή κορεσμένου υγρού συνήθως αμελητέα P:πίεση ρ:πυκνότητα h:ύψος α: συντελεστής εξαρτώμενος από το είδος ροής και τον τύπο ρευστού v:μέση ταχύτητα ρευστού πτώση πίεσης λόγω τριβών

11 Ισοζύγια μάζας & ενέργειας

12 π.χ. απουσία μετρητή ή βλάβη οργάνου π.χ. μη καταλληλότητα οργάνου π.χ. αβεβαιότητα για σταθερότητα α΄ ύλης ασυμφωνία υπολογισμένων και μετρούμενων ποσοτήτων

13 Παράδειγμα ισοζυγίου μάζας σε διάγραμμα ροής

14 Εφαρμογή ισοζυγίων στα επιμέρους στάδια Άλεση και σύνθλιψη Εκχύλιση Το εξάνιο δεν λαμβάνεται υπόψη, γιατί ανακυκλώνεται 872,3 = Χ 2 + Ψ 2 872,3 * 0,06 = Χ 2 + Ψ 2 * 0,005 Χ 2 = 48,3 kg λαδιού στο εξάνιο Ψ 2 = 824 kg σογιόπιττας

15 Ξήρανση εξάνιο 824 = Χ 3 + Ψ * 0,105= Χ 3 * 0,08 + Ψ 3 Με βάση την τροφοδοσία Χ 3 = 781,5 kg πίττας Ψ 3 = 42,5 kg νερού

16 Παράδειγμα ισοζυγίων μάζας & ενέργειας Χυμός φρούτων θερμοκρασίας 88 ο C και περιεκτικότητας σε στερεά 10% οδηγείται μέσα σε ένα σύστημα ανάκτησης αρωματικών ουσιών που διατηρείται σε κενό 29inHg. Οι ατμοί που παράγονται υγροποιούνται για παραγωγή συμπυκνωμένου αρώματος (essence) και ο χυμός χωρίς τα αρωματικά του συστατικά προωθείται σε έναν εξατμιστήρα για συμπύκνωση.

17 Κενό  Απόλυτη πίεση (  Τ Βρασμού )  Σύστημα Ανάκτησης Αρωματικών Ουσιών Ρ = 29 inHg Κενό Χυμός Φρούτων x kg χυμού Τ Α(Χυμού) = 88 ο C 0,1 στερεά Παρακράτηση  Συνθήκες Ισορροπίας  Βίαια εξάτμιση 1 μέρους (y kg) 1 μέρους (y kg)  T T(Συστήματος) = 75,8 o F P = 29 inHg Κενό (x – y) kg χυμού Τ Τ(Συστήματος) = 75,8 ο F k στερεά Ατμοί  Συμπ. άρωμα y kg ατμών Τ Ατμών = 75,8 ο F Χυμός Φρούτων z kg χυμού Τ T(Χυμού) = 75,8 ο F k στερεά P Απόλυτη = P Ατμοσφαιρική – P Κενό = 29,9 – 29 = 0,9 inHg  P Απόλυτη = 0,9(inHg) * [14,696(lb f /in 2 )/29,9(inHg)] = 0,44236 lb f /in 2

18 Ισοζύγιο μάζας  x = y + z (1) Ισοζύγιο στερεών  0,1*x = k*z (2) Ισοζύγιο ενέργειας (Τ αναφοράς = 32 o F = 0 ο C)  Q εισερχομένων = Q εξερχομένων  Q χυμού = Q ατμών + Q συμπ. χυμού  x*C px *(Τ Χ – 0) = m Α *Η Α + z*C pz *(Τ z – 0) (3) Πίνακες ατμού (0,44236 lb f /in 2 παρεμβολή)  Η Α = 1094,636 Btu/lb m C pΧ = 0,2*0,1 + 1*0,9 = 0,92 Btu/lb m *F C pz = 0,2*k+1*(1 – k) = 1 – 0,8*k Btu/lb m *F

19 (3)  x*0,92*(190,4 – 32)= y*1094,636+z*(1–0,8*k)*(75,8 – 32)  145,728*x = 1094,636*y + 43,8*z – 35,04*z*k (4) Επίλυση συστήματος εξισώσεων (διαιρώ όλες τις εξισώσεις με z)  (1)  (x/z) = (y/z) + 1 (2)  (x/z) = 10*k (3)  1457,28*k = 10946,36*k – 1094, ,8 – 35,04*k k = 0,111 (συμπυκνωμένος χυμός με 11,1% στερεά) x = 1,11*z x = 1,11*z y = 0,11*z x = 100 kg  z = 90,09 kg y = 9,91 kg (εξατμίζονται 9,91 kg)

20 Θέλουμε να παρασκευάσουμε μια κρέμα με τελική περιεκτικότητα σε στερεά 20%. Το αρχικό μίγμα φεύγει από τη δεξαμενή ανάμειξης σε θερμοκρασία 26,7 ο C (80 ο F) και προθερμαίνεται στους 90,56 ο C (195 ο F) με εκτόξευση κορεσμένου ατμού (υγιεινής κλάσης – culinary steam) θερμοκρασίας 104,4 ο C (220 ο F) πριν υποστεί την τελική θερμική επεξεργασία μέσα σε κλειστό σύστημα και σε θερμοκρασία αποστείρωσης. Στην τελική φάση της θερμικής επεξεργασίας και μέχρι το τέλος της όλης επεξεργασίας δεν παρατηρείται αύξηση ή μείωση του ποσοστού υγρασίας. Το τελικό προϊόν μετά την άμεση θέρμανση με ατμό θα περιέχει 20% στερεά. Παράδειγμα ισοζυγίων μάζας & ενέργειας

21 Τελικό προϊόν (m Π ) T Π = 90,56 o C (195 o F) 20% στερεά Συνολικό ισοζύγιο μάζας  m Μ + m Α = m Π (1) Δεξαμενήανάδευσης Αρχικόμίγμα Αρχικό μίγμα (m M ) T M = 26,7 o C (80 o F) x% στερεά Δεξαμενήπροθέρμανσης Κορ/νος ατμός (m Α ) T Α = 104,4 o C (220 o F) 0% στερεά Έγχυση ατμού &προθέρμανσηπροϊόντος Κλειστό Σύστημα: Αποστείρωση Χωρίς ↑↓ Υγρασίας Ισοζύγιο στερεών  (x/100)*m Μ = 0,2*m Π (2) Ισοζύγιο ενέργειας Q in = Q out  (θερμοκρασία αναφοράς Τ = 0 ο C)  m Μ *C pM *(Τ Μ -0) + m Α *Η Α = m Π *C pΠ *(Τ Π -0) ? % Στερεών  % Υγρασίας C p  f(Υγρασίας) ?Πίνακες ατμού  Τ Α Παρεμβολή 4 Αγνώστους 3 Εξισώσεις ?Άγνωστος  (Αναλογία μαζών) Διαιρώ όλες τις εξισώσεις με m π Άγνωστοι: m Α /m Π, m m /m Π, x

22 Ποιο είναι το μέγεθος της αντλίας που απαιτείται για να α αντληθεί πουρές τροφίμου από μια δεξαμενή στην οποία η ελεύθερη επιφάνεια βρίσκεται 20 ft ψηλότερα από τον άξονα της αντλίας και να σταλεί σε απόσταση 20 ft μέσω σωλήνα διαμέτρου ½ in; Συνήθως υποθέτουμε Συνήθως υποθέτουμε συντελεστή απόδοσης αντλίας 75%. Παροχή lb m /h Συντελεστής συνεκτικότητας b = 60(dyn/cm 2 )(s) 0,454 Συντελεστής συνεκτικότητας b = 60(dyn/cm 2 )(s) 0,454 Δείκτης συμπεριφοράς στην ροή n = 0,454 Δείκτης συμπεριφοράς στην ροή n = 0,454 Πυκνότητα 61 lb m /ft 3 Πυκνότητα 61 lb m /ft 3 Παράδειγμα ισοζυγίων ενέργειας

23 Πτώση Πίεσης σε Σωληνοειδή Αγωγό για Μη-Νευτώνεια Ρευστά  Τιμές  Μονάδες Ίδιου Συστήματος  q = 10000(lb m /h) * 1/3600(h/s)  q = 10000(lb m /h) * 1/3600(h/s)  b = 60(dyn/cm 2 )(s) 0,454 * 2,0886*10 -3 [(lb f /ft 2 )/(dyn/cm 2 )]  b = 0,1253 (lb f /ft 2 )(s) 0,454 R = D/2 = 0,5/2(in)*1/12(ft/in)  R = D/2 = 0,5/2(in)*1/12(ft/in)  L = 10 ft, n = 0,454, p = 61 lb m /ft 3 Mαζική Παροχή  Ογκομετρική  Q = q/p = 2,78(lb m /s) / 61(lb m /ft 3 )  Q = q/p = 2,78(lb m /s) / 61(lb m /ft 3 )  Μέση Ταχύτητα Κίνησης Ρευστού στον Αγωγό  v = Q/A = [0,0456(ft 3 /s)] / [3,14*(0,0208 ft) 2 ]  v = [0,0456(ft 3 /s)] / [0,0014(ft 2 )]  v = 33,57 ft/s ΔΡ = – n 2*L*b*v R (n + 1) x 3n + 1 nn

24   ΔΡ = – n 2*L*b*v R (n + 1) x 3n + 1 nn ΔΡ = 0,454 2*10(ft)*0,1253(lb f /ft 2 )(s 0,454 )*[33,57(ft/s)] [0,0208(ft)] (0, ) x 3*0, ,4540,454 (ft)*(lb f )(s 0,454 )*(ft 0,454 ) (ft 2 )(ft 1,454 )(s 0,454 ) ΔΡ = 7285,59 (lb f )(s 0,454 )*(ft 1+0,454 ) (ft 2+1,454 )(s 0,454 ) = 7285,59 lb f ft 2 ΔΡ = 7285,59 x 1 ft 2 1 ft in 2  lb f in 2 ΔΡ = 50,59

25 Στροβιλώδη Ροή  GRe ≥ 4000  GRe = 4000   GRe = 8*v (2 – n) *R n *ρ b* 3n + 1 n n  4000 = 8*v (2 – 0,454) *0,0208 0,454 (ft 0,454 )*61 0,1253 (s 0,454 ) 3*0, ,454 0,454 lb f ft 2 lb m ft 3  4000 = 84,0824*v 1,546 (ft 0,454 ) 0,2649 (s 0,454 ) lb f ft 2 lb m ft 3  v 1,546 = 84,0824(ft 0,454 ) 4000*0,2649 (s 0,454 ) lb m ft 3 lb f ft 2  v 1,546 = (ft 0,454 ) (s 0,454 ) lb m ft 3 lb f ft 2 12,602  v 1,546 = ft 0,454 *lb m ft*lb f *s 0,454 12,602 lb f *s 2 ft*lb m *32,174 v 1,546 = ft 0,454 *s 2 ft 2 *s 0, ,46  v = s 1,546 ft 1, ,46  1,546 v = s 1,546*(1/1,546) ft 1,546*(1/1,546) 48,62

26 20 ft x HP d = 1/2 in (2) (1)(1)(1)(1) Ισοζύγιο Μηχανικής Ενέργειας Bernoulli  Σημεία (1) & (2) P1P1P1P1 ρ + gh 1 + v12v12v12v12 α + w s = P2P2P2P2 ρ + gh 2 + v22v22v22v22α + ΔPΔPΔPΔP ρ  P 1 = P 2 = 1 atm (Ελεύθερες Επιφάνειες) P 1 = 1 atm P 2 = 1 atm  h 1 = 20 ft & h 2 = 0 ft (Ύψος Αναφοράς) h 2 = 0 ft h 1 = 20 ft v 2 = 33,57 ft/s v 1 = 0 ft/s v 1 = 0 ft/s  v 1 = 0 ft/s (↑↑Διατομή Δεξαμενής & ↓↓Διατομή Σωλήνα) Μέση Ταχύτητα Κίνησης Ρευστού στον Αγωγό  Μέση Ταχύτητα Κίνησης Ρευστού στον Αγωγό  v = Q/A = [0,0456(ft 3 /s)] / [3,14*(0,0208 ft) 2 ]  v = [0,0456(ft 3 /s)] / [0,0014(ft 2 )]  v = 33,57 ft/s gh 1 gh 1 + w s = v22v22v22v22α + ΔPΔPΔPΔPp Ισοζύγιο Bernoulli για το Σύστημα

27 GRe = 8*v (2 – n) *R n *ρ b* 3n + 1 n n  Όχι πλήρως στροβιλώδης ροή Συντελεστής α α = [(4n + 2)(5n + 3)] / [3(3n + 1) 2 ]  α = 1,2 ΔΡ = 0,454 2*40(ft)*0,1253(lb f /ft 2 )(s 0,454 )*[33,57(ft/s)] [0,0208(ft)] (0, ) x 3*0, ,4540,454= ΔP = 29142,4 lb f /ft 2

28 ΔΡ/ρ = 29142,4(lb f /ft 2 ) / 61(lb m /ft 3 )  ΔΡ/ρ = 477,74(lb f *ft/lb m ) * 32,174(lb m *ft/lb f *s 2 )  ΔΡ/ρ = 15370,92(ft/s) 2 gh 1 gh 1 + w s = v22v22v22v22α + ΔPΔPΔPΔPp Ισοζύγιο Bernoulli για το Σύστημα 32,174(ft/s 2 ) * 20(ft) + w s = 33,57 2 (ft/s) 2 / 1, ,01(ft/s) 2  643,48(ft/s) 2 + w s = 884,004(ft/s) ,01(ft/s) 2  w s = 15666,56 (ft/s) 2 Μετατροπή Ισχύος σε hp WHP = w s *q = 15666,56(ft 2 /s 2 ) * 2,78(lb m /s)*(1/32,174)(lb f *s 2 /lb m *ft) WHP = 1353,67(lb f *ft/s) * (1/550)(hp*s/lb f *ft)  WHP = 2,46 hp Απόδοση Αντλίας n = 0,75  WHP / BHP = 0,75  2,46 / BHP = 0,75  BHP = 3,28 hp

29 Επιλογή εξοπλισμού Επιλογή τύπου εξοπλισμού Επιλογή τύπου εξοπλισμού  σκοπός χρήσης  δυναμικότητα  τύπος υλικού που επεξεργάζεται  πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα κάθε τύπου  κόστος  ενεργειακές απαιτήσεις  απαιτήσεις υγιεινής  αυτοματισμός  ευελιξία  περιβαλλοντικοί παράγοντες Επιλογή μεγέθους εξοπλισμού Επιλογή μεγέθους εξοπλισμού  δυναμικότητα  χωροταξικές απαιτήσεις  κόστος Βελτιστοποίηση σχεδιασμού Βελτιστοποίηση σχεδιασμού  κόστος  συνθήκες λειτουργίας

30 Πνευματική μεταφορά Πνευματική μεταφορά Υδραυλική μεταφορά Υδραυλική μεταφορά Μηχανική μεταφορά Μηχανική μεταφορά Συστήματα αρνητικής πίεσης (κενού) Συστήματα αρνητικής πίεσης (κενού) Συστήματα θετικής πίεσης Συστήματα θετικής πίεσης Συστήματα πίεσης – κενού Συστήματα πίεσης – κενού Ταινίες μεταφοράς Ταινίες μεταφοράς Μεταφορείς κλειστής ταινίας Μεταφορείς κλειστής ταινίας Αναβατόρια με κάδους Αναβατόρια με κάδους Δονούμενοι μεταφορείς Δονούμενοι μεταφορείς Κοχλιωτοί μεταφορείς Κοχλιωτοί μεταφορείς Παράδειγμα επιλογής τύπου εξοπλισμού – Μεταφορά στερεών

31 Πνευματική μεταφορά (pneumatic transport) Μεταφορά προϊόντων σε μορφή σκόνης ή κόκκων μέσω ρεύματος αέρα (καλαμπόκι, αλεύρι, καφές, ζάχαρη κ.ά.) Σύστημα θετικής πίεσης Σύστημα αρνητικής πίεσης (κενού) Μεταφορά από ένα σημείο σε πολλαπλά σημεία Μεταφορά από πολλαπλά σημεία σε ένα σημείο  Υψηλότερο κόστος  Καταλληλότερο για προϊόντα σε μορφή σκόνης

32 Σύστημα κενού Σύστημα πίεσης Σύστημα πίεσης - κενού

33 Σύστημα θετικής πίεσης

34 Σύστημα αρνητικής πίεσης (κενού)

35 Υδραυλική μεταφορά (hydraulic transport) Μεταφορά στερεών μέσω ρεύματος νερού (τομάτες, παντζάρια, πατάτες, καρότα, εσπεριδοειδή κ.ά.)

36

37 Μηχανική μεταφορά (mechanical transport) Είδος κίνησηςΚατεύθυνση κίνησηςΤύπος μεταφορέα Κίνηση με: κινητήραΣταθερή κίνησηΟριζόντια και υπό κλίσηΤαινία Αλυσίδα Κοχλίας ΚατακόρυφηΑλυσίδα Κοχλίας ΔόνησηΟριζόντιαΚατακόρυφη δόνηση Οριζόντια δόνηση Υπό κλίσηΚατακόρυφη δόνηση ΚατακόρυφηΚατακόρυφη δόνηση βαρύτηταΥπό κλίσηΤροχός Ράουλο ΚατακόρυφηΤροχός Ράουλο

38  Συνεχείς μεταφορικές ταινίες (uniform belt conveyors) Πλεονεκτήματα  Υψηλή δυναμικότητα  Διατήρηση του προϊόντος σε καλή κατάσταση  Σχετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας  Δυνατότητα απομάκρυνσης του προϊόντος σε οποιοδήποτε σημείο  Χαμηλό κόστος συντήρησης  Χαμηλά επίπεδα θορύβου Μειονεκτήματα  Ακαταλληλότητα για καμπύλες διαδρομές ή ανυψώσεις  Ακαταλληλότητα για προϊόντα σε μορφή σκόνης

39

40  Τμηματικές μεταφορικές ταινίες (segmented belt conveyors) Αποτελούνται από μικρά τμήματα (<1.8 m) ελαφριού πλαισίου Χρησιμοποιούνται για μεταφορά προϊόντων μεγάλου βάρους ή υψηλής θερμοκρασίας (π.χ. σε παστεριωτήρες ή φούρνους) Κατασκευάζονται κυρίως από πολυπροπυλένιο ή πολυαιθυλένιο (καλή σκληρότητα, αντοχή σε χημικές ουσίες και θερμοκρασίες <104 ο C) Εύκολη συντήρηση, δύσκολος καθαρισμός a: τύπου δοχείουb: τύπου λεκάνης c: τύπου πλάκας a: τύπου δοχείουb: τύπου λεκάνης c: τύπου πλάκας

41

42  Μεταφορικές ταινίες με κυλίνδρους (wheel conveyors)  Χρησιμοποιούνται για μεταφορά προϊόντων μεγάλου βάρους ή σε συστήματα καθαρισμού και ταξινόμησης φρούτων και λαχανικών  Μεγάλο βάρος  Υψηλά επίπεδα θορύβου  Ακατάλληλες για ανυψώσεις a: «αδρανή» ράουλα b: «οδηγούμενα» από κινητήρα ράουλα ράουλα c: γραναζωτά ράουλα d: ράουλα οδηγούμενα από αλυσίδα αλυσίδα

43

44  Μεταφορικές ταινίες αλυσίδας (chain conveyors)  Υψηλή δυναμικότητα  Καταλληλότητα για οριζόντια, κατακόρυφη ή υπό κλίση μεταφορά  Καταλληλότητα για μεταφορά στο εσωτερικό κλειστών θαλάμων  Ακαταλληλότητα για κολλώδη προϊόντα  Μέτρια καταπόνηση προϊόντος  Υψηλά επίπεδα θορύβου. a,b: με άγκιστρα c: με δίσκους d: με κάδους

45

46  Μεταφορικές ταινίες κοχλία (screw conveyors)  Καταλληλότητα για μεταφορά προϊόντων με χαμηλή ικανότητα ροής  Καταλληλότητα για οριζόντια, κατακόρυφη ή υπό κλίση μεταφορά  Υψηλή κατανάλωση ενέργειας  Μέτρια καταπόνηση προϊόντος  Κίνδυνος ανάφλεξης (α, b): κοχλίας τύπου σπιράλ (c): ξεχωριστές λεπίδες (d): συνεχής κοχλίας

47

48 Αποφυγή δημιουργίας συσσωματωμάτων → περιορισμός απωλειών προϊόντος Αποφυγή δημιουργίας συσσωματωμάτων → περιορισμός απωλειών προϊόντος Δυνατότητα μεγάλων διαδρομών δόνησης → δυνατότητα μεταφοράς «δύσκολων» προϊόντων (κρέας, ψάρια) Δυνατότητα μεγάλων διαδρομών δόνησης → δυνατότητα μεταφοράς «δύσκολων» προϊόντων (κρέας, ψάρια) Δυνατότητα δοσομέτρησης με εγκατάσταση μετατροπέα συχνότητας Δυνατότητα δοσομέτρησης με εγκατάσταση μετατροπέα συχνότητας Εύκολος καθαρισμός Εύκολος καθαρισμός Χαμηλό κόστος συντήρησης Χαμηλό κόστος συντήρησης  Δονούμενες μεταφορικές ταινίες (vibratory conveyors) (α): ηλεκτρομαγνητικός κινητήρας (b): έκκεντρος κινητήρας (c): συνεχής κοχλίας

49

50 Πρόκληση αντιρροής Διασπορά φάσηςΔιαφορικής επαφής Επαφής κατά στάδια ΒαρύτηταΣτήλη καταιονισμού Στήλη με γέμισμα Στήλη με διάτρητους δίσκους ΒαρύτηταΔόνησηΔονούμενη στήλη με δίσκους ή με γέμισμα Στήλη με δονούμενους δίσκους Μηχανική ανάδευση Επαφή με περιστρεφόμενο δίσκο Αναμίκτες- κατακαθιστές Φυγοκεντρική δύναμη De Laval Podbielniak Westfalia Rabatel Παράδειγμα επιλογής τύπου εξοπλισμού – Εκχύλιση υγρών

51 Συσκευές εκχύλισης υγρών Πύργος καταιονισμού (spray tower) Το ελαφρύτερο υγρό εισάγεται από τον πυθμένα και κατανέμεται υπό μορφή σταγόνων Το ελαφρύτερο υγρό εισάγεται από τον πυθμένα και κατανέμεται υπό μορφή σταγόνων Οι σταγόνες ανέρχονται μέσα από τη μάζα του βαρύτερου Οι σταγόνες ανέρχονται μέσα από τη μάζα του βαρύτερου  Χαμηλό κόστος  Αποφυγή προβλημάτων διάβρωσης

52 Πύργος με δίσκους και ανακλαστήρες (plate and baffle tower) Το βαρύ υγρό ρέει πάνω από την κορυφή των ανακλαστήρων Το βαρύ υγρό ρέει πάνω από την κορυφή των ανακλαστήρων Το ελαφρύ υγρό ρέει κάτω από κάθε ανακλαστήρα και εγχύεται προς τα πάνω μέσα από τη βαριά φάση Το ελαφρύ υγρό ρέει κάτω από κάθε ανακλαστήρα και εγχύεται προς τα πάνω μέσα από τη βαριά φάση  Δεν παρέχει αποτελεσματική ανάμιξη  Κατάλληλη για υγρά που σχηματίζουν εύκολα γαλακτώματα

53 Στήλη με δονούμενους δίσκους (pulse column) Αναδευόμενος πύργος (agitated tower)

54 Στήλη Rabatel Μονοβάθμια Πολυβάθμια

55 Κριτήρια επιλογής συσκευής εκχύλισης υγρών   Χημική σταθερότητα προϊόντος   Αξία προϊόντος   Ρυθμός διαχωρισμού φάσεων   Αριθμός απαιτούμενων βαθμίδων   Παροχή Κριτήριο επιλογήςΜικρή παροχήΜεγάλη παροχή Μικρός αριθμός βαθμίδων Εύκολος διαχωρισμός Χημική σταθερότητα Στήλη καταιονισμού ή με γέμισμα ή με διάτρητους δίσκους Αναμίκτες- κατακαθιστές Επαφή με περιστρεφόμενο δίσκο Μεγάλος αριθμός βαθμίδων Χημική σταθερότητα Υψηλή αξία προϊόντος Δονούμενη στήλη με δίσκους ή με γέμισμα Επαφή με περιστρεφόμενο δίσκο

56 Επιλογή μεγέθους εξοπλισμού Υπολογιστικές εξισώσεις (Ν) Προδιαγραφές διεργασίας (π.χ. ρυθμός ροής, αρχική θερμοκρασία κ.ά.) (Κ) Σχεδιαστικές μεταβλητές (π.χ. διαστάσεις, θερμοκρασία βοηθητικού ρεύματος κ.ά.) (Μ-Ν-Κ) Υπεισερχόμενες μεταβλητές (Μ) Ισοζύγια μάζας και ενέργειας Ισοζύγια μάζας και ενέργειας Νόμοι θερμοδυναμικής ισορροπίας Νόμοι θερμοδυναμικής ισορροπίας Φαινόμενα μεταφοράς Φαινόμενα μεταφοράς Γεωμετρικές εξισώσεις Γεωμετρικές εξισώσεις

57 Παραδείγματα επιλογής μεγέθους εξοπλισμού Επιλογή μεγέθους σωλήνων Απώλειες ενέργειας → Πτώση πίεσης (ΔP) f: συντελεστής τριβής L:μήκος αγωγού D:διάμετρος αγωγού ρ:πυκνότητα ρευστού u ave : μέση ταχύτητα ρευστού Στρωτή ροή Τυρβώδης ροή

58 Σχέση συντελεστή τριβής (f) και αριθμού Reynolds (N Re )

59 Μέθοδος δοκιμής και σφάλματος Q: ογκομετρικός ρυθμός ροής Υποθετική τιμή f Υπολογισμός D Υπολογισμός N Re Διάγραμμα Υπολογισμός f Συμφωνεί με την υποθετική τιμή f ; ΟΧΙ ΝΑΙ Υπολογισμός D

60 Εμπειρικά διαγράμματα

61 Παραδείγματα επιλογής μεγέθους εξοπλισμού Καταψύκτης με ρεύμα αέρα

62

63 Βελτιστοποίηση εξοπλισμού – κριτήριο κόστους Διαγράμματα μεταβολής κόστους σε σχέση με σχεδιαστικές παραμέτρους

64 Παραδείγματα βελτιστοποίησης εξοπλισμού με κριτήριο το κόστος

65

66


Κατέβασμα ppt "ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΕΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ  Ισοζύγια μάζας & ενέργειας  Διαστασιολόγηση – προδιαγραφές εξοπλισμού Αθανασία Γούλα."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google