ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1 Физико-химические, теплофизические свойства воды и льда 5
1.2 Методы и технологии очистки воды и водоподготовки 8
1.3 Теплофизические основы и технологические принципы очистки
воды вымораживанием и техническая реализация 20
2 РАСЧЕТ ПРОМЫШЛЕННОГО КРИСТАЛИЗАТОРА ДЛЯ
РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО ВЫМОРАЖИВАНИЯ ВОДЫ 30
2.1 Расчет кристаллизатора 30
2.2 Расчет теплоизоляции 34
2.3 Расчет теплопритоков 35
2.4 Расчет нагрузки на компрессоры 37
2.5 Расчет и подбор оборудования холодильной установки 37
2.6 Расчет и подбор компрессора 38
2.7 Расчет и подбор конденсатора 41
2.8 Расчет и подбор испарителя 42
2.9 Описание рабочей емкости 42
2.10 Описание холодильной установки 44
2.11 Подготовка установки для очистки воды при помощи
вымораживания к запуску и переключение режимов 45
2.12 Описание работы гидравлической системы реверсивной
установки для очистки воды при помощи вымораживания 46
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КРИСТАЛИЗАЦИИ ВОДЫ В ЁМКОСТНОЙ УСТАНОВКЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО ВЫМОРАЖИВАНИЯ .49
3.1 Определение характеристик процесса разделительного
вымораживания 49
3.2 Определение характеристик вымороженной воды 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
ЛИТЕРАТУРА 68
Основным видом сырья в пищевом производстве несомненно является вода. Ее состава имеет огромное влияние на качественные характеристики и технологические свойства выпускаемой продукции: прозрачность, вкус, стойкость, безопасность, биологическая ценность и др. В производстве алкогольной и безалкогольной в основном используется вода из системы хозяйственно-питьевого водоснабжения либо артезианская вода из подземных источников.
Нашему времени характерно высокая степень загрязнения окружающей среды, в том числе и источников природной воды, которая используется в производстве. В природной воде можно обнаружить огромный спектр загрязнений как естественного, так и антропогенного характера. Очистные сооружения и станции водоподготовки в отношении органических ингредиентов выполняют лишь функции барьера, но этот условный барьер не приносит стопроцентного результата. Стоит отметить, что в процессе водоочистки возможно образование еще и дополнительных токсикантов которые также несут негативное влияние на показатели используемой воды. Природные воды как поверхностные, так и подземные содержат в разной степени фенол и гумусовые вещества. Применение хлора в процессе водоочистки приводит к образованию хлорфенола и хлороформа. Использование озона в системах водоподготовке ведет к образованию формальдегида и ацетальдегида. В случае если содержание побочных примесей в воде будет превышать ПДК, то возможны негативные последствия для организма человека, которые могут выражаться в токсичном, аллергенном и мутагенном воздействии. Стоит отметить, что даже не превышая ПДК, но близкая к нему концентрация различных органических примесей может привести к процессам взаимодействия с другими компонентами при использовании в пищевом производстве. Это в свою очереди может сказаться и на организме человека употребляющего данную продукцию. В связи с эти возникает внедрение в технологический процесс дополнительных стадий доочистки воды, как от органических примесей, так и неорганических составляющих. Существующие методы очистки при современном развитии техники позволяют добиваться практически любых показателей по степени очищенной воды, но главные из критериев это экономическая составляющая, энергоёмкость и время процесса очистки. Эти показатели, как правило, заставляют производителя пренебрегать качеством используемой воды. Также производителю довольно часто приходится использовать не один способ очистки, а разбивать на несколько этапов, что приводит к значительному удорожанию первоначальных затрат.
В результате выполнения дипломной работы:
1. Исследован процесс кристаллизации воды в емкостном кристаллизаторе установки разделительного вымораживания. Определены наиболее эффективные режимы разделительного вымораживания. Энергетически оптимальная толщина льда, намораживаемого в емкостном кристаллизаторе, составляет 13^16 мм.
2. Исследовано влияние разделительного вымораживания на химический состав разделяемых компонентов: вымороженной воды и не замерзшего остатка.
Установлено, что понижение температуры хладоносителя ведет к ухудшению физико-химических показателей очищаемой воды. Наилучшая очистка воды разделительным вымораживанием наблюдалась при температуре хладоносителя -2° С. Разработана промышленная установка очистки воды вымораживанием производительностью 0,5 т/час. В процессе разработки и проектирования применены технические решения, позволяющие оптимизировать процесс очистки и повысить энергетическую эффективность холодильной установки.
3. При проектировании промышленной установки очистки воды вымораживанием разработаны:
3.1 гидравлическая схема, позволяющая непрерывно обеспечить как процессы охлаждения и кристаллизации, так и процесс оттайки;
3.2 использование теплоты конденсации холодильной установки, отводимой теплоносителем, для оттайки намороженного ледяного массива в рабочей емкости;
3.3 техническое решение, позволяющее избежать остановки холодильной установки при переключении режимов работы рабочих емкостей;
3.4 техническое решение, позволяющее избежать смешения теплоносителя и хладоносителя при помощи накопительных баков и сливных линий.
В процессе выполнения дипломной работы были получены навыки проектирования и опыт решения задач, которые не являются стандартными и появлялись в процессе выполнения диссертации.
