Кожухотрубный теплообменный аппарат для пастеризации молока

3 Анализ схемных и конструктивных решений теплообменных аппа.doc

3Анализ схемных и конструктивных решений теплообменных аппаратов для пастеризации молока.
Для пастеризации молока и молочных продуктов на заводах предназначены поточные аппараты и установки закрытого типа а также пастеризационно-охладительные установки пластинчатого типа и пастеризационные установки трубчатого типа.
1Пастеризатор трубчатого типа
Установки трубчатого типа предназначены для быстрой пастеризации молока в потоке на молочных сыро- и маслодельных заводах а также на молочноконсервных заводах. Эту установку целесообразно использовать для пастеризации молока при производстве топленого молока ряженки а также сливок при производстве сливочного масла методом преобразования высокожирных сливок. Сырое молоко подается центробежным насосом (рисунок3.1.1 Установка трубчатого типа) в трубы нижнего цилиндра где нагревается до 50 °С. Нагретое молоко вторым центробежным насосом подается в верхний цилиндр где нагревается до 85—95 °С. Расположенный на выходе из аппарата возвратный клапан отсекает непастеризованное молоко и направляет его на повторную пастеризацию а пастеризованное молоко направляется клапаном на дальнейшую обработку.
Рис. 3.1.1 - Установка трубчатого типа:
— насос для молока; 2 — конденсатоотводчик; 3 — возвратный клапан; 4 — регулятор подачи пара; 5 — манометр; 6 — предохранительный клапан; 7 — патрубок выхода пастеризованного молока; 8 — пульт управления; 9 — вторая секция теплообменника; 10 — первая секция теплообменника; 11 — рама
Технические характеристики трубчатого пастеризатора типа ПТУ
Производительность лч. . . 5000 8000—12000
молока на входе в пастериза
молока на выходе из водяной
молока на выходе из паровой
воды на входе в пастери
воды на выходе из пастеризатора 55 55
Давление пара в цилиндре пастеризатора ат 3- 35 3 – 35
пара в паровой секции
Расход воды в водяной секции м3ч 5 10
Поверхность нагрева м2
водяной секции 225 45
паровой секции 225 45
Количество трубок в каждой секции 25 30
Диаметр трубок мм 25 25
Скорость движения молока в трубках мсек 29 29
Необходимый напор молока в
каждой секции ат 2 2
Емкость бойлера л 106 106
для молока МЦН-5 МЦН-10
для горячей воды. . . . 1.5В-1ГЗ 3К
производительность м*ч 6 9
высота всасывания м 4 — 6 7
Электродвигатель насоса для горячей
воды мощность квт 17 39
число оборотов в минуту 1450 2900
Мощность электродвигателей кет . . 76 182
2Пастеризатор пластинчатого типа
Рис. 3.2.1 - Пластинчатый теплообменный аппарат:
2 11 12 — штуцера; 3 — передняя стойка; 4 — верхнее угловое отверстие; 5 — малая кольцевая прокладка; 6 — граничная пластина; 7 — штанга; 8 — нажимная плита; 9 — задняя стойка; 10 — винт; 13 — большая резиновая прокладка; 14 — нижнее угловое отверстие; 15 — теплообменная пластина
В состав пастеризационно-охладительной установки пластинчатого типа входят пластинчатый теплообменный аппарат уравнительный бак с поплавковым регулятором уровня молока в баке центробежный насос сепаратор-молокоочиститель выдерживатель установка для подготовки теплоносителя пульт управления с приборами контроля и регулирования процесса.
Пластинчатый теплообменный аппарат (рисунок3.2.1 Пластинчатый теплообменный аппарат) имеет секции в которых осуществляются следующие процессы: пастеризация (нагревание продукта до температуры пастеризации) охлаждение водой охлаждение рассолом или ледяной водой рекуперация (теплообмен между горячим и холодным продуктами).
На двух стойках (передней и задней) аппарата укреплены две штанги которые являются опорами теплообменных пластин. Угловые отверстия пластин окружены прокладками. По периферии пластины уложена прокладка.
При сборке аппарата и сжатии пластин образуются две изолированные системы герметичных каналов. В одном канале движется горячая среда а в другом — холодная. Собранные пластины объединяются в секции. Внутри секций пластины группируются в пакеты в каналах которых продукт движется параллельно.
Уравнительный бак представляет собой емкость с патрубками для входа и выхода продукта. Внутри бака установлен поплавковый регулировочный клапан поддерживающий постоянный уровень продукта в баке.
Центробежный насос предназначен для забора молока из бака :и подачи его в пластинчатый теплообменный аппарат.
В сепараторе-молокоочистителе подогретое в аппарате молоко очищается от механических примесей.
Выдерживатель представляет собой цилиндрическую трубу смонтированную в пульте управления либо установленную отдельно на раме.
Технические характеристики ОГМС-1000:
Обрабатываемый продуктМолоко и сливки
Производительность лч10 000
Пастеризация (обрат)
Поверхность теплообмена пластины м2 толщина мм0.550.8
Начальная температура молока "С8 10
Жирность молока на входе в установку %36
Жирность обрата на выходе из установки %005
Жирность сливок на выходе из установки %10 20
Температура подачи молока на сепаратор-сливкоотделитель °С (выход из секции регенерации):
при жирности сливок 20%37
при жирности сливок 10%43
Марка сепаратораЖ5-ОС-2-НС
Температура нагрева сливок (выход из секции нагрева)87 ±2
Температура пастеризации обрата (выход из секции пастеризации) °С:
Время выдержки обрата сек30
Температура обрата на выходе (выход из секции
при отсутствии (минимальной) подаче хладоносителя36*
при подаче хладоносителя4 6
ХладоносительЛедяная вода
Начальная температура хладоносителя °С0 2
Теплоноситель первичныйПар
Давление пара в магистрали перед установкой кПа4
Установленная мощность электродвигателей кВт7
Расход пара кгчДо 336
Масса установки кг2800
Габаритные размеры модуля мм:
Рис. 3.2.2 - Пластинчатый теплообменный аппарат
3Пастеризатор пароконтактный
(нагреватель инжекционного типа)
Нагреватель инжекционного типа установки (рисунок 3.3.1 Схема нагревателя молока инжекционного типа) предназначен для нагрева молока путем смешения его с паром. Он имеет два кольцевых канала по одному из которых движется молоко а по другому — пар инжектируемый в молоко.
Пар смешивается с молоком в кольцевом канале и смесь поступает в камеру где пар конденсируется и молоко нагревается до требуемой температуры. Регулирование расхода молока происходит путем изменения размеров кольцевой щели при перемещении центрального стержня.
Рис. 3.3.1 - Схема нагревателя молока инжекционного типа:
- корпус (нижняя часть); 2 — отверстия для молока; 3 — уплотнение; 4 — кольцевой канал для молока; 5 —корпус (верхняя часть); 6 — центральный стержень; 7 — регулировочная гайка; 8 — канал для пара; 9 — камера смешения
4Пастеризационная ванна
Ванна пастеризационная марки ВДП-300 (рисунок 3.4.1 Ванна пастеризационная марки ВДП-300) предназначена для пастеризации молока приготовления кефира и других молочных продуктов на предприятиях молочной промышленности.
Техническая характеристика
Геометрическая .. 360
Скорость вращения мешалки
с-1 (обмин) 26-27(156-162)
Поверхность теплообмена м2 2
Температура пастеризации
и выдержки К(°С)368(95)
Давление пара в трубопроводе
МПа (кгссм2) . . . . .. .001-003(01-03)
Температура ледяной воды К(°С) 275-276(2-3)
Передаточное число фрикционного
Установленная мощность кВт06
Диаметр трубопроводов подачи
воды и пара сливного патрубка мм . 25
Диаметр переливной трубы мм 32
Габаритные размеры мм:
Рис. 3.4.1 - Ванна пастеризационная марки ВДП-300
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИП РАБОТЫ
Ванна пастеризационная марки ВДП-300 (рисунок 3.4.2 Общий вид ванны пастеризационной марки ВДП-300) состоит из внутреннего корпуса выполненного из нержавеющей стали заключенного в двустенный наружный корпус.
Под внутренним корпусом помещено паровое устройство к выводному патрубку которого присоединяется коллектор.
Патрубок для слива воды из межстенного пространства выведен вниз имеет резьбу для присоединения запорного вентиля.
Перемешивание продукта осуществляется мешалкой вращающейся от привода. Привод состоит из электродвигателя и фрикционной передачи закрепленных на общей плите. Слив готового продукта производится через запорный кран диаметром 50 мм.
Рис.3.4.2 - Общий вид ванны пастеризационной марки ВДП-300: 1-внутренний корпус; 2 - переливная труба; 3 - наружный корпус; 4 -мешалка; 5 - привод; 6 - термометр с оправкой; 7 - крышка ванны; 8 -обшивка ванны; 9 - кран молочный; 10 - вентиль; 11 - опора; 12 - паровое устройство; 13 - коллектор парового устройства.
Контроль температуры продукта и воды в межстенном пространстве осуществляется термометрами.
Ванна устанавливается на трех расположенных по окружности опорах и в специальном фундаменте не нуждается.
Ванна заполняется молоком. Затем межстенное пространство заполняется водой до уровня переливной трубы. Вода подогревается паром и за счет теплообмена через стенки внутреннего корпуса нагревает молоко. Для увеличения теплообмена молоко перемешивается мешалкой. Охлаждение продукта в ванне осуществляется заполнением межстенного пространства ледяной водой. После приготовления продукт удаляется через молочный кран вода из межстенного пространства удаляется через сливной патрубок.
5Пастеризатор электрический
Электрическая пастеризационно-охладительная установка П8-ОПО-0.5М
Россия 127254 г. Москва ул. Добролюбова д. 8а
Рис. 3.5.1 - Электрическая пастерзационно-охладительная установка П8-ОПО-0.5М
Данная установка (рисунок 3.5.1 Электрическая пастеризационно – охладительная установка П8-ОПО-0.5М) предназначена для пастеризации с последующим охлаждением молока соков и других жидких пищевых продуктов. Не использует пар в качестве теплоносителя
Технические характеристики
Производительность по молоку лчас не менее500
молока поступающего на установку4 10
пастеризации молока75 85
молока на выходе установки 6 8
Время выдержки при температуре пастеризации сек15
Потребляемая мощность кВт не более 55
Мощность установленных ТЭНов кВт10
Габариты (длина ширина высота) мм 1800х650х 1500
Занимаемая площадь м2 не более12
Масса установки кг не более 120
6Пастеризатор роторного типа
Пастеризатор молока роторный ПМР
г. Ижевск ул. Удмуртская 206 офис 93 Телефонфакс: (3412) 76-69-82
тчас марки ПМР-0.5 1700
тчас марки ПМР-1.0 1900
тчас марки ПМР-1.5 2000
тчас марки ПМР-2.0 2200
Пастеризаторы марки ПМР-1.5 и ПМР-2.0 (рисунок 3.6.1 – Пастеризатор молока роторный ПМР) по заказу могут быть оборудованы дополнительно:
емкостью-выдерживателем для увеличения времени выдержки молока до 5 минут что дает возможность продлить срок реализации приготовленного
из этого молока кефира до 7 дней;
Рис. 3.6.1 - Пастеризатор молока роторный ПМР
трубчатым выдерживателем для увеличения времени выдержки продукта до 2 минут.
Пастеризаторы всех марок могут быть изготовлены с промежуточным отбором теплого молока на сепарацию.
Таблица 3.6.1 - Технические характеристики
Номинальная производительность тчас
Температура молока (сливок) поступающего на обработку °С
Температура пастеризации молока (сливок) °С
Длительность выдержки продукта при температуре пастеризации с не менее
Температура охлажденного продукта (при температуре хладоносителя не более 1 3°С)
Длительность прогрева установки мин не более
Качество очистки продукта группа
Установленная мощность кВт не более
Габаритные размеры установки мм:
Масса установки кг не более
7Змеевиковый пастеризатор ОЗП
Рис. 3.7.1 - Змеевиковый пастеризатор:
- змеевик; 2 - корпус; 3 - фланец корпуса; 4 — крышка; 5 — накидная гайка; 6 - штуцер; В и В2 - вход и выход воды; П - вход пара; К - выход конденсата
Пастеризатор предназначен для длительной пастеризации смеси мороженого. Он состоит из ванны змеевиковой трубчатой мешалки с приводом и бака для подогрева воды.
Однокамерная прямоугольная ванна с дном полуцилиндрической формы изолирована торфоплитами и помещена в стальной корпус укрепленный на двух опорах. Сверху ванна закрывается четырьмя откидными крышками прикрепленными на петлях к продольной опоре с патрубками для наполнения ванны.
Внутри ванны помещена двухзаходная трубчатая змеевиковая мешалка-нагреватель с полыми осями проходящими через сальниковое уплотнение в торцевых стенках ванны. Вращение мешалки осуществляется от электродвигателя через редуктор цепную передачу и звездочку укрепленную на оси мешалки.
Горячая вода нагретая в баке острым паром циркулирует в мешалке поступает в один конец полой оси и выходит через другой. Трубчатая мешалка и ванна изготовлены из нержавеющей стали.
Большая поверхность теплообмена змеевиковой мешалки и интенсивность перемешивания позволяют поддерживать в ванне постоянный температурный режим при длительном процессе пастеризации.
Техническая характеристика змеевикового пастеризатора ОЗП
Рабочая емкость л 1000
Поверхность теплообмена мешалки м2 59
поступающей смеси 30
Продолжительность нагрева мин 30
Рабочее давление пара ат 3
число оборотов в минуту . . 1500
напряжение в . 220380
8Пастеризатор инфракрасный
Предназначен для пастеризации и обеззараживания молока от возбудителей туберкулеза лейкоза и бруцеллеза и пастеризации пива вина соков на основе использования инфракрасного (ИК) электронагрева и может быть использован на молокоприемных пунктах молокоперерабатывающих предприятиях молочных фермах и комплексах сокоперерабатывающих и винодельческих хозяйствах различных форм собственности.
Щадящий режим пастеризации сохраняет витаминный состав молока (а количество витаминаD даже увеличивается) и органолептические характеристики молока.
Поэтому предпочтительно использование данных пастеризаторов в линиях по переработке молока.
Установка представляет собой технологическую линию обработки молока в закрытом потоке при автоматическом регулировании технологического процесса.
В состав установки входит: кран проходной бак приемный насос центробежный манометр электроконтактный пластинчатый теплообменный аппарат секция ИК электронагрева пульт управления с самописцем датчик температуры кран трехходовой и комплект трубопроводов.
Работа предусматривает следующие фазы технологического процесса: предварительное заполнение гидросистемы водой и ее стерилизацию пастеризацию молока ополаскивание промывку гидросистемы раствором едкого натрия и азотной кислоты с последующим ополаскиванием. Конструкция установок предусматривает безразборную промывку гидросистемы моющими растворами.
Источником тепла в установках является электричество. Пар не нужен. Вначале молоко нагревается по принципу регенерации входящим теговым молоком а затем окончательно в секции ИК электронагрева.
Интенсивная кратковременная обработка слоя молока ИК лучами заданной длины при щадящей температуре нагрева позволяет в процессе обработки сохранить питательную ценность вкусовые и технологические свойства молока. Производительность лч:

7 Конструкция разрабатываемого теплообменника.doc

7Конструкция опытного образца кожухотрубного теплообменного аппарата
На основе выполненных теплотехнических расчётов определили размеры составных элементов кожухотрубного теплообменного аппарата. При расчётном определении размеров руководствовались теплотехнической литературой. В итоге остановились на выборе четного количества ходов в трубном пучке. Этот выбор упрощает обслуживание аппарата и автоматически компенсирует тепловые удлинения трубного пучка за счет подвижной головки выполненной из двух элементов – фланцев. На одном из фланцев вырезаны пазы служащие вместо колен. Эти пазы решают две проблемы: замена колен за отсутствием методики и невозможности их установки и герметичности крепления за счет приваривания и отсутствия сальниковых уплотнений. Другой фланец (крышка змеевика) служит уплотняющей крышкой для вышеупомянутого. Фланцы и прокладка крепятся друг с другом болтовыми креплениями. Таким образом подвижная головка снижает термическую усталость подвижного трубного пучка так как этим решением мы избегаем механических и температурных напряжений возникающих внутри структуры материалов.
Корпус выполнен из сварной трубы 219*5 мм и отфрезерован. Далее на корпус привариваются сквозные фланцы.
Рис. 7.4 - Корпус из трубы со фланцами
Змеевик сваривается из 18 стальных трубок в среде аргона который будет являться теплообменной стенкой между греющей и нагреваемой средой. Трубки змеевика имеют 18 ходов по одной трубе в ходу. Такой ход трубок обусловлен тем чтобы обеспечить минимальную фиксированную скорость течения продукта (пищевые жидкости) и его неподгорание во время процесса пастеризации. Материал трубок подобран из коррозионностойкой нержавеющей стали которая стойка к жидкостям насыщенным кислородом и другими элементами. Внутри этих трубок предполагается перегонять пищевые продукты (в нашем случае это молоко).
Рис. 7.5 - Змеевик с трубными решетками
Так мы получаем конструкцию состоящую из пучка труб которая обеспечивает тепловое расширение между трубками и кожухом что предотвращает какие – либо напряжения. Благодаря этому решению можно извлекать пучок труб из кожуха для осмотра и технического обслуживания и ориентировать таким образом чтобы изменить положение для подключения воды.
Далее трубный пучок собирается с корпусом и закрывается крышкой с приваренными штуцерами (рисунок 7.6 - Крышка со штуцерами).
Рис. 7.6 - Крышка со штуцерами
Все разборные элементы крепятся за счет болтовых соединений.
Система болтов выполнена из стальных сплавов или нержавеющей стали в зависимости от условий работы и температур.
В итоге мы получаем сборную конструкцию являющейся кожухотрубным теплообменником для пастеризации молока (рисунок 7.7- Аппарат теплообменный кожухотрубный).
Рис. 7.7- Аппарат теплообменный кожухотрубный

Техзадание Макса.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
Факультет электроэнергетический
Кафедра теплоэнергетических установок
Студенту Яковлеву Максиму Геннадьевичу гр. ЭЭ-32-02
(фамилия имя отчество)
Тема проекта Кожухотрубный теплообменный аппарат для пастеризации молока
Срок сдачи проекта 01.06.2006
Содержание расчетно-пояснительной записи (перечень подлежащих разработке вопросов):
3Технологический процесс тепловой обработки молока
4Анализ схемных и конструктивных решений теплообменных аппаратов для пастеризации молока
5 Обоснование выбора теплообменного аппарата для решения задач пастеризации молока
6 Технические требования которым должен соответствовать теплообменник
7 Выполнение теплотехнических расчётов необходимых для создания опытного образца кожухотрубного теплообменного аппарата
8 Конструкция опытного образца разрабатываемого теплообменного аппарата
9 Программа и методика испытаний разработанного опытного образца
10 Технико-экономические показатели разработанного теплообменника
11 Безопасность и экологичность конструкции
13 Список использованной литературы
Тема углубленной проработки: определение параметров кожухотрубного теплообменного аппарата для пастеризации молока и разработка его конструкции
Перечень графического материала:
1 Схемные и конструкторские решения теплообменных аппаратов для пастеризации молока (А1- 1 лист)
2 Результаты расчётов (А1- 1 лист)
3 Конструкция опытного образца (А1-1лист)
4 Трубный пучок (А1- 1 лист)
5 Корпус (А1- 1 лист)
6 Фотографии лабораторной установки (А1- 1 лист)
7 Программа и методика разработки (А1- 1 лист)
8 Технико – экономические показатели (А1- 1 лист)
Консультанты по разделам проекта:
Календарный график выполнения проекта (Приложение 1)
Примечание. Задание прилагается к пояснительной записке дипломного проекта.
к заданию на дипломное проектирование
Руководитель проекта
(уч. звание фамилия подпись)
Разделы темы и их содержание
Технологический процесс тепловой обработки молока
Анализ схемных и конструктивных решений теплообменных аппаратов применяемых для пастеризации молока
Обоснование выбора кожухотрубного теплообменного аппарата
Технические требования которым должен соответствовать теплообменник
Выполнение теплотехнических расчётов необходимых для создания опытного образца кожухотрубного теплообменного аппарата
Разработка чертежей конструкции опытного кожухотрубного теплообменного аппарата
Разработка программы и методики испытаний разработанного опытного образца
Фотографии теплообменного аппарата его трубного пучка и всей лабораторной установки
Технико-экономические показатели разработанного теплообменника
Разработка правил безопасной и экологичной работы на испытательном стенде
(фамилия инициалы)(подпись)

4 Обоснование выбора теплообменного аппарата для решения пас.doc

4Обоснование выбора теплообменного аппарата для решения задач пастеризации молока
Исходя из представленных видов теплообменных аппаратов со схемными решениями определяем их преимущества и недостатки перед другими упомянутыми. Основными критериями по которым будут определяться их недостатки и преимущества являются стоимость масса габариты производительность поверхность теплообмена энергозатраты. Далее по этим критериям и по изначальным заданным условиям работы теплообменного аппарата (начальные условия задаются непосредственно руководителями дипломной работы) останавливаемся на обоснованном выборе теплообменного аппарата.
Вид теплообменного аппарата(пастеризатора)
Поверхность теплообмена
Максимально рабочее давление и температура
Пароконтактный (инжекционный)
Пастеризационная ванна
где "++" – имеет значительное преимущество "+" – имеет преимущество "-" – имеет недостаток "--" – имеет значительный недостаток.
Основными критериями по которым выбирается теплообменный аппарат для массового производства молока и его переработки являются производительность и его стоимость. Из таблицы 4.1 видно что максимально удовлетворяет этим условиям трубчатый теплообменный аппарат также этот аппарат более устойчив высоким давлениям и температурам. Так как в этой работе одними из поставленных целей являются простота сборки и разборки для облегчения обслуживания ремонта и увеличения срока наработки то это преимущество также предопределяет выбор этого аппарата.

Титульный лист.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Факультет электроэнергетический
Кафедра теплоэнергетических установок
Кожухотрубный теплообменный аппарат для пастеризации молока

12 Литература.doc

12Список использованной литературы
)Справочник по теплообменным аппаратам. П.И.Бажан Г.Е.Каневец В.М.Селиверстов - М.: Машиностроение 1989. - ОО С.: ил.
)Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для вузов по специальности "Двигатели внутреннего сгорания" С.И.Ефимов Н.А.Иващенко В.И.Ивин и др.; Под общ. ред. А.С.Орлина М.Г.Круглова- 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1985.- 456с. ил.
)Каталог: «Машины оборудование приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК» Том1. Ч.3 Молочная промышленность М.: Производственно – издательский комбинат АгроНИИТЭИИТО
)Отраслевой каталог: Научный редактор Т.Л.Хритина Технический редактор Г.Л.Ростовцева Корректор Т.И.Аверьянова. ЦНИИТЭИлегпищемаш.1986. 129090. Москва И-90 ул. Дурова37. Печатно - монтажная база.
)Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т.1. Цельномолочные продукты. – 2-е издание. – СПб:ГИОРД2004. – 384с. А.:СтепановаЛ.И.
)Орлов В.Н.: Проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов: Учебное пособие. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та 2005. 136с.
)Теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. Под общей редакцией А.В.Клименко и В.М.Зорина. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Изд-во МЭИ 2004 – 632с.
)Технология молока и молочных продуктовГ. Н. Крусь А. Г. Храмцов З. В. Волокитина С. В. Карпычев; Под ред. А. М. Шалыгиной. – М.: КолосС 2004. – 455 с.
)Общая технология молока и молочных продуктов Шалыгина А. М. Калинина Л. В. – М.: КолосС 2004.
)Технология молока и оборудование предприятий молочной промышленности. – М.: Агропромиздат1986. – 280 с. А.: Крусь Г. Н. Тиняков В. Г. Фофанов Ю. Ф.
)Краткий справочник механика молочного завода. А.: ДегтярёвФ.Г. КютнерБ.А. ЛевМ.Б. 1969г.
)Справочник технолога молочного производства. Т. 7. Оборудование молочных предприятий (справочник - каталог) Под ред. А. Г. Храмцова. –СПб.: ГИОРД 2004. – 832 с.: ил.
)Теоретические основы хладотехники. Тепломассобмен С.Н.Богданов Н.А.Бучко Э.И.Гуйго и др.; Под. ред. Э. И. Гуйго. - М.: Агропромиздат 1986.—320с.: ил.—(Учебники и учеб. пособия для высш. учеб. заведений).
)Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник Под общ. ред. чл. – корр. РАН А.В.Клименко и проф. В.М.Зорина.— 3-е изд. перераб. и доп.— М.: Издательство МЭИ 2001. – 564 с.: ил. – (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 2).
)Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник Под общ. ред. чл. – корр. РАН А.В.Клименко и проф. В.М.Зорина.— 3-е изд. перераб. и доп.— М.: Издательство МЭИ 1999 – 528 с.: ил. – (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 1).
)Положение. Обеспечение безопасности производственного оборудования. ПОТ РО – 14000 – 002 – 98. Москва. ТОО «Инженерный Центр обеспечения безопасности в промышленности».1998.
)Федоров Н.Е. Методы расчётов процессов и аппаратов пищевых производств. Изд—во «Пищевая промышленность» 1966.
)Федоров Н.Е. Метод расчета трубчатых теплообменников. Учебное пособие для студентов инженерных факультетов. Изд—во «Пищевая промышленность». Москва – 1969.
)СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату промышленного помещения. Стандартные правила и нормы. - М: Минздрав России 1997 .- 20 с.
)ГОСТ 12.0.003 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.- М: Издательство стандартов 1996 . - 286 с.
)Охрана труда в электроустановках: Учебник для вузов. Под ред. Б.А. Князевского. – 3-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат 1983. 336с.
)СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА РОССИЙСКОЕ ФЕДЕРАЦИИ. ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ. СНиП 23 – 05 – 95. (Проект. Взамен СНиП II – 4 – 79).

8 Программа и методика испытаний опытного образца.doc

8Программа и методика испытаний опытного образца
Для определения теплофизических характеристик теплообменного аппарата должны быть произведены его лабораторные испытания. Программа испытаний должна включать:
проверку теплообменного аппарата на герметичность;
снятие теплофизических характеристик (температуру давление расход);
определение массогабаритных показателей теплообменного аппарата;
оценку удобства технического обслуживания при его эксплуатации;
2.1Проверка на герметичность проводится согласно схеме приведенной на рисунке
Рис. 8.2.1.1 Схема гидравлического испытания
)Собрать схему испытания согласно рисунку 8.2.1.1;
)Закрыть вентиль «9» и открыть вентили «4» «5» «6»;
)Открыть вентиль «10» и заполнить теплообменник водой;
)Дождаться появления воды из рукава «3»;
)Закрыть вентиль «6»;
)Открыть вентиль «9»;
)Повысить давление в теплообменнике путём подкачки ручного насоса до 6 бар;
)Закрыть вентиль «4»;
)Выдержать под данным давлением 10 15 минут;
)При обнаружении течи теплообменника он подлежит ремонту и повторить испытания.
II)Проверка на смешивание сред:
)Уменьшить давление в теплообменнике до 6 бар приоткрыв вентиль «6»;
)Закрыть вентиль «5»;
)Снизить давление до 2 – х бар открыв вентиль «6». Давление контролировать по манометру «8».
)Закрыть вентиль «6».
)Оставить в таком состоянии на 1 час;
)После истечения данного срока проверить показания манометров «7» и «8». При отклонении показаний выше нормы. Разобрать теплообменник и проверить трубный пучок на гидравлическом испытательном стенде.
)В случае неисправности разобрать теплообменник и заменить неисправные элементы.
2.2Определение теплофизических показателей теплообменного аппарата
Теплофизические испытания теплообменного аппарата проводятся на лабораторном стенде. Они включают определение таких параметров как температуру давление расход. На этом лабораторном стенде должно быть оборудование для снятия теплофизических характеристик в 4 – х точках а именно: вход выход к теплообменнику по тракту греющего теплоносителя и вход выход по тракту холодного теплоносителя. Снимаются такие характеристики в каждой точке как температура давление и расход. Сам лабораторный стенд состоит из 4 – х баков по 2 м3 каждый 2 – х насосов 4 – х манометров и термометров ( смотрите рисунок8.2.2.1 Схема лабораторного стенда).
Рис. 8.2.2.1 - Схема лабораторного стенда
2.3Определение массогабаритных показателей.
Определение массы теплоагрегата осуществляется путем взвешивания его на электронных весах. Снятие габаритных размеров осуществляется посредством замеров линейкой или рулеткой.
2.4Оценка удобства технического обслуживания при его эксплуатации
Определяется в процессе сборки теплообменного агрегата. При обслуживании теплоагрегата даётся сравнительная оценка по отношению к другим однородным объектам эксплуатации. Критериями оценки могут являться удобство обслуживания эргономичность и ремонтопригодность.

9 Технико-экономические показатели разработанного теплообмен.doc

9Технико-экономические показатели разработанного теплообменника
Оценки экономии любого вида деятельности требует рассмотрения производственных затрат и полученных доходов.
Себестоимость электротехнической продукции представляет выраженные в денежной форме затраты предприятия (объединения) на ее производство и сбыт. Различают индивидуальную и отраслевую (среднеотраслевую) себестоимость. В индивидуальную входят затраты на производство и сбыт продукции на конкретном электротехническом предприятии в условиях достигнутого уровня техники и организации производства. Отраслевая себестоимость включает затраты по производству и сбыту аналогичной продукции при среднеотраслевых условиях производства и реализации.
При расчете среднеотраслевой себестоимости SCOj [23] учитывается объем товарной продукции каждого из предприятий отрасли. Тогда
где S’И QT k — количество предприятий отрасли выпускающих i-е изделия.
Себестоимость продукции является сводным и одним из основных оценочных показателей работы предприятий который характеризует их производственно-хозяйственную деятельность. В нем находят отражение все стороны его работы: уровень техники механизации и автоматизации производственных процессов организации производства использования материальных и трудовых ресурсов и др. Показателю себестоимости присущи комплексность широкая сопоставимость динамичность связь с натуральными показателями использования ресурсов. Показатель себестоимости применяется во всех плановых и экономических расчетах например при выборе оптимальных вариантов новой техники ее технико-экономических параметров экономическом анализе деятельности предприятий (объединений) и т. д. Поэтому категория себестоимости имеет важнейшее народнохозяйственное значение.
Себестоимость является основой цены. Цена электротехнической продукции представляет собой денежное выражение стоимости.
Снижение себестоимости обеспечивает рост накоплений в народном хозяйстве являющихся главным источником расширенного воспроизводства которые способствуют ускорению и техническому перевооружению социалистического воспроизводства повышению благосостояния трудящихся. Поэтому снижение себестоимости представляет собой важнейшую народнохозяйственную задачу. От величины себестоимости зависит уровень рентабельности электротехнических предприятий и соответственно размер стимулирующих фондов.
По времени определения затрат различают плановую и отчетную себестоимость. Плановая себестоимость определяется до начала планового периода на основе существующих норм и нормативов с учетом предполагаемого снижения себестоимости. Отчетная себестоимость базируется на отчетных данных предприятия и отражает величину производственных затрат.
По месту образования затрат себестоимость подразделяется на цеховую производственную и полную. В цеховую себестоимость включаются все затраты данного цеха на производство продукции: расходы на материалы топливо энергию оплату труда производственных рабочих на содержание и эксплуатацию оборудования а также управленческие расходы. В производственную себестоимость включаются производственные затраты цехов и расходы по управлению предприятием. Полная себестоимость состоит из суммы производственной себестоимости и внепроизводственных расходов затрат на реализацию продукции. При определении оптовой цены на изделие принимается полная себестоимость.
Расходы формирующие себестоимость электротехнической продукции группируются в двух направлениях — по экономическим элементам и калькуляционным статьям.
По экономическим элементам устанавливается общая сумма затрат на производство по предприятию в целом с разбивкой ее на первичные элементы или однородные статьи затрат (например основные материалы энергия и т. д.). Это необходимо для установления потребности предприятия (объединения) на планируемый период в материальных и денежных ресурсах определения затрат по всей производственной и сбытовой его деятельности выявления резервов экономии по видам затрат. Смета затрат по экономическим элементам требуется также для увязки плана по себестоимости с другими разделами техпромфинплана согласования плана деятельности предприятия с отраслевым а затем и народнохозяйственным планом.
Затраты на производство учитываются по следующим экономическим элементам.
Сырье и основные материалы: электротехническая и конструкционная сталь обмоточная медь электроизоляционные и кабельные материалы (за вычетом возвратных отходов). В этот элемент затрат включаются также покупные изделия и полуфабрикаты такие как полупроводниковые элементы интегральные электронные схемы изоляторы электрические контакты и т. д.
Вспомогательные материалы (на технологические цели на содержание и текущий ремонт зданий сооружений и других основных средств стоимость запасных частей для ремонта оборудования износ инструментов приспособлений штампов спецодежды и других малоценных предметов и т. д.).
Заработная плата основная и дополнительная промышленно-
производственного персонала.
Отчисления на социальное страхование.
Амортизация основных фондов.
Прочие расходы (почтово-телеграфные расходы командировочные подъемные налоги и сборы и т. д.).
В смету затрат на производство входят все расходы основного и вспомогательного производства на изготовление и сбыт электротехнической продукции включая услуги на сторону своему капитальному строительству и по выполнению своего капитального ремонта т. е. затраты на производственно-хозяйственную деятельность предприятия. Смета затрат на производство составляется на год с разбивкой по кварталам.
Изучение затрат на производство по экономическим элементам не позволяет определить себестоимость конкретных изделий а следовательно выявить резервы снижения себестоимости и установить цены на отдельные виды продукции. Поэтому наряду с группировкой затрат по экономическим элементам применяют группировку затрат по калькуляционным статьям расходов.
Калькулирование представляет собой научно обоснованное исчисление себестоимости единицы продукции работ и услуг и всей продукции предприятия (объединения) его структурных подразделений процессов. Под калькуляцией понимают исчисление всех элементов себестоимости продукции.
Калькуляционными статьями являются: 1. Сырье и материалы. 2. Покупные комплектующие изделия полуфабрикаты и услуги кооперированных предприятий. 3. Возвратные отходы (вычитаются). 4. Топливо и энергия на технологические цели. 5. Основная заработная плата производственных рабочих. 6. Дополнительная заработная плата производственных рабочих. 7. Отчисления на социальное страхование. 8. Расходы на подготовку и освоение производства. 9. Износ инструментов и приспособлений целевого назначения и прочие специальные расходы. 10. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования. 11. Цеховые расходы. 12. Общезаводские расходы. 13. Потери от брака (только в отчетных калькуляциях). 14. Прочие производственные расходы.
Сумма указанных статей затрат составляет производственную себестоимость. После включения сюда внепроизводственных расходов образуется полная себестоимость.
Затраты группируются по ряду признаков. В зависимости от способа отнесения на себестоимость отдельных видов продукции различают прямые и косвенные расходы.
Прямые расходы непосредственно связаны с изготовлением продукции и могут быть отнесены непосредственно на отдельные её виды. Прямые статьи затрат включают основные материалы покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты топливо и энергию на технологические цели основную заработную плату производственных рабочих. Такого рода расходы нормируются как правило на единицу выпускаемой продукции.
Под косвенными понимают такие затраты которые связаны с производством нескольких видов продукции и не могут быть непосредственно отнесены на каждое изделие. Поэтому они распределяются косвенным путем. В электротехнической промышленности эти затраты устанавливаются пропорционально сумме основной заработной платы производственных рабочих и расходов на содержание и эксплуатацию оборудования. К косвенным затратам относятся цеховые и общезаводские расходы и др.
Различают условно-переменные и условно-постоянные расходы. К условно-переменным (пропорциональным) относятся затраты абсолютная величина которых изменяется в зависимости от объема производства. Сюда входят затраты на сырье и материалы покупные изделия и полуфабрикаты основная заработная плата производственных рабочих и др. В то же время их величина на единицу продукции не меняется если не изменяются нормы расхода материалов и нормы труда.
К условно-постоянным относятся такие затраты абсолютная величина которых не изменяется либо изменяется незначительно с изменением объема производства. Они включают заработную плату управленческого персонала амортизацию зданий затраты на отопление и освещение помещений и др. С увеличением объема выпуска условно-постоянные расходы приходящиеся на единицу продукции уменьшаются.
В зависимости от состава затрат их делят на элементные (простые) и комплексные (сложные). Простые статьи включают лишь один экономический элемент (сырье и материалы заработную плату производственных рабочих и др.). Комплексные затраты состоят из нескольких элементов (расходы на содержание и эксплуатацию оборудования цеховые и общезаводские расходы и др.).
К статье «Сырье и материалы» относят стоимость материалов из которых изготовляется данное электроизделие а также стоимость вспомогательных материалов на технологические цели (формовочных флюса для сварки химикатов для гальванических покрытий и др.). Количество материалов устанавливается по нормам расхода которые умножаются на оптовую цену единицы материала согласно действующим прейскурантам. Возвратные отходы (стружка обрезки) списываются по цене отходов с учетом коэффициента их использования.
К статье «Покупные комплектующие изделия полуфабрикаты и услуги кооперированных предприятий» относят стоимость приобретаемых по кооперированию полуфабрикатов и изделий.
К статье «Топливо и энергия на технологические цели» относят затраты на все виды топлива и энергии расходуемые для технологических целей (для плавильных агрегатов нагрева заготовок) а также на пар горячую и холодную воду сжатый воздух кислород расходуемые для технологических нужд.
Величина затрат по приведенным выше калькуляционным статьям расходов находится с учетом транспортно-заготовительных расходов.
По статье «Основная заработная плата производственных рабочих» учитывается ее величина которая начисляется за работу по изготовлению электротехнических изделий. В нее включается заработная плата рабочим по сдельным расценкам повременная заработная плата рабочим-повременщикам и ИТР доплаты по сдельно-премиальным системам оплаты труда премии рабочим-повременщикам из фонда заработной платы.
В статье «Отчисления на социальное страхование» учитываются выплаты которые производят предприятия профсоюзным органам в бюджет социального страхования с сумм основной и дополнительной заработной платы производственных рабочих.
Статья «Расходы на подготовку и освоение производства». В настоящее время расходы на подготовку и освоение новых электротехнических изделий в основном финансируются за счет централизованных средств министерства — централизованного фонда развития производства науки и техники (далее ЦФРПНТ). Это сделано с той целью чтобы не увеличивать затраты по изготовлению продукции в период ее освоения а также для возможности централизованной концентрации средств в целях их сосредоточения на важнейших направлениях развития новой техники. Предприятия производят отчисления в ЦФРПНТ от прибыли при изготовлении каждого изделия серийной продукции. Они отчисляют в специальный фонд министерства определенный процент от прибыли.
В себестоимость включается разность между фактическими затратами такого рода и величиной фактических отчислений в централизованный фонд деленная на двух- трехгодичный выпуск изделий.
Указанные расходы включаются в себестоимость при: освоении новых предприятий комплексов оборудования в пределах утвержденной сметы; разработке новых изделий и технологических процессов по специальным требованиям заказчика с включением в договорную временную цену.
В рассматриваемую статью затрат входят: а) погашение расходов на освоение новых предприятий производств цехов и агрегатов (пусковые расходы); б) погашение расходов на подготовку и освоение производства новых видов изделий; в) отчисления в фонд освоения новой техники; г) отчисления в фонд премирования за создание и освоение новой техники.
К статье «Износ инструментов и приспособлений целевого назначения и прочие специальные расходы» относят погашение затрат на изготовление приобретение ремонт и поддержание в исправном состоянии специальной (т. е. целевого назначения) технологической оснастки (моделей кокилей штампов пресс-форм и т. д.) предназначенной для выпуска только данного изделия. Сюда включаются также расходы по проведению специальных испытаний по гарантийному ремонту индивидуальной продукции. Эти затраты списывают ежемесячно в зависимости от нормативного срока службы оснастки.
К статье «Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования» относят затраты на смазочные и обтирочные материалы; заработную плату наладчиков слесарей-ремонтников электромонтеров двигательную энергию пар сжатый воздух все виды ремонтов оборудования внутризаводское перемещение грузов возмещение износа малоценных и быстроизнашивающихся инструментов.
В настоящее время разрабатываются нормативы затрат на ремонты по видам основных фондов. Они послужат основой для формирования ремонтного фонда в себестоимости продукции в котором будут учитываться затраты на ремонт средств труда.
Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования в недалеком прошлом распределялись пропорционально основной заработной плате производственных рабочих. Согласно действующим в настоящее время Основным положениям по планированию учету и калькулированию себестоимости продукции эти расходы распределяются пропорционально сметным ставкам на час работы оборудования. Они рассчитываются следующим образом. Вначале по группам аналогичного оборудования определяют затраты на 1 машино-час его работы по различным статьям затрат.
В цеховые расходы включаются затраты по содержанию цехового персонала (заработная плата ИТР младшего обслуживающего персонала) содержанию текущему ремонту и амортизации зданий и сооружений цехового характера расходы по охране труда и изобретательству содержанию цеховых лабораторий прочие расходы.
В общезаводские расходы включаются заработная плата персонала заводоуправления командировочные почтово-телеграфные затраты расходы на содержание и ремонт зданий и сооружений общезаводского характера их амортизацию на содержание общезаводских лабораторий охрану завода налоги прочие хозяйственные расходы.
Общезаводские расходы распределяются на себестоимость продукции пропорционально сумме основной заработной платы производственных рабочих и расходов по содержанию и эксплуатации оборудования.
К статье «Потери от брака» относятся себестоимость окончательно забракованной продукции за вычетом стоимости брака по цене отходов и сумм удержанных с виновников брака и затраты по устранению исправимого брака. Сюда также входят затраты на ремонт проданной с гарантией продукции если последняя вышла из строя раньше гарантийного срока. Потери от брака отражают как правило только в отчетных калькуляциях. Они планируются в виде исключения в отдельных производствах где имеет место технологически неизбежный брак.
В статье «Прочие производственные расходы» в отрасли учитываются затраты на стандартизацию и отчисления на централизованную техническую пропаганду; затраты на гарантийное обслуживание и ремонт продукции другие статьи не включенные ни в одну из указанных выше статей затрат. Они относятся на выпускаемую продукцию либо прямым счетом либо пропорционально производственной себестоимости но без учета рассматриваемых расходов.
В состав внепроизводственных расходов включаются затраты на тару и упаковку продукции на складах готовой продукции расходы на доставку продукции на станцию отправления и погрузку ее на транспортные средства прочие расходы связанные со сбытом продукции. Внепроизводственные расходы включаются в калькуляцию изделия так же как предыдущая группа затрат но в случае косвенного распределения их относят на изделие пропорционально полной производственной себестоимости.
Под структурой себестоимости электротехнической продукции понимают удельный вес различных видов затрат в полной ее себестоимости. Структура себестоимости зависит от ряда факторов важнейшими из которых являются технический уровень производства объем выпуска продукции характер технологических процессов и потребляемых материалов Анализ динамики структуры себестоимости электротехнической продукции по элементам затрат свидетельствует об относительном снижении величины заработной платы и увеличении амортизационных отчислений. В этом проявляется общая тенденция научно-технического прогресса заключающаяся в снижении доли живого труда по сравнению с прошлым. Это свидетельствует также о внедрении передовых технологических процессов повышении уровня автоматизации и механизации фондовооруженности специализации производства. В отрасли снизились непроизводительные потери. В то же время еще имеются значительные сверхплановые потери от брака. Таким образом в целом по большинству видов производств в затратах на изготовление продукции наибольший удельный вес приходится как правило на сырье материалы заработную плату. Это объясняется высокой материалоемкостью электротехнических изделий на изготовление которых расходуются дорогостоящие материалы (медь фарфор слюда и др.) а также сложностью трудоемкостью продукции.
Структура себестоимости изменяется в зависимости от типа производства. Доля прямых расходов в массовом производстве увеличивается по сравнению с серийным и единичным производством. Удельный вес косвенных расходов в единичном производстве как правило почти в 18—2 раза выше чем в массовом. Это объясняется многими причинами в том числе и более высокой производительностью одного рабочего в массовом производстве по сравнению с единичным относительным уменьшением управленческих расходов и т. д.
В таблицах 9.1 – 9.3 представлена нормативная калькуляция на на изготовление кожухотрубного теплообменного аппарата .
На изготовление аппарата теплообменного кожухотрубного
Таблица 9.1 – Материальные затраты
Наименование материалов
Нерж.304 труба 35x15
Сталь 3 уголок 45*45*4
Нерж.304 труба 22* 15
Нерж.304 труба 28x1 5
Транспортные расходы
Таблица 9.2 – Зарплата и прочие затраты
Доп. Зарплата в % от П. 1
Начисления на зарплату в % к П.З
Сод. и эксп. Оборуд. в % от П. 1
Общезаводские расходы в % от П. 1
Таблица 9.3 - Всего затрат
ИТОГО ЗАТРАТ П.П. 1+П
Таблица 9.4 - Сравнительная характеристика кожухотрубного и пластинчатого теплообменных аппаратов
наименование характеристики аппарата
тип теплообменного аппарата
температура продукта на входе С
температура продукта на выходе С
производительность м3час
расход теплоносителя м3час
Объём продукта в теплообменнике л
Падение напора по продукту м вод. ст.
площадь теплообмена м2
отпускная цена тыс руб за ед.
Срок наработки год (лет)
Число чисток в год (по греющему теплоносителю)
толщина теплообменной стенки мм
общая продолжительность мойки мин
При составлении калькуляции кожухотрубного теплообменника и сравнении его с пластинчатым теплообменником со схожими характеристиками делаем вывод о том что кожухотрубный теплообменник является экономически выгодным объектом для внедрения его в производство молока при заданном температурном режиме и производительности.

6 Теплотехнические расчёты.doc

6Теплотехнические расчёты
Для обоснований геометрических размеров должен быть выполнен расчет. В задачу расчета входят тепловой тепловой поверочный гидравлический расчёты. Расчет выполняется с использованием технической литературы [6 7 14 15 1718].
Наружный диаметр трубок:;
Внутренний диаметр трубок: ;
Температура на входе греющего теплоносителя: ;
Среднее давление греющего теплоносителя: ;
Объёмный расход греющего теплоносителя: ;
Температура на входе нагреваемого теплоносителя: ;
Температура на выходе нагреваемого теплоносителя: ;
Среднее давление нагреваемого теплоносителя: ;
Объёмный расход нагреваемого теплоносителя: ;
Средняя теплопроводность материала в диапазоне 100÷150 0 С: (материал 08Х18Н10);
Мощность теплового потока: ;
Температура на выходе греющего теплоносителя:
Средняя температура греющего теплоносителя:
Теплофизические параметры греющего теплоносителя при Т1:
кинематическая вязкость: ;
Средняя температура нагреваемой воды: ;
критерий Прандтля: ;
Объёмный расход греющей воды в СИ: ;
Объёмный расход нагреваемой воды в СИ: ;
Задаёмся скоростью течения жидкости из условия m
Отсюда площадь проходного сечения для нагреваемой среды:
F2= V22=000082632914=00002809 м2;
Т.к. у нас выбраны трубы 22*15 мм тогда определяем число трубок в одном ходу не более: ;
Задаёмся числом трубок в одном ходу: ;
Уточняем скорость нагреваемой среды:
Определяем критерий Рейнольдса для нагреваемой среды в трубках:
Определяем критерий Нуссельта (Re=104÷106; Pr=06÷200):
процесс нагревания n=011
поправка на тепловой процесс Em=10022248
поправочный коэффициент =00156391
Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой среде:
Задаёмся числом ходов теплообменного аппарата: ;
Определяем шаг труб по расположению в треугольник (по табличным данным в соответствии с нормалями НИИХИММАШа и способа крепления [1718]):
S = 003 м – для сальниковых уплотнений зависит от dнар можно поменять S=dнар+9мм для припаянных или приваренных трубок S=125dнар;
Далее по тому же источнику определяем отношение D’S:
D’S= 4 – по табличным данным зависит от количества труб в одном теплообменнике;
Определяем диаметр шестиугольника по вершинам которого располагаются трубы: D’= 012 м;
Отсюда внутренний диаметр кожухотрубного теплообменника (из условия ближайший больший и доступный на рынке диаметр трубы):
Площадь поперечного сечения занимаемое трубками:
ΣFтр=nх*(*dнар22)=18*(*002222)=00068424 м2;
Площадь внутреннего сечения кожуха:
FD=*Dвнтр22=0034307 м2;
Площадь пролётного сечения для греющей воды:
F1= FD - ΣFтр =00274646 м2;
Находим омываемый периметр:
Р=*Dвнтр+(n0*nх)**dнар= 19006636 м;
Средняя скорость течения греющей среды:
=V1F1=0002500274646=00910263 мс;
Средний омываемый диаметр пролётного сечения или эквивалентный диаметр:
dЭ=4*F1P=4*0027464619006636=00578 м;
Определяем критерий Рейнольдса:
Re1=1*dЭ1=00910263*0057820734*10-7=25375328;
Критерий Прандтля для стенки при средней её температуре:
Определяем критерий Нуссельта при 1*103Re1*105 :
Nu1=041*Re10.6*Pr10.33*(PrPrст)025*Еs*EL=041*2537532806*12033*(1214325)025*1**1=18294
где для шахматного расположения труб шаги ЕS=1 при s12>=2 ES=112 наоборот;
Теплоотдача от греющего теплоносителя к стенкам трубного пучка:
α1=(Nu1*λ1)dЭ=(18294*068456)00578=216678 Вт(м2*К);
Находим коэффициент теплопередачи:
k=(dср*(1(α2*d2)+1(2*λст)*ln(d1d2)+1(α1*d1)))-1=
=(00205*(1(17722488*0019)+1(2*18)*ln(2219)+
+1(216678*0022)))-1=174092 Вт(м2*К);
Среднелогарифмический температурный напор:
Находим необходимую площадь теплообмена:
F=Qм( k*tср)=1000447(174092*3907)=14708 м2;
Удельная площадь погонного метра трубки по среднему диаметру:
s’=*(dнар+dвнтр)22=*(0022+0019)22=00644026 м2м;
Общая предварительная длина трубок:
L=Fs’=1470800644026=22839 м;
Теоретически складывающаяся длина трубок укладывающихся в один теплообменник покрывающего расчётную поверхность теплообмена:
Задаёмся длиной одной трубки: L0=14 м;
Общая площадь поверхности теплообмена единицы теплообменника:
F’=L0*s’*(n0*nх)=14*00644026*(1*18)=162 м2;
Запас по площади теплообмена в одном теплоагрегате:
F=(F’-F)F*100%=(162-147)147*100%=103%;
Итоговая длина трубок рубашки теплообмена:
ΣL=L0*(n0*nх)=14*(1*18)=252 м2;
Вместимость межтрубного пространства:
Vмжтрб=F1*L0=00274646*14=003845 м3 или 385 литров;
2Тепловой поверочный расчёт
Начальная температура греющего теплоносителя на выходе:
Начальная температура на выходе нагреваемого теплоносителя:
Массовый расход греющего теплоносителя:
G1=23073 кгсек (9 м3час);
Массовый расход нагреваемого теплоносителя:
G2=07889 кгсек (3 м3час);
Удельная теплоёмкость греющего теплоносителя:
Удельная теплоёмкость нагреваемого теплоносителя:
Площадь поверхности теплообмена:
Коэффициент теплопередачи:
расчёт по методу эффективности (φ - тока):
Водяной эквивалент греющего теплоносителя:
W1=c1*G1=42516*23073=980971 ВтºС;
Водяной эквивалент нагреваемого теплоносителя:
W2=c2*G2=42253*07889=333333917 ВтºС;
Число единиц переноса для греющего теплоносителя:
N1=K*FW1=174092*162294980971=0288022
Число единиц переноса для нагреваемого теплоносителя:
N2=K*FW2=174092*162294333333917=084762;
Эффективность теплообменника при противотоке (вспомогательная функция для расчёта параметров при противотоке):
Максимальный температурный напор:
Т’=Т1’-Т2’=150-90=60 ºC;
Относительные параметры для расчета 1 и 2:
=W1W2=980971333334=29429;
=W2W1=333334980971=03397;
fφ=039 – коэффициент зависящий от схемы тока теплоносителей подбираем по таблице №7 стр.80 (Харак-ка fφ ) [67];
Поправка на греющий теплоноситель:
Поправка на нагреваемый теплоноситель:
Конечная температура греющего теплоносителя:
Конечная температура нагреваемой среды:
Тепловая мощность теплообменника при противотоке с учетом запаса по площади в 103%:
3Расчёт гидравлического режима
Критерий Рейнольдса для греющей жидкости: Re1 = 2537533;
Критерий Рейнольдса для нагреваемой жидкости: Re2 = 1971167;
Усреднённое значение скорости греющей жидкости: 1 = 0091 мс;
Усреднённое значение скорости нагреваемой жидкости: 2 = 2914 мс;
Средняя плотность греющей жидкости: ρ1 = 92291 кгм3;
Средняя плотность нагреваемой жидкости: ρ2 = 95478 кгм3;
Длина межтрубного пространства:
Эквивалентный диаметр межтрубного пространства: d = 00578 м;
Число трубок в межтрубном пространстве: no
Общая длина трубок:
L = 252 м; - с учётом запаса по поверхности в 103%;
Диаметр трубок: dвн = 0019 м ;
межтрубное пространство:
Сопротивление трения при безотрывном течении капельной жидкости в межтрубном пространстве для греющего теплоносителя:
Местное сопротивление (повороты сужения и расширения каналов вентили задвижки решетки трубные пучки и т. д.) для тракта межтрубного пространства:
где =Σ =7278 входа = 15; выхода = 15; межтр = (3*no
Общие потери давления:
Полное гидравлическое сопротивление контура вход – выход:
где н= 097; э= 097 – кпд нагнетателя и электродвигателя соответственно =115 – коэффициент запаса;
трубное пространство:
Сопротивление трения при безотрывном течении капельной жидкости в трубном пространстве для нагреваемого элемента:
где =Σ входа = 15; выхода = 15; КОЛЕН = 2 – местные сопротивления входа выхода колена соответственно; колен всего 17;
Полное гидравлическое сопротивление контура вход – выход:

Содержание.doc

Технический процесс тепловой обработки молока
Анализ схемных и конструкторских решений
теплообменных аппаратов
Обоснования выбора теплообменного аппарата
для пастеризации молока
Технические требования которым должен
соответствовать теплообменник
Теплотехнические расчёты разработанного
теплообменного аппарата
Конструкция опытного образца
Программа и методика испытаний разработанного
Технико – экономические показатели
Безопасность и экологичность конструкции
Список используемой литературы

5 Технические требования, которым должен соответствовать теп.doc

5Технические требования которым должен соответствовать теплообменный аппарат
Пастеризатор трубчатый предназначен для пастеризации молока и других молочных продуктов. Он должен применяться на предприятиях молочной промышленности. Конструктивно теплообменник должен состоять из одной секции. В трубчатом теплообменном аппарате греющим теплоносителем является горячая вода при температуре 150 °С и давлении не ниже давления насыщения возможна модификация обогреваемая насыщенным паром (устанавливается уравнительная сетка после входного патрубка штуцера). Основные технические требования к разрабатываемому кожухотрубному теплообменному аппарату помещены в таблицу 5.1 - Технические требования к теплообменному аппарату.
Таблица 5.1 - Технические требования к теплообменному аппарату
Производительность м3час:
- молока начальная;
на входе в трубный пучок;
скорость движения молока в трубах мс:

КАЛЬКУЛЯЦИЯ.doc

На изготовление аппарата теплообменного кожухотрубного
МАТЕРИАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ
Наименование материалов
Нерж.304 труба 35x15
Сталь 3 уголок 45*45*4
Нерж.304 труба 22* 15
Нерж.304 труба 28x1 5
Транспортные расходы
ЗАРПЛАТА И ПРОЧИЕ ЗАТРАТЫ
Доп. Зарплата в % от П. 1
Начисления на зарплату в % к П.З
Сод. и эксп. Оборуд. в % от П. 1
Общезаводские расходы в % от П. 1
ИТОГО ЗАТРАТ П.П. 1+П

Литература.doc

12Список использованной литературы
)Справочник по теплообменным аппаратам. П.И.Бажан Г.Е.Каневец В.М.Селиверстов - М.: Машиностроение 1989. - ОО С.: ил.
)Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для вузов по специальности "Двигатели внутреннего сгорания" С.И.Ефимов Н.А.Иващенко В.И.Ивин и др.; Под общ. ред. А.С.Орлина М.Г.Круглова- 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1985.- 456с. ил.
)Каталог: «Машины оборудование приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК» Том1. Ч.3 Молочная промышленность М.: Производственно – издательский комбинат АгроНИИТЭИИТО
)Отраслевой каталог: Научный редактор Т.Л.Хритина Технический редактор Г.Л.Ростовцева Корректор Т.И.Аверьянова. ЦНИИТЭИлегпищемаш.1986. 129090. Москва И-90 ул. Дурова37. Печатно - монтажная база.
)Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т.1. Цельномолочные продукты. – 2-е издание. – СПб:ГИОРД2004. – 384с. А.:СтепановаЛ.И.
)Орлов В.Н.: Проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов: Учебное пособие. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та 2005. 136с.
)Теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. Под общей редакцией А.В.Клименко и В.М.Зорина. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Изд-во МЭИ 2004 – 632с.
)Технология молока и молочных продуктовГ. Н. Крусь А. Г. Храмцов З. В. Волокитина С. В. Карпычев; Под ред. А. М. Шалыгиной. – М.: КолосС 2004. – 455 с.
)Общая технология молока и молочных продуктов Шалыгина А. М. Калинина Л. В. – М.: КолосС 2004.
)Технология молока и оборудование предприятий молочной промышленности. – М.: Агропромиздат1986. – 280 с. А.: Крусь Г. Н. Тиняков В. Г. Фофанов Ю. Ф.
)Краткий справочник механика молочного завода. А.: ДегтярёвФ.Г. КютнерБ.А. ЛевМ.Б. 1969г.
)Справочник технолога молочного производства. Т. 7. Оборудование молочных предприятий (справочник - каталог) Под ред. А. Г. Храмцова. –СПб.: ГИОРД 2004. – 832 с.: ил.
)Теоретические основы хладотехники. Тепломассобмен С.Н.Богданов Н.А.Бучко Э.И.Гуйго и др.; Под. ред. Э. И. Гуйго. - М.: Агропромиздат 1986.—320с.: ил.—(Учебники и учеб. пособия для высш. учеб. заведений).
)Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник Под общ. ред. чл. – корр. РАН А.В.Клименко и проф. В.М.Зорина.— 3-е изд. перераб. и доп.— М.: Издательство МЭИ 2001. – 564 с.: ил. – (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 2).
)Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник Под общ. ред. чл. – корр. РАН А.В.Клименко и проф. В.М.Зорина.— 3-е изд. перераб. и доп.— М.: Издательство МЭИ 1999 – 528 с.: ил. – (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 1).
)Положение. Обеспечение безопасности производственного оборудования. ПОТ РО – 14000 – 002 – 98. Москва. ТОО «Инженерный Центр обеспечения безопасности в промышленности».1998.
)Федоров Н.Е. Методы расчётов процессов и аппаратов пищевых производств. Изд—во «Пищевая промышленность» 1966.
)Федоров Н.Е. Метод расчета трубчатых теплообменников. Учебное пособие для студентов инженерных факультетов. Изд—во «Пищевая промышленность». Москва – 1969.
)СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату промышленного помещения. Стандартные правила и нормы. - М: Минздрав России 1997 .- 20 с.
)ГОСТ 12.0.003 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.- М: Издательство стандартов 1996 . - 286 с.
)Охрана труда в электроустановках: Учебник для вузов. Под ред. Б.А. Князевского. – 3-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат 1983. 336с.
)СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА РОССИЙСКОЕ ФЕДЕРАЦИИ. ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ. СНиП 23 – 05 – 95. (Проект. Взамен СНиП II – 4 – 79).

Безопасность и экологичность.doc

Безопасность и экологичность
Анализ и оценка опасных и производственных факторов:
)Некачественное освещение;
)Неоптимальные параметры микроклимата;
)Избыток тепловыделений;
)Повышенный уровень шума;
)Опасность поражения электрическим током;
)Пожарная опасность;
Выбор средств защиты и разработка мероприятий обеспечивающих безопасность условий труда:
)Выбор средств теплозащиты;
)Средства защиты от шума;
)Оптимизация параметров микроклимата (расчёт общеобменной вентиляции по избыткам тепла);
)Электробезопасность – защитное заземление защитное зануление (схемы выбор категории помещения);
)Пожарная безопасность – средства защиты. Выбор категории помещения пожаротушения;
Экологичность: утилизация ртутьсодержащих ламп.
Характеристика объекта разработки с точки зрения безопасности труда
Безопасность жизнедеятельности – это наука о комфортном и безопасном взаимодействии человека с техносферой.
Полностью безопасных и безвредных производственных процессов не существует. Задача безопасности жизнедеятельности – свести к минимуму вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда.
В данном разделе дипломной работы будут приведены расчеты по искусственному освещению и общеобменной вентиляции по избыткам тепла где будет проводиться монтаж нашего оборудования.
В данной дипломной работе будет проводиться разработка кожухотрубного теплообменного аппарата служащая пастеризатором молока которая будет являться некоторым звеном технологического тракта по обработке молока для дальнейшего его потребления всеми возрастными категориями населения. Для функционирования всей этой системы необходимо подключение к сети 220В и частотой 50 Гц. Суммарная электрическая мощность потребляемая всей этой системой оценивается в порядке 30 КВт. Соответственно система охватывающая всю технологию обработки молока является опасной с точки зрения электробезопасности.
Анализ опасных и вредных факторов при монтаже и эксплуатации нашей системы.
Опасным производственным фактором называется такой фактор воздействия которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья.
Примерами опасных производственных факторов могут служить открытые токоведущие части оборудования движущиеся детали машин и механизмов раскаленные тела возможность падения с высоты самого работающего либо деталей и предметов наличие емкостей со сжатыми или вредными веществами.
Опасным производственным фактором является напряжение сети 220В с которым сталкивается электромонтажник или настройщик в процессе сборки или настройки данной системы. Поэтому здесь необходимо предусмотреть защитное заземление.
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей которые могут оказаться под напряжением.
Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования т.е. при замыкании на корпус.
Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания на котором стоит человек до потенциала близкого по значению к потенциалу заземленного оборудования.
Вредным производственным фактором называется такой производственный фактор воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению трудоспособности.
Итак проанализируем опасные и вредные факторы:
)Некачественное освещение: правильное спроектированное рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих способствует повышению эффективности и безопасности труда снижает утомление и травматизм сохраняет высокую работоспособность. Ощущение зрения происходит под воздействием видимого излучения (света) которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 038 076 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0555 мкм (желто – зелёный цвет) и уменьшается к границам видимого спектра. При освещении производственных помещений используют естественное освещение создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющемся в зависимости от географической широты времени года и суток степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.
Естественное и искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП 23 – 05 – 95 в зависимости от характера зрительной работы системы и вида освещения фона контраста объекта с фоном.
)Неоптимальные параметры микроклимата: параметры микроклимата оказывают влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например понижение температуры и повышение скорости воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота что может привести к переохлаждению организма. Повышение скорости воздуха ухудшает самочувствие так как способствует усилению конвективного теплообмена и процессу теплоотдачи при испарении пота.
При повышении температуры воздуха возникают обратные явления. Исследователями установлено что при температуре воздуха более 30ºС работоспособность человека начинает падать. Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Предельная температура вдыхаемого воздуха при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты около 116 ºС.
Переносимость человеком температуры как и его теплоощущение в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при tос>30 ºС так как при этом почти вся выделяемая теплота отдаётся в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое проливное течение пота изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу.
Недостаточная влажность воздуха также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек их пересыхания и растрескивания а затем и загрязнения болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30 70 %.
Атмосферное давление оказывает существенное влияние на процесс дыхания и самочувствие человека. Если без воды и пищи человек может прожить несколько дней то без кислорода – всего несколько минут. Основным органом дыхания человека посредством которого осуществляется газообмен с окружающей средой (главным образом О2 и СО2) является трахибронхиальное дерево и большое число лёгочных пузырей (альвеол) стенки которых пронизаны густой сетью капиллярных сосудов. Общая поверхность альвеол взрослого человека составляет 90 150 м2. Через стенки альвеол кислород поступает в кровь для питания тканей организма.
Наиболее успешно диффузия кислорода в кровь происходит при парциальном давлении кислорода в пределах 95 120 мм рт. ст. Изменение po2 вне этих пределов приводит к затруднению дыхания и увеличению нагрузки на сердечно – сосудистую систему. Так на высоте 2 3 км (рО2 70 мм рт. ст.) насыщение крови кислородом снижается до такой степени что вызывает усиление деятельности сердца и лёгких. Но даже длительное пребывание человека в этой зоне не сказывается существенно на его здоровье и она называется зоной достаточной компенсации. С высоты 4 км (рО2 60 мм рт. ст.) диффузия кислорода из лёгких в кровь снижается до такой степени что несмотря на большое содержание кислорода (VO2 = 21 %) может наступить кислородное голодание - гипоксия. Основные признаки гипоксии – головная боль головокружение замедленная реакция нарушение нормальной работы органов слуха и зрения нарушение обмена веществ.
Избыточное давление воздуха приводит к повышению парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе к уменьшению объёма лёгких и увеличению силы дыхательной мускулатуры необходимой для производства вдоха – выдоха. В связи с этим на глубине требует поддержания повышенного давления с помощью специального снаряжения или оборудования в частности кессонов или водолазного снаряжения.
При работе в условиях избыточного давления снижаются показатели вентиляции легких за счёт некоторого урежения частоты дыхания и пульса. Длительное пребывание при избыточном давлении приводит к токсическому действию некоторых газов входящих в состав вдыхаемого воздуха. Оно проявляется в нарушении координации движении возбуждении или угнетении галлюцинациях ослаблении памяти расстройстве зрения памяти и слуха.
)Избыток тепловыделений: в большинстве технологических процессов протекает при температурах значительно превышающих температуру воздуха окружающей среды. Нагретые поверхности излучают в пространство потоки лучистой энергии которые могут привести к отрицательным последствиям. При температуре до 500 ºС с нагретой поверхности излучаются тепловые (инфракрасные) лучи с длиной волны 740 076 мкм а при более высокой температуре наряду с возрастанием инфракрасного излучения появляются видимые световые и ультрафиолетовые лучи.
Длина волны лучистого потока с максимальной энергией теплового излучения определяется по закону смещения Вина (для абсолютно чёрного тела) λEmax=29*103Т. У большинства производственных источников максимум энергии приходится на инфракрасные лучи (λEmax > 078 мкм).
Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое воздействие. Под влиянием теплового облучения в организме человека происходят биохимические сдвиги уменьшается кислородная насыщенность крови понижается венозное давление замедляется кровоток и как следствие наступает нарушение деятельности сердечно – сосудистой и нервной систем.
По характеру воздействия на организм человека инфракрасные лучи подразделяются на коротковолновые лучи с длиной волны 076 15 мкм и длинноволновые с длиной более 15 мкм. Тепловые излучения коротковолнового диапазона глубоко проникают в ткани и усиленное потовыделение а при длительном облучении – тепловой удар. Длинноволновые лучи глубоко в ткани не проникают и поглощаются в основном в эпидермисе кожи. Они могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым т тяжелым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей является катаракта глаза.
Облучение организма малыми дозами лучистой теплоты полезно но значительная интенсивность теплового излучения и высокая температура воздуха могут оказать неблагоприятное действие на человека. Тепловое облучение интенсивностью до 350 Втм2 не вызывает неприятного ощущения при 1050 Втм2 уже через 3..5 мин на поверхности кожи появляется неприятное жжение (температура кожи повышается на 8..10 ºС) а при 3500 Втм2 через несколько секунд возможны ожоги. При облучении интенсивностью 700 1400Втм2 частота пульса увеличивается на 5 7 ударов в минуту. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется в первую очередь температурой кожи болевое ощущение появляется при температуре кожи 40 45ºС (в зависимости от участка).
)Повышенный уровень шума: с физиологической точки зрения шум рассматривают как звук мешающий разговорной речи и негативно влияющий на здоровье человека. Шум на производстве наносит большой экономический и социальный ущерб. Основными физическими величинами характеризующими шум в какой-либо точке пространства с точки зрения воздействия на человека являются: интенсивность звуковое давление частота. Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная речь — 50 60 дБ А автосирена — 100 дБ А шум двигателя легкового автомобиля — 80 дБ А громкая музыка —70 дБ А шум от движения трамвая —70 80 дБ А шум в обычной квартире — 30 40 дБ А. По спектральному составу в зависимости от преобладания звуковой энергии в соответствующем диапазоне частот различают низко- средне- и высокочастотные шумы по временным характеристикам — постоянные и непостоянные последние в свою очередь делятся на колеблющиеся прерывистые и импульсные по длительности действия — продолжительные и кратковременные. С гигиенических позиций придается большое значение амплитудно-временным спектральным и вероятностным параметрам непостоянных шумов наиболее характерных для современного производства.
Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции сбор информации и аналитические процессы из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчиков мостовых кранов и т. п.) что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.
Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС вызывает изменение скорости дыхания и пульса способствует нарушению обмена веществ возникновению сердечно-сосудистых заболеваний гипертонической болезни может приводить к профессиональным заболеваниям.
Шум с уровнем звукового давления до 30 35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40 70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему вызывая ухудшение самочувствия и при длительном действии может быть причиной неврозов. Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха => профессиональной тугоухости. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок контузия а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.
Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003—83* и Санитарными нормами СН 2.2.42.1.8.562—96 «Шум на рабочих местах в помещениях жилых общественных зданий и на территории жилой застройки».
Таблица Воздействие на человека постоянного и переменного токов
Сила тока проходящая через человека мА
Воздействие на человека
начало ощущения лёгкое дрожание пальцев рук
сильное дрожание пальцев рук
зуд ощущение нагрева
трудно но ещё можно оторвать руки от электродов сильные боли в пальцах кистях рук и предплечьях
паралич рук оторвать их от электрода невозможно очень сильные боли дыхание затруднено
ещё большее усиление нагрева
остановка дыхания начало фибрилляции сердца
сильное ощущение нагрева сокращение мышц рук судороги затруднение дыхания
)Опасность поражения электрическим током: электрические установки представляют для человека потенциальную опасность. Воздействие тока может привести к электрической травме то есть повреждению организма электрическим током или электрической дугой (ГОСТ121009-76). Исключительное значение для предотвращения электрического травматизма имеет правильная организация обслуживания действующих электрических установок установленная «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ) и «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ). Наиболее часты бывают случаи касания рукой или другими частями тела корпусов.
К факторам определяющим повышенную опасность поражения электрическим током относятся наличие токопроводящих полов сырости (относительная влажность воздуха больше 75%) или проводящей пыли; повышенная температура воздуха (более 30о С); возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей корпусам технологического оборудования с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования или токоведущим частям – с другой. В помещении где производится изготовление устройство эти факторы отсутствуют. Поэтому его следует отнести к группе помещений без повышенной опасности поражения электрическим током.Одной из особенностей поражения электрическим током является отсутствие внешних признаков грозящей опасности которые человек мог бы заблаговременно обнаружить с помощью органов чувств.
Человек в большинстве случаев включается в сеть либо руками (путь тока «рука-рука») либо рукой и ногой (путь тока «рука-нога»). Проходящий при этом ток приводит к серьезным повреждениям центральной нервной системы и таких жизненно важных органов как сердце и легкие. Поэтому второй особенностью воздействия тока на человека является тяжесть поражения.
Третья особенность поражения человека электрическим током заключается в том что токи промышленной частоты силой 10-25 мА способны вызвать судороги мышц. В результате возникает так называемое «приковывание» человека к токоведущим частям. Пострадавший не может сам освободиться от воздействия электрического тока.
Электрический ток проходя через тело человека оказывает биологическое тепловое механическое и химическое воздействие. Биологическое воздействие заключается в способности тока раздражать и возбуждать живые ткани организма тепловое - в его способности вызывать ожоги механическое - к его способности приводить к разрыву тканей а химическое - к электролизу крови.
)Пожарная опасность: Пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ окислителя и источников зажигания. В помещениях где установлена вычислительная техника присутствуют все три фактора необходимые для возникновения пожара. Горючими компонентами являются перегородки двери полы стройматериалы для акустической и эстетической отделки помещений мебель изоляция силовых и соединительных кабелей обмотки радиотехнических деталей и др. Для поддержания микроклиматических условий в помещениях как правило используются системы кондиционирования и вытяжка паров свинца. Поэтому кислород как окислитель процессов горения имеется в любой точке помещения. Электронные схемы приборы применяемые для работы устройства электропитания кондиционеры воздуха где в результате различных нарушений образуется перегретые элементы электрические искры и дуги способные вызвать загорание горючих материалов включенные паяльники могут оказаться источниками зажигания в помещении. Пожары в таких помещениях особенно опасны так как они наносят большой материальный ущерб.
Согласно НПБ 105 – 95 все объекты в соответствии с характером технологического процесса по взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на пять категорий (табл. ).
Обозначенные выше нормы не распространяются на помещения и здания для производства и хранения взрывчатых веществ здания и сооружения проектируемые по специальным нормам и правилам утверждённым в установленном порядке.
Категории помещений и зданий по пожарной и взрывной опасности
Характеристика веществ и материалов находящихся (обращающихся) в помещении
Горючие газы легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 ° С в таком количестве что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышающее 5 кПа
Вещества и материалы способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б (взрывопожароопасная)
Горючие пыли или волокна легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 ° С горючие жидкости в таком количестве что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышающее 5 кПа
В1—В4 (пожароопасные)
Горючие и трудногорючие жидкости твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна) вещества и материалы способные при взаимодействии с водой кислородом воздуха или друг с другом только гореть при условии что помещение в котором они имеются в наличии или обращении не относятся к категориям А или Б
Горючие вещества и материалы в горячем раскаленном или расплавленном состоянии процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты искр пламени; горючие газы жидкости и твердые вещества которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии
По условиям эксплуатации помещения здание относится к низшей категории Д.
Выбор средств защиты и разработка мероприятий обеспечивающих безопасность условий труда.
Расчёт общего искусственного освещения производственного помещения:
В качестве электрических источников света для создания общего освещения как правило применяют люминесцентные лампы низкого давления (ЛБ ЛД ДРЛ ДНаТ). Минимальная высота подвеса h=4 метра. Основной нормативный документ: СНиП 23 – 05 – 95 естественное и искусственное освещение.
Рассчитаем систему искусственного освещения для создания на рабочих местах нормируемой освещенности Еn в помещении с размерами: А = 20 м; В = 8 м; Н = 4 м; высота подвеса 3 м . В помещении выполняются работы малой точности (объект различия 03 – 05 мм фон средний контраст средний) высота подвеса светильников 4 м [22].
)Выбираем систему освещения: комбинированное.
)Источники света: газоразрядные люминесцентные лампы белого цвета (ЛБ).
)Выбираем светильники типы ЛОУ.
)Для обеспечения высокого качества освещения ограниченная ослеплённости и необходимой направленности света на рабочее место светильники располагаем рядами. Расстояние между рядами светильников:
Расстояние стен до крайних светильников:
)Количество светильников в ряду:
Пс= АL = 203 = 66 берем Пс=7
)Количество рядов светильников:
Пр= ВL =83=266 берём Пр=3
)Общее количество светильников:
Так как в одном светильнике две лампы общее их количество:
)Световой поток одной лампы светильника определим методом светового потока:
где Ен – нормируемая освещенность
Ен=150 лк (Таблица 2 [22]);
S = 160 м2 – площадь помещения;
k – коэффициент запаса k = 15 (Таблица 3 [22]);
z – коэффициент неравномерности освещенности. Для люминесцентных ламп z = 11;
– коэффициент использования светового потока ламп зависящий от коэффициента отражения потолка ρn и стены ρс высоты подвеса светильников и показателя i.
ρn=70% ρс=50% i=(А*В)[Hp(A+B)]=160[4*(20+8)]=14.
Из табл. 4 [22] = 042.
Fл=(150*160*15*11)(042*42)= 2245 лм.
Выбираем в соответствии с расчётным Fл лампу ЛД40:Р = 40 Вт
Фактическое значение минимальной освещенности:
Emin=Eн*(FвыбрFрасч)=150*(24572245)=164 лк.
Nу=P*Nл=40*42= 1680 Вт.
Выбор средств теплозащиты:
В профилактике вредного влияния высоких температур инфракрасного излучения принадлежит технологическим мероприятиям: замена старых и внедрение новых технологических процессов и оборудования способствующих оздоровлению неблагоприятных условий труда. Внедрение автоматизации и механизации даёт возможность пребывания рабочих вдали от источника радиационной и конвекционной теплоты.
К группе санитарно – технических мероприятий относится применение коллективных средств защиты: локализация тепловыделений теплоизоляция горячих поверхностей экранирование источников либо рабочих мест; воздушное душирование радиационное охлаждение мелкодисперсное распыление воды; общеобменная вентиляция или кондиционирование воздуха. Общеобменной вентиляции при этом отводится ограниченная роль – доведение условий труда до допустимых с минимальными эксплуатационными затратами.
Уменьшению поступления в цех теплоты способствует мероприятия обеспечивающие герметичность оборудования. Плотно подогнанные дверцы заслонки блокировка закрытия технологических отверстий с работой оборудования все это значительно снижает выделение теплоты от открытых источников. Выбор теплозащитных средств в каждом случае должен осуществляться по максимальным значениям эффективности с учётом требований экономики технической эстетики безопасности для данного процесса или вида работ и технико – экономического обоснования. Устанавливаемые в цехе теплозащитные средства должны быть простыми в изготовлении и монтаже удобными для обслуживания не затруднять осмотр чистку смазывание агрегатов обладать необходимой прочностью иметь минимальные эксплуатационные расходы. Теплозащитные средства должны обеспечивать облучённость на рабочих местах не более 350 Втм2 и температуру поверхности оборудования не выше 308 К (35 ºС) при температуре внутри источника до 373 К (100 ºС) и не выше 318 К (45 ºС) при температурах внутри источника выше 373 К (100 ºC).
Средства защиты от шума:
В соответствии с ГОСТ 12.1 003-83 защита от шума создаваемого на рабочих местах осуществляется следующими методами: уменьшение шума; применение средств коллективной защиты (ГОСТ 12 1 0280); применение средств индивидуальной защиты (ГОСТ 12.4 051-87); рациональная планировка помещений; акустическая обработка рабочих помещений.
Для борьбы с шумом необходимо применять следующие меры: увеличение звукоизоляции ограждающих конструкций; уплотнение по периметру дверей перекрывающих проходы; уменьшение шума источников путем применения прокладок из эластичных материалов. В качестве звукопоглощающих конструкций можно предложить маты из стекловолокна и перфорированные плиты укрепленные на стене. Для оценки звукопоглощающей способности ограждения введено понятие звуконепроницаемости численно равной отношению звуковой энергии прошедшей через ограждение к падающей на него.
Нормирование уровня шума для персонала осуществляющего эксплуатацию электронных изделий производится согласно ГОСТ 12.1 003-83. Таким образом допустимый уровень шума составляет 50 дБ.
Оптимизация параметров микроклимата (расчёт общеобменной вентиляции по избыткам тепла ):
Для наиболее тяжёлых условий (летний период):
Lв=Qизб(с*γ(tвыm+tпр))= 29218 (0237*116*(209 - 15)) = 1801 м3час
где Qизб=ΣQ – ΣQух= 33998 – 478 =29218 ккалчас - избыточное тепловыделение ккалчас;
здесь ΣQ – суммарное количество тепла поступающего в помещение;
ΣQух – суммарное количество уходящего из помещения тепла;
с = 0237 – удельная теплоёмкость сухого воздуха ккал(кг*ºС);
γ= 116 – вес 1 м3 приточного воздуха при t= 20 ºC кг;
tвыт=tр.з. + Δt(H - ) = 20+05*(375*19)=209С – температура воздуха уходящего из помещения ºС;
здесь tр.з.= 20 С – температура в рабочей зоне;
Δt = 05С – температурный градиент по высоте;
H = 375 м – высота от пола до вытяжных проёмов;
= 19 м – высота рабочей зоны;
tпр= 15 С – температура приточного воздуха (при наличии избыточного тепла на 5 – 8 С ниже температуры в рабочей зоне).
Избыточное количество тепла поступающего в помещение летом ккалч
ΣQ = Qраб+ Qср.+Qосв=1155840 + 144 +2100= 33998 ккалчас;
где Qосв=860φ*Nуком= 860*08*1680 = 1155840 ккалчас - тепловыделения от источников освещения;
здесь φ= (08 ÷ 1) – коэффициент учитывающий количество электроэнергии превращающейся в тепло;
Qраб=qчел*nраб= 70*30 =2100 ккалчас - количество тепла выделяемое организмом работающих;
здесь qчел = (100÷70) - количество тепла выделяемое организмом работающих;
nраб – число работающих в наибольшей по численности смене (тепловыделения от людей не учитываются если на одного работающего приходится более 50 м3 объёма помещения);
здесь m= 4 – число окон и фонарей;
S= 225 – площадь одного окна м2;
k0 = 08 - коэффициент зависящий от характеристик остекления (одинарное двойное с металлическими переплётами).
ΣQух = Qух.ст+Qух.дв+Qух.ок = 290 + 19 + 169 = 478 ккалчас - потери тепла из помещения через стены двери окна;
Qух = (λS(tвыт-tпр)) где λ – теплопроводность стен (дверей окон);
S – соответственно площадь м2 толщина стен (дверей окон) м;
Qух.ст= (01*200*(209-15))035 = 337 Вт = 290 ккалчас – потери тепла через стены;
Qух.дв = (006*75*(209-15))012 = 221 Вт = 19 ккалчас – потери тепла через двери;
Qух.ок = (06*10*(209-15))018 = 196 Вт = 169 ккалчас – потери тепла через окна;
Электробезопасность – защитное заземление защитное зануление:
Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей которые могут оказаться под напряжением.
Корпуса электрических машин трансформаторов светильников аппаратов и другие металлические нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании их токоведущих частей на корпус. Если корпус при этом не имеет контакта с землей прикосновение к нему также опасно как и прикосновение к фазе. Если же корпус заземлен он окажется под напряжением равным:
человек касающийся этого корпуса попадает под напряжение прикосновения:
Последние выражение показывает что чем меньше R3 и α1 тем меньше ток через человека стоящего на земле и касающегося корпуса оборудования который находится под напряжением. Таким образом безопасность обеспечивается путем заземления корпуса заземлителем имеющим малое сопротивление заземления R3 и малый коэффициент напряжения прикосновения α1.
Область применения защитного заземления. Защитное заземление может быть эффективно только в том случае если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус ток не зависит от проводимости (или сопротивления) заземления:
а также в сетях напряжением выше 1000 В с заземленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким замыканием причем срабатывает максимальная токовая защита. В сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В заземление неэффективно так как даже при глухом замыкании на землю ток зависит от сопротивления заземления н с уменьшением последнего ток возрастает. Поэтому защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной так и с заземленной нейтралью.
Рис. Выносное заземление:
а — принципиальная схема; б – план
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник — это проводник соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом (ГОСТ 12.1.009-76).
Зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.
В сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В защитное заземление неэффективно так как ток глухого замыкания на землю зависит от сопротивления заземления. Очевидно невозможно уменьшить напряжение корпуса находящегося в контакте с токоведущими частями устройством заземления в сети с заземленной нейтралью. Другой путь — уменьшить длительность режима замыкания на корпус. Для этого прокладывается нулевой провод соединяющийся с заземленной нейтралью источника и повторными заземлениями. При занулении корпуса электрооборудования соединяются не с заземлителями а с нулевым проводом (рис. ).
Рис. . Принципиальная схема зануления
Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключает поврежденный участок сети. Кроме того зануление снижает потенциалы корпусов появляющиеся в момент замыкания на землю.
Пожарная безопасность – средства защиты. Выбор категории помещения пожаротушения:
Предотвращение пожара достигается исключением образования горючей среды и источников загорания. Пожарная защита реализуется:
- применением негорючих веществ и материалов;
- ограничением распространения пожара;
- созданием условий для эвакуации людей;
- применением противодымной защиты;
- применением пожарной сигнализации.
Для ликвидации пожаров применяются следующие средства пожаротушения:
- внутренние пожарные водоводы;
- огнетушители ручные и передвижные;
- сухой песок; асбестовые одеяла.
Пожарные краны устанавливают в коридорах и нишах на высоте 15м где также находится пожарный рукав с пожарным стволом. Применяются пенные огнетушители ОХП-10 ОХВП-10 и ручные углекислотные огнетушители ОУ-2 ОУ-5 и ОУ-8. Ручные огнетушители устанавливают в помещении из расчета 1 огнетушитель на 40-50 м площади но не менее 2-х в помещении.
Для тушения электроустановок под напряжением применяются только углекислотные огнетушители так как электропроводность углекислоты низка. Для защиты людей от токсичных продуктов сгорания и дыма применяется противодымная защита из вентиляторов и вентиляционных каналов. Противодымная защита включается автоматически при срабатывании дымовых автоизвещателей либо вручную от кнопок у пожарных кранов. Вытяжная вентиляция при этом удаляет из помещения воздух с вредными примесями.
Утилизация ртутьсодержащих ламп
Для сбора образующихся отходов на территории предприятия имеются специально оборудованные места.
Сбор образующихся отходов производства и потребления производится раздельно по их классам опасности видам и другим признакам. Смешивание отходов не допускается в связи с тем чтобы обеспечить их максимальное использование в качестве вторичного сырья переработку последующее размещение и передачу для утилизации и захоронения.
По мере выхода из строя ртутные лампы аккуратно централизованно собираются в герметичные металлические контейнера и помещаются на временное хранение в закрытое складское помещение исключающем свободный доступ. При этом не допускается:
хранение ламп под открытым небом;
поступление ламп в контейнеры для ТБО или другую тару;
хранение ламп без тары;
передача ламп в организации не имеющие соответствующую лицензию (по демеркуризации).
Сбор разбитых ламп производится в герметичную металлическую тару.
Затем после накопления достаточного количества их централизованно транспортируют на демеркуризацию в специализированное предприятие.
Меры немедленного реагирования когда причина несоответствия качества окружающей среды (нарушение технологического процесса неисправность сооружений оборудования и т.д.) подлежат устранению оперативно (устраняется в кротчайшие сроки).
Бой люминесцентных ламп. В случае боя люминесцентных ламп возможно загрязнение поверхности соединениями ртути обладающими высокой токсичностью. В случае боя ртутных ламп отход следует собрать в металлическую (или толстостенную стеклянную) посуду и в течение суток вывезти в специализированное предприятие для обезвреживания. Загрязнённую поверхность необходимо обработать. Для химической обработки поверхностей используются 20% раствор хлорного железа или 02% подкисленный раствор перманганата калия. Поверхность обработанная указанными растворами оставляется до полного высыхания на сутки. После этого демеркуризированную поверхность очищают от продуктов реакции тщательно промывая несколько раз сначала мыльной водой. Демеркуризация признаётся эффективной если после её завершения в воздухе рабочей зоны содержание паров ртути не превышает 00017 мгм3 т.е. 30% среднесменной ПДК рабочей зоны равной 0005 мгм3.
О случившемся происшествии необходимо сообщить в Роспотребнадзор по ЧР и вызвать специалистов для проведения контрольных анализов.
Проведен анализ опасных и вредных производственных факторов рассмотрены мероприятия по защите от этих вредных и опасных производственных факторов. Произведён расчет общего искусственного освещения производственного помещения и общеобменной вентиляции по избыткам тепла.

2 Результаты расчётов.cdw

внутренний диаметр трубок: d
температура на входе греющего
среднее давление греющего
объёмный расход греющего
температура на входе нагреваемого
температура на выходе нагреваемого
среднее давление нагреваемого
объёмный расход нагреваемого
средняя теплопроводность материала
в диапозоне 100 150
мощность теплового потока: Q
число трубок в одном ходу: n
расположение труб: по треугольнику;
шаг трубок: s= 30 мм;
скорость греющего теплоносителя:
скорость нагреваемого теплоносителя:
число Рейнольдса по греющему
расположение трубок: по треугольнику;
шаг между трубками: s=30 мм;
число Рейнольдса по нагреваемому
число Нуссельта по греющему
теплоносителю при 1*10
где для шахматного расположения труб шаги E
число Нуссельта по нагреваемомму
теплоносителю (Re=10
=0.0156-коэффициент сопротивления
=1.002- поправочный коэффициент
n=0.11-поправка на процесс нагревания;
коэффициент тепоотдачи от греющего
коэффициент теплоотдачи к нагреваемому
коэффициент телопередачи:
температурный напор:
площадь теплообмена (
по среднему диаметру
длина одной трубки змеевика: l
итоговая длина трубок рубашки

3 Конструкция опытного образца V8plus.cdw

Размеры для справок.
Теплообменный аппарат испытать на герметичность. Подтеки недопускаются.
Покрытие наружной поверхности
кроме поверхностей муфт
грунтовка ГФ-021 ГОСТ 25129-82.
При сборке взаиноориентировать отверстия
детали поз.5 и одиночные отверстия детали поз.2.

6 Фотографии V8plus.cdw

лобараторного стенда
Трубный пучок (змеевик) в извлечённом виде
Теплообменная усатновка
Лабораторный стенд и теплообменная установка в сборе

5 Корпус V8plus.cdw

*Размеры для справок.
Остальные сварочные швы по ГОСТ 5264-80 электродуговая. Катет шва соответствует
меньшей толщине свариваемых деталей.
Метод контроля качества сварных швов-внешний осмотр и измерения по ГОСТ 3242-79.

7 Программа и методика испытаний V8plus.cdw

проверка теплообменного аппарата на гермитичность;
снятие теплофизических характеристик;
определение массогабаритных показателей
теплобменного аппарата;
оценка удобства технического обслуживания при
Проверка на гермитичность проводится
приведённой на рисунке 2.
) Собрать схему испытания;
) Закрыть вентиль "9" и открыть вентили "4"
) Открыть вентиль "10" и заполнить
теплообменник водой;
) Дождаться появления воды из рукава "3";
) Закрыть вентиль "6";
) Открыть вентиль "9";
) Повысить давление в теплообменнике путём
подкачки ручного насоса до 6 бар;
) Закрыть вентиль "4";
) Выдержать под данным давлением 10 15 минут;
) При обнаружении течи в теплообменнике
он подлежит ремонту и повторению испытаний
осмотреть места течи. Опрессовка трубной
решетки проводить аналогично.
Б) Проверка на смешивание сред:
) Уменьшить давление в теплообменнике до 6 бар
приоткрыв вентиль 6";
Определение теплофизических показателей
теплообменного аппарата.
Теплофизические испытания теплообменного
аппарата проводятся на лабораторном стенде и
предусматривают снятие таких параметров
расход. На этом лабораторном стенде должно быть
оборудование для снятия теплофизических
характеристик в 4-х точках
теплообменнику по тракту греющего теплоносителя
выход по тракту холодного теплоносителя.
Снимаются такие характеристики в каждой точке
давление и расход. Сам лабораторный
стенд состоит из 4-х баков по 2 м
Определение массогабаритных показателей.
Определение массы теплоагрегета осуществляется
путём взвешивания на электронных весах. Снятие
габаритных размеров осуществляется посредством
замеров линейкой или рулеткой.
Оценки удобства технического обслуживания
при его эксплуатации
Определяется в процессе сборки теплообменного
аппарата. Определяющими критериями
являются удобство обслуживания
) Закрыть вентиль 6";
) Закрыть вентиль "5";
) Снизить давление до 2 бар
Давление контролировать по манометру "8";
) Оставить в таком состоянии на 1 час;
) После истечения данного срока проверить
показания манометров "7" и "8". При отклонении
показаний выше нормысообщить мастеру смены.
Разобрать теплообменник и проверить трубный
пучок на гидравлическом стенде;
) В случае неисправности разобрать
теплообменник и заменить неисправные элементы.
Рис. 2 Схема гидравлических испытаний
Рис. 1 Схема испытательного стенда
Программа и методика
ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ

4.1 Трубная решетка.spw

ДР 140104 32.02.001 СБ2
ДР 140104 32.02.002 СБ2
ДР 140104 32.02.003 СБ2
-08Х18Н10 ГОСТ 11068-81

4 Трубный пучок V8plus.cdw

*Размеры для справок.
Сварка по ГОСТ 14771-76 в среде аргона. Трубки поз.3 приварить к решеткам поз.1 и 2. Метод
контроля качества сварных швов- внешний осмотр и измерения по ГОСТ 3242-79.
При сборке обеспечить параллельность центрального паза детали поз.2 с пазами детали поз.1.

3.1 ВГОН.064 V8plus.spw

ДР 140104 32.02.002-01
Болт М10-6g х 25.58.016 ГОСТ 7798-70
Болт М12-6g х 40.58.016 ГОСТ 7798-70
Гайка М12-6Н.5.016 ГОСТ 5915-70
Шайба 12.01.016 ГОСТ 11371-78

2 Результаты расчётов V8plus.cdw

внутренний диаметр трубок: d
температура на входе греющего
среднее давление греющего
объёмный расход греющего
температура на входе нагреваемого
температура на выходе нагреваемого
среднее давление нагреваемого
объёмный расход нагреваемого
средняя теплопроводность материала
в диапозоне 100 150
мощность теплового потока: Q
число трубок в одном ходу: n
расположение труб: по треугольнику;
шаг трубок: s= 30 мм;
скорость греющего теплоносителя:
скорость нагреваемого теплоносителя:
число Рейнольдса по греющему
расположение трубок: по треугольнику;
шаг между трубками: s=30 мм;
число Рейнольдса по нагреваемому
число Нуссельта по греющему
теплоносителю при 1*10
где для шахматного расположения труб шаги E
число Нуссельта по нагреваемомму
теплоносителю (Re=10
=0.0156-коэффициент сопротивления
=1.002- поправочный коэффициент
n=0.11-поправка на процесс нагревания;
коэффициент тепоотдачи от греющего
коэффициент теплоотдачи к нагреваемому
коэффициент телопередачи:
температурный напор:
площадь теплообмена (
по среднему диаметру
длина одной трубки змеевика: l
итоговая длина трубок рубашки

1 Схемные и конструкторские решения теплообменных аппаратов .cdw

Пластинчатый теплообменн
— верхнее угловое отверстие;
— малая кольцевая прокладка;
— граничная пластина; 7 — штанга;
— нижнее угловое отверстие;
теплообменная пластина
Установка трубчатого типа:
— насос для молока; 2 — конденсатоотводчик;
— возвратный клапан;
— регулятор подачи пара; 5 — манометр;
— предохранительный клапан;
— патрубок выхода пастеризованного молока;
— вторая секция теплообменника;
— первая секция теплообменника; 11 — рама
Схема нагревателя молока инжекционного типа:
- корпус (нижняя часть); 2 — от
верстия для молока;
— кольцевой канал для молока; 5 —корпус
— центральный стержень; 7 — регулировочная гайка;
Общий вид ванны пастеризационной марки
-внутренний корпус; 2 - переливная труба;
- наружный корпус; 4 -мешалка; 5 - привод;
- термометр с оправкой; 7 - крышка ванны;
-обшивка ванны; 9 - кран молочный;
- вентиль; 11 - опора;12 - паровое устройство;
- коллектор парового устройства.
Змеевиковый пастеризатор:
змеевик; 2 - корпус;
и В2 - вход и выход воды;
П - вход пара; К - выход конденсата
Анализ схемных и конструктивных решений

5.1 ВГОН.064.01.Корпус V8plus.spw

ДР 140104 32.02 СБ3.001
ДР 140104 32.02 СБ3.002
ДР 140104 32.02 СБ3.003
ДР 140104 32.02 СБ3.004
ДР 140104 32.02 СБ3.004-01
ДР 140104 32.02 СБ3.01.005

8 Технико - экономические показатели V8plus.cdw

Сравнительная характеристика теплообменных аппаратов
кожухотрубного и пластинчатого
Технико - экономические
Технико - экономические показатели

3 конструкция опытного образца.cdw

Размеры для справок.
Теплообменный аппарат испытать на герметичность. Подтеки недопускаются.
Покрытие наружной поверхности
кроме поверхностей муфт
грунтовка ГФ-021 ГОСТ 25129-82.
При сборке взаиноориентировать отверстия
детали поз.5 и одиночные отверстия детали поз.2.

7 Программа и методика испытаний.cdw

проверка теплообменного аппарата на гермитичность;
снятие теплофизических характеристик;
определение массогабаритных показателей
теплобменного аппарата;
оценка удобства технического обслуживания при
Проверка на гермитичность проводится
приведённой на рисунке 2.
) Собрать схему испытания;
) Закрыть вентиль "9" и открыть вентили "4"
) Открыть вентиль "10" и заполнить
теплообменник водой;
) Дождаться появления воды из рукава "3";
) Закрыть вентиль "6";
) Открыть вентиль "9";
) Повысить давление в теплообменнике путём
подкачки ручного насоса до 6 бар;
) Закрыть вентиль "4";
) Выдержать под данным давлением 10 15 минут;
) При обнаружении течи в теплообменнике
он подлежит ремонту и повторению испытаний
осмотреть места течи. Опрессовка трубной
решетки проводить аналогично.
Б) Проверка на смешивание сред:
) Уменьшить давление в теплообменнике до 6 бар
приоткрыв вентиль 6";
Определение теплофизических показателей
теплообменного аппарата.
Теплофизические испытания теплообменного
аппарата проводятся на лабораторном стенде и
предусматривают снятие таких параметров
расход. На этом лабораторном стенде должно быть
оборудование для снятия теплофизических
характеристик в 4-х точках
теплообменнику по тракту греющего теплоносителя
выход по тракту холодного теплоносителя.
Снимаются такие характеристики в каждой точке
давление и расход. Сам лабораторный
стенд состоит из 4-х баков по 2 м
Определение массогабаритных показателей.
Определение массы теплоагрегета осуществляется
путём взвешивания на электронных весах. Снятие
габаритных размеров осуществляется посредством
замеров линейкой или рулеткой.
Оценки удобства технического обслуживания
при его эксплуатации
Определяется в процессе сборки теплообменного
аппарата. Определяющими критериями
являются удобство обслуживания
) Закрыть вентиль 6";
) Закрыть вентиль "5";
) Снизить давление до 2 бар
Давление контролировать по манометру "8";
) Оставить в таком состоянии на 1 час;
) После истечения данного срока проверить
показания манометров "7" и "8". При отклонении
показаний выше нормысообщить мастеру смены.
Разобрать теплообменник и проверить трубный
пучок на гидравлическом стенде;
) В случае неисправности разобрать
теплообменник и заменить неисправные элементы.
Рис. 2 Схема гидравлических испытаний
Рис. 1 Схема испытательного стенда
Программа и методика
ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ

5.1 ВГОН.064.01.Корпус.spw

ДР 140104 32.02 СБ3.001
ДР 140104 32.02 СБ3.002
ДР 140104 32.02 СБ3.003
ДР 140104 32.02 СБ3.004
ДР 140104 32.02 СБ3.004-01
ДР 140104 32.02 СБ3.01.005

4.1 ВГОН.064.02.Змеевик.spw

ДР 140104 32.02.001 СБ2
ДР 140104 32.02.002 СБ2
ДР 140104 32.02.003 СБ2
-08Х18Н10 ГОСТ 11068-81

8 Технико - экономические показатели.cdw

Сравнительная характеристика теплообменных аппаратов
кожухотрубного и пластинчатого
Технико - экономические
Технико - экономические показатели

5 Корпус.cdw

*Размеры для справок.
Остальные сварочные швы по ГОСТ 5264-80 электродуговая. Катет шва соответствует
меньшей толщине свариваемых деталей.
Метод контроля качества сварных швов-внешний осмотр и измерения по ГОСТ 3242-79.

6 Фотографии.cdw

лобараторного стенда
Трубный пучок (змеевик) в извлечённом виде
Теплообменная усатновка
Лабораторный стенд и теплообменная установка в сборе

4 Трубный пучок.cdw

*Размеры для справок.
Сварка по ГОСТ 14771-76 в среде аргона. Трубки поз.3 приварить к решеткам поз.1 и 2. Метод
контроля качества сварных швов- внешний осмотр и измерения по ГОСТ 3242-79.
При сборке обеспечить параллельность центрального паза детали поз.2 с пазами детали поз.1.

3.1 ВГОН.064.spw

ДР 140104 32.02.002-01
Болт М10-6g х 25.58.016 ГОСТ 7798-70
Болт М12-6g х 40.58.016 ГОСТ 7798-70
Гайка М12-6Н.5.016 ГОСТ 5915-70
Шайба 12.01.016 ГОСТ 11371-78

1 Схемные и конструкторские решения теплообменных аппаратов .cdw

Пластинчатый теплообменн
— верхнее угловое отверстие;
— малая кольцевая прокладка;
— граничная пластина; 7 — штанга;
— нижнее угловое отверстие;
теплообменная пластина
Установка трубчатого типа:
— насос для молока; 2 — конденсатоотводчик;
— возвратный клапан;
— регулятор подачи пара; 5 — манометр;
— предохранительный клапан;
— патрубок выхода пастеризованного молока;
— вторая секция теплообменника;
— первая секция теплообменника; 11 — рама
Схема нагревателя молока инжекционного типа:
- корпус (нижняя часть); 2 — от
верстия для молока;
— кольцевой канал для молока; 5 —корпус
— центральный стержень; 7 — регулировочная гайка;
Общий вид ванны пастеризационной марки
-внутренний корпус; 2 - переливная труба;
- наружный корпус; 4 -мешалка; 5 - привод;
- термометр с оправкой; 7 - крышка ванны;
-обшивка ванны; 9 - кран молочный;
- вентиль; 11 - опора;12 - паровое устройство;
- коллектор парового устройства.
Змеевиковый пастеризатор:
змеевик; 2 - корпус;
и В2 - вход и выход воды;
П - вход пара; К - выход конденсата
Анализ схемных и конструктивных решений

Введение.doc

1Актуальность проблемы.
Сегодня возникла конкретная проблема производства высококачественных жидких пищевых продуктов. В особенности пастеризации молока и молочных продуктов. Так в нынешнее время возникла потребность в высокопроизводительных теплообменных пастеризационных установках в основном в таких теплообменных аппаратах как пластинчатые и кожухотрубные. Сегодня лидирующую позицию занимают пластинчатые аппараты. Но практика показывает что при крупных масштабах производства молока все таки им не уступают и кожухотрубные по банальной причине отсутствия совместимости температурного режима и очень большой производительности молока в пластинчатых теплообменных аппаратах у отечественных аналогов. Поэтому кожухотрубные теплообменные аппараты в сфере пищевого производства начинают переживать второе рождение как более дешевые и практичные в обслуживании аппараты неуступающие по качественной обработке продукта.
Целью работы является разработка разборного кожухотрубного теплообменного аппарата для линии пастеризации молока.
При проектировании кожухотрубного теплообменного трубчатого пастеризатора учитывались такие предпосылки как удобство обслуживания (чистка центральная и ручная) взаимозаменяемость отдельных элементов оборудования высокая глубина теплообмена расположение теплообменника его габариты себестоимость тепловые и гидравлические режимы работы способы компенсации температурных удлинений рубашки теплообмена уточнение методики расчета теплотехнических параметров его конструкции и т.д. Конечно не без внимания остались и научные достижения в области повышения глубины теплообмена за счет интенсификаторов (турбулизаторов) увеличивающих теплоотдачу или снижающих пограничный тепловой слой.
Так при выборе тех или иных предпосылок ставилась задача их обоснования а именно: руководствовались технологией обработки молока и молочных продуктов производили анализ схемных и конструктивных решений молочных пастеризаторов были проведены консультации у опытных технологов молочного производства.
Но главной задачей является определение геометрических размеров конструкции теплообменника изготовление и его дальнейшие испытания на герметичность и снятие теплотехнических характеристик таких как температура давление расход теплоносителей. Позже планируется провести исследования с целью корректировки конструкции с выходом на рынок пищевой техники и внедрения в производство молока и молочных продуктов.

Доклад.doc

- Вашему вниманию представляется дипломная работа целью которой является разработка кожухотрубного теплообменного аппарата работающего в интервале температур от 90 до 120 С. Это вызвано тем что в этом интервале температур работа пластинчатых аппаратов для пастеризации молока неприемлема с т.з. технических и экономических соображений.
- Для решения поставленной задачи произведен поиск схемных и конструкторских решений.
Отсюда вытекают следующие задачи для достижения поставленной цели:
)поиск схемных и конструктивных решений по пастеризации молока и обоснования выбора теплообменника для решения задач пастеризации молока. Результаты работы на листе №1;
)на основании анализа были сформулированы технические требования для ТА;
)теплотехнический расчет теплообменника с учетом технических требований для пастеризатора;
)разработка конструкции опытного теплообменника и его сборка;
)разработка лабораторного стенда и его сборка;
)определение программы и разработка методики испытаний опытного образца кожухотрубного теплообменника;
)определение технико – экономических затрат на производство теплообменника;
)определение характеристики разработки с точки зрения безопасности труда;
Молоко — самый полноценный наиболее сбалансированный по незаменимым веществам продукт рекомендуемый для питания людей всех возрастных категорий.
Ежедневное потребление 05 л цельного молока или кисломолочных напитков удовлетворяет значительную часть суточной потребности человека в пищевых веществах.
Молоко согласно технологическим процессам регламентированные ГОСТами: ГОСТ 13264-70 "Молоко коровье. Требования при заготовках" ГОСТ 9225-84 ГОСТ13928-84 "Молоко и сливки заготовляемые. Отбор проб и подготовка их к испытанию" проходит следующие этапы обработки:
)определение количества молока;
)очистка (очистки молока от механических примесей);
)сепарирование (процесс разделения его на сливки и обезжиренное молоко при помощи сепаратора-сливкоотделителя);
)нормализация (проводится в целях регулирования химического состава молока (массовой доли жира сухих веществ углеводов витаминов минеральных веществ) до значений соответствующих стандартам и техническим условиям);
)гомогенизация (процесс дробления жировых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий);
)пастеризация стерилизация (пастеризация осуществляется при температурах ниже точки кипения молока (от 65 до 95 °С) стерилизация молока выше точки кипения молока т.е. 100 С);
- Остановимся подробнее на процессе пастеризации и стерилизации молока.
Цели пастеризации следующие:
—уничтожение патогенной микрофлоры получение продукта безопасно
го для потребителя в санитарно-гигиеническом отношении;
—снижение общей бактериальной обсемененности разрушение ферментов
сырого молока вызывающих порчу пастеризованного молока снижение его
стойкости в хранении;
— направленное изменение физико-химических свойств молока для получения заданных свойств готового продукта в частности органолептических свойств вязкости плотности сгустка и т. д.
В промышленности принят режим 75—76 °С с выдержкой 15—20 с который обеспечивает гигиеническую надежность уничтожение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов сохранение пищевой и биологической ценности молока его защитных факторов.
Стерилизация молока проводится в целях получения безопасного в санитарно-гигиеническом отношении продукта и обеспечения его длительного хранения при температуре окружающей среды без изменения качества.
Пути решения задачи и полученные результаты:
- Рассмотрим представленные вам на графическом материале №1 "Схемные и конструкторские решения теплообменных аппаратов". Так руководствуясь техническими требованиями предъявляемые теплообменному аппарату и таблицей 4.1 мы останавливаем свой выбор на кожухотрубном теплообменнике.
После производим теплотехнические расчёты кожухотрубного теплообменника на воде т.к. молоко по своим теплофизическим характеристикам близко к воде (в расчёт не принимаются коллоидные свойства молока). Тепловой и конструктивный расчёт ведем по классической методике. Основные результаты расчётов сведены в графический материал №2. Здесь указаны исходные данные для осуществления основных расчётов и результаты расчетов с уравнениями которые определяют суть протекающих процессов теплообмена.
Далее разрабатываем конструкторскую документацию на проектируемый теплообменник под руководством конструкторского отдела ООО"Славутич". Сборочный чертёж представлен на графическом материале №3. Особый интерес будут представлять сборочные элементы: трубный пучок и корпус со спецификациями; которые показаны на графических материалах №4 и №5. В то же время шла разработка лабораторного стенда и подготовка его программы и методики. Программа и методика испытаний на лабораторном стенде показаны на графическом материале №7. В совокупности все конструкции теплообменника кожухотрубного и лабораторного стенда представлены в виде фотографий по отдельности и готовые к снятию теплофизических характеристик на графическом материале №6.
Дополнительные разделы:
В разделе "технико – экономические показатели" представлены калькуляция и затраты на теплообменник приводится сравнительная характеристика кожухотрубного и пластинчатого теплообменников. Экономическая часть работы также указана на графическом материале №8.
В разделе "безопасность и экологичность" дается краткая характеристика объекта с точки зрения безопасности труда подробный анализ факторов опасности и меры по их устранению с расчетами по электро- и тепло- безопасности.
1В дипломной работе был рассчитан кожухотрубный теплообменный аппарат рассчитанный для линии пастеризации молока. Были определены его геометрические размеры тепловые и гидравлические режимы работы. Расчеты производились по теплофизическим характеристикам воды так как молоко по своим тепловым и гидравлическим характеристикам близко к воде и этот вид жидкости по экономических соображениям на много дороже воды.
2На основании выполненных расчётов был спроектирован и изготовлен опытный образец ТА.
3Для проведения лабораторных испытаний теплообменного аппарата был спроектирован и собран лабораторный стенд. Разработаны программа и методика испытаний опытного образца теплообменных аппаратов.
4Опытный образец прошел предварительные испытания на лабораторном стенде.
Полный объём испытаний для внесений корректировочных исправлений конструкции ТА планируется заложить на июль – август 2007 г.

Отзыв.doc

на дипломную работу студента 5 курса
Яковлева Максима Геннадьевича
Кожухотрубный теплообменный аппарат для пастеризации молока".
Анализ материалов эксплуатации пластинчатых теплообменников в линиях термической обработки молока показывает что при их эксплуатации возникают трудности проведения операций технического обслуживания теплообменников при выполнении регламентных работ.
В этой связи анализ имеющихся в технической литературе конструкторских решений для поставленной задачи показал что наиболее предпочтительным следует считать кожухотрубный теплообменный аппарат.
На основе литературного обзора технической литературы студент – дипломник составил техническое задание. Оно послужило основанием для проведения работ связанных с разработкой конструкции опытного образца теплообменного аппарата. Выполненные расчёты теплообменного аппарата (конструкторский гидравлический и поверочный тепловой) позволили определить его конструктивные размеры.
Испытания теплофизических свойств теплообменного аппарата проводилось на разработанной с участием дипломника лабораторной установке. Результаты испытаний положительные. Полный цикл испытаний разработанного теплообменного аппарата планируется завершить с участием его разработчика – Яковлева М.Г. в июле – августе 2007 г. В процессе этих испытаний будут внесены изменения направленные на улучшение его технико – экономических показателей.
Оценивая в целом выполненную студентом – дипломником Яковлевым М.Г. работу считаю возможным допустить его к защите.
Руководитель дипломного
проекта доцент к.т.н. Э.М. Жарнов.

Реферат.doc

ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППРАТ ТЕПЛОАГРЕГАТ ТЕПЛООБМЕННИК ПАСТЕРИЗАТОР ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ ГРЕЮЩИЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ НАГРЕВАЕМАЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ.
Объектом исследования и разработки является теплообменный аппарат для пастеризации молока.
Цель работы – разработка разборного кожухотрубного теплообменного аппарата для линии пастеризации молока.
При изучении технологии обработки молока и анализа схемных решений был произведен теплотехнический расчёт и изготовлен кожухотрубный теплообменный аппарат ориентированный под условия работы пастеризатора. Планируется создать все предпосылки для альтернативы пластинчатым теплообменным аппаратам.
Степень внедрения – данную разработку после корректировки его конструкции планируется поставить на пищевое производство молока.
Эффективность разработки определяется ценовой конкурентоспособностью на рынке надежностью удобством обслуживания ремонтопригодностью.

10 Безопасность и экологичность.doc

10Безопасность и экологичность
Характеристика объекта разработки с точки зрения безопасности труда
Безопасность жизнедеятельности – это наука о комфортном и безопасном взаимодействии человека с техносферой.
Полностью безопасных и безвредных производственных процессов не существует. Задача безопасности жизнедеятельности – свести к минимуму вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда.
В данном разделе дипломной работы будут приведены расчеты по искусственному освещению и общеобменной вентиляции по избыткам тепла где будет проводиться монтаж нашего оборудования.
В данной дипломной работе будет проводиться разработка кожухотрубного теплообменного аппарата служащая пастеризатором молока которая будет являться некоторым звеном технологического тракта по обработке молока для дальнейшего его потребления всеми возрастными категориями населения. Для функционирования всей этой системы необходимо подключение к сети 220В и частотой 50 Гц. Суммарная электрическая мощность потребляемая всей этой системой оценивается в порядке 30 КВт. Соответственно система охватывающая всю технологию обработки молока является опасной с точки зрения электробезопасности.
1Анализ опасных и вредных факторов при монтаже и эксплуатации нашей системы.
Опасным производственным фактором называется такой фактор воздействия которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья.
Примерами опасных производственных факторов могут служить открытые токоведущие части оборудования движущиеся детали машин и механизмов раскаленные тела возможность падения с высоты самого работающего либо деталей и предметов наличие емкостей со сжатыми или вредными веществами.
Опасным производственным фактором является напряжение сети 220В с которым сталкивается электромонтажник или настройщик в процессе сборки или настройки данной системы. Поэтому здесь необходимо предусмотреть защитное заземление.
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей которые могут оказаться под напряжением.
Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования т.е. при замыкании на корпус.
Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания на котором стоит человек до потенциала близкого по значению к потенциалу заземленного оборудования.
Вредным производственным фактором называется такой производственный фактор воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению трудоспособности.
1.1Итак проанализируем опасные и вредные факторы:
Некачественное освещение: правильное спроектированное рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих способствует повышению эффективности и безопасности труда снижает утомление и травматизм сохраняет высокую работоспособность. Ощущение зрения происходит под воздействием видимого излучения (света) которое представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 038 076 мкм. Чувствительность зрения максимальна к электромагнитному излучению с длиной волны 0555 мкм (желто – зелёный цвет) и уменьшается к границам видимого спектра. При освещении производственных помещений используют естественное освещение создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющемся в зависимости от географической широты времени года и суток степени облачности и прозрачности атмосферы; искусственное освещение при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.
Естественное и искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП 23 – 05 – 95 в зависимости от характера зрительной работы системы и вида освещения фона контраста объекта с фоном.
1.2Неоптимальные параметры микроклимата: параметры микроклимата оказывают влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например понижение температуры и повышение скорости воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота что может привести к переохлаждению организма. Повышение скорости воздуха ухудшает самочувствие так как способствует усилению конвективного теплообмена и процессу теплоотдачи при испарении пота.
При повышении температуры воздуха возникают обратные явления. Исследователями установлено что при температуре воздуха более 30ºС работоспособность человека начинает падать. Для человека определены максимальные температуры в зависимости от длительности их воздействия и используемых средств защиты. Предельная температура вдыхаемого воздуха при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты около 116 ºС.
Переносимость человеком температуры как и его теплоощущение в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при tос>30 ºС так как при этом почти вся выделяемая теплота отдаётся в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое проливное течение пота изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу.
Недостаточная влажность воздуха также может оказаться неблагоприятной для человека вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек их пересыхания и растрескивания а затем и загрязнения болезнетворными микроорганизмами. Поэтому при длительном пребывании людей в закрытых помещениях рекомендуется ограничиваться относительной влажностью в пределах 30 70 %.
Атмосферное давление оказывает существенное влияние на процесс дыхания и самочувствие человека. Если без воды и пищи человек может прожить несколько дней то без кислорода – всего несколько минут. Основным органом дыхания человека посредством которого осуществляется газообмен с окружающей средой (главным образом О2 и СО2) является трахибронхиальное дерево и большое число лёгочных пузырей (альвеол) стенки которых пронизаны густой сетью капиллярных сосудов. Общая поверхность альвеол взрослого человека составляет 90 150 м2. Через стенки альвеол кислород поступает в кровь для питания тканей организма.
Наиболее успешно диффузия кислорода в кровь происходит при парциальном давлении кислорода в пределах 95 120 мм рт. ст. Изменение po2 вне этих пределов приводит к затруднению дыхания и увеличению нагрузки на сердечно – сосудистую систему. Так на высоте 2 3 км (рО2 70 мм рт. ст.) насыщение крови кислородом снижается до такой степени что вызывает усиление деятельности сердца и лёгких. Но даже длительное пребывание человека в этой зоне не сказывается существенно на его здоровье и она называется зоной достаточной компенсации. С высоты 4 км (рО2 60 мм рт. ст.) диффузия кислорода из лёгких в кровь снижается до такой степени что несмотря на большое содержание кислорода (VO2 = 21 %) может наступить кислородное голодание - гипоксия. Основные признаки гипоксии – головная боль головокружение замедленная реакция нарушение нормальной работы органов слуха и зрения нарушение обмена веществ.
Избыточное давление воздуха приводит к повышению парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе к уменьшению объёма лёгких и увеличению силы дыхательной мускулатуры необходимой для производства вдоха – выдоха. В связи с этим на глубине требует поддержания повышенного давления с помощью специального снаряжения или оборудования в частности кессонов или водолазного снаряжения.
При работе в условиях избыточного давления снижаются показатели вентиляции легких за счёт некоторого урежения частоты дыхания и пульса. Длительное пребывание при избыточном давлении приводит к токсическому действию некоторых газов входящих в состав вдыхаемого воздуха. Оно проявляется в нарушении координации движении возбуждении или угнетении галлюцинациях ослаблении памяти расстройстве зрения памяти и слуха.
1.3Избыток тепловыделений: в большинстве технологических процессов протекает при температурах значительно превышающих температуру воздуха окружающей среды. Нагретые поверхности излучают в пространство потоки лучистой энергии которые могут привести к отрицательным последствиям. При температуре до 500 ºС с нагретой поверхности излучаются тепловые (инфракрасные) лучи с длиной волны 740 076 мкм а при более высокой температуре наряду с возрастанием инфракрасного излучения появляются видимые световые и ультрафиолетовые лучи.
Длина волны лучистого потока с максимальной энергией теплового излучения определяется по закону смещения Вина (для абсолютно чёрного тела) λEmax=29*103Т. У большинства производственных источников максимум энергии приходится на инфракрасные лучи (λEmax > 078 мкм).
Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое воздействие. Под влиянием теплового облучения в организме человека происходят биохимические сдвиги уменьшается кислородная насыщенность крови понижается венозное давление замедляется кровоток и как следствие наступает нарушение деятельности сердечно – сосудистой и нервной систем.
По характеру воздействия на организм человека инфракрасные лучи подразделяются на коротковолновые лучи с длиной волны 076 15 мкм и длинноволновые с длиной более 15 мкм. Тепловые излучения коротковолнового диапазона глубоко проникают в ткани и усиленное потовыделение а при длительном облучении – тепловой удар. Длинноволновые лучи глубоко в ткани не проникают и поглощаются в основном в эпидермисе кожи. Они могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым т тяжелым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей является катаракта глаза.
Облучение организма малыми дозами лучистой теплоты полезно но значительная интенсивность теплового излучения и высокая температура воздуха могут оказать неблагоприятное действие на человека. Тепловое облучение интенсивностью до 350 Втм2 не вызывает неприятного ощущения при 1050 Втм2 уже через 3..5 мин на поверхности кожи появляется неприятное жжение (температура кожи повышается на 8..10 ºС) а при 3500 Втм2 через несколько секунд возможны ожоги. При облучении интенсивностью 700 1400Втм2 частота пульса увеличивается на 5 7 ударов в минуту. Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется в первую очередь температурой кожи болевое ощущение появляется при температуре кожи 40 45ºС (в зависимости от участка).
1.4Повышенный уровень шума: с физиологической точки зрения шум рассматривают как звук мешающий разговорной речи и негативно влияющий на здоровье человека. Шум на производстве наносит большой экономический и социальный ущерб. Основными физическими величинами характеризующими шум в какой-либо точке пространства с точки зрения воздействия на человека являются: интенсивность звуковое давление частота. Окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная речь — 50 60 дБ А автосирена — 100 дБ А шум двигателя легкового автомобиля — 80 дБ А громкая музыка —70 дБ А шум от движения трамвая —70 80 дБ А шум в обычной квартире — 30 40 дБ А. По спектральному составу в зависимости от преобладания звуковой энергии в соответствующем диапазоне частот различают низко- средне- и высокочастотные шумы по временным характеристикам — постоянные и непостоянные последние в свою очередь делятся на колеблющиеся прерывистые и импульсные по длительности действия — продолжительные и кратковременные. С гигиенических позиций придается большое значение амплитудно-временным спектральным и вероятностным параметрам непостоянных шумов наиболее характерных для современного производства.
Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции сбор информации и аналитические процессы из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчиков мостовых кранов и т. п.) что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.
Шум оказывает влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС вызывает изменение скорости дыхания и пульса способствует нарушению обмена веществ возникновению сердечно-сосудистых заболеваний гипертонической болезни может приводить к профессиональным заболеваниям.
Шум с уровнем звукового давления до 30 35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40 70 дБ в условиях среды обитания создает значительную нагрузку на нервную систему вызывая ухудшение самочувствия и при длительном действии может быть причиной неврозов. Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха => профессиональной тугоухости. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок контузия а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.
Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003—83* и Санитарными нормами СН 2.2.42.1.8.562—96 «Шум на рабочих местах в помещениях жилых общественных зданий и на территории жилой застройки».
1.5Опасность поражения электрическим током: электрические установки представляют для человека потенциальную опасность. Воздействие тока может привести к электрической травме то есть повреждению организма электрическим током или электрической дугой (ГОСТ121009-76). Исключительное значение для предотвращения электрического травматизма имеет правильная организация обслуживания действующих электрических установок установленная «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ) и «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ). Наиболее часты бывают случаи касания рукой или другими частями тела корпусов.
К факторам определяющим повышенную опасность поражения электрическим током относятся наличие токопроводящих полов сырости (относительная влажность воздуха больше 75%) или проводящей пыли; повышенная температура воздуха (более 30о С); возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей корпусам технологического оборудования с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования или токоведущим частям – с другой. В помещении где производится изготовление устройство эти факторы отсутствуют. Поэтому его следует отнести к группе помещений без повышенной опасности поражения электрическим током. Одной из особенностей поражения электрическим током является отсутствие внешних признаков грозящей опасности которые человек мог бы заблаговременно обнаружить с помощью органов чувств.
Человек в большинстве случаев включается в сеть либо руками (путь тока «рука-рука») либо рукой и ногой (путь тока «рука-нога»). Проходящий при этом ток приводит к серьезным повреждениям центральной нервной системы и таких жизненно важных органов как сердце и легкие. Поэтому второй особенностью воздействия тока на человека является тяжесть поражения.
Третья особенность поражения человека электрическим током заключается в том что токи промышленной частоты силой 10-25 мА способны вызвать судороги мышц. В результате возникает так называемое «приковывание» человека к токоведущим частям. Пострадавший не может сам освободиться от воздействия электрического тока.
Электрический ток проходя через тело человека оказывает биологическое тепловое механическое и химическое воздействие. Биологическое воздействие заключается в способности тока раздражать и возбуждать живые ткани организма тепловое - в его способности вызывать ожоги механическое - к его способности приводить к разрыву тканей а химическое - к электролизу крови.
Таблица 10.1.5.1 - Воздействие на человека постоянного и переменного токов
Сила тока проходящая через человека мА
Воздействие на человека
начало ощущения лёгкое дрожание пальцев рук
сильное дрожание пальцев рук
зуд ощущение нагрева
трудно но ещё можно оторвать руки от электродов сильные боли в пальцах кистях рук и предплечьях
паралич рук оторвать их от электрода невозможно очень сильные боли дыхание затруднено
ещё большее усиление нагрева
остановка дыхания начало фибрилляции сердца
сильное ощущение нагрева сокращение мышц рук судороги затруднение дыхания
1.6Пожарная опасность: Пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ окислителя и источников зажигания. В помещениях где установлена вычислительная техника присутствуют все три фактора необходимые для возникновения пожара. Горючими компонентами являются перегородки двери полы стройматериалы для акустической и эстетической отделки помещений мебель изоляция силовых и соединительных кабелей обмотки радиотехнических деталей и др. Для поддержания микроклиматических условий в помещениях как правило используются системы кондиционирования и вытяжка паров свинца. Поэтому кислород как окислитель процессов горения имеется в любой точке помещения. Электронные схемы приборы применяемые для работы устройства электропитания кондиционеры воздуха где в результате различных нарушений образуется перегретые элементы электрические искры и дуги способные вызвать загорание горючих материалов включенные паяльники могут оказаться источниками зажигания в помещении. Пожары в таких помещениях особенно опасны так как они наносят большой материальный ущерб.
Согласно НПБ 105 – 95 все объекты в соответствии с характером технологического процесса по взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на пять категорий (таблица11.1.6.1Категории помещений и зданий по пожарной и взрывной безопасности).
Обозначенные выше нормы не распространяются на помещения и здания для производства и хранения взрывчатых веществ здания и сооружения проектируемые по специальным нормам и правилам утверждённым в установленном порядке.
Таблица 10.1.6.1 - Категории помещений и зданий по пожарной и взрывной опасности
Характеристика веществ и материалов находящихся (обращающихся) в помещении
Горючие газы легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 ° С в таком количестве что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышающее 5 кПа
Вещества и материалы способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б (взрывопожароопасная)
Горючие пыли или волокна легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 ° С горючие жидкости в таком количестве что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышающее 5 кПа
В1—В4 (пожароопасные)
Горючие и трудногорючие жидкости твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна) вещества и материалы способные при взаимодействии с водой кислородом воздуха или друг с другом только гореть при условии что помещение в котором они имеются в наличии или обращении не относятся к категориям А или Б
Горючие вещества и материалы в горячем раскаленном или расплавленном состоянии процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты искр пламени; горючие газы жидкости и твердые вещества которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии
По условиям эксплуатации помещения здание относится к низшей категории Д.
2Выбор средств защиты и разработка мероприятий обеспечивающих безопасность условий труда.
2.1Расчёт общего искусственного освещения производственного помещения:
В качестве электрических источников света для создания общего освещения как правило применяют люминесцентные лампы низкого давления (ЛБ ЛД ДРЛ ДНаТ). Минимальная высота подвеса h=4 метра. Основной нормативный документ: СНиП 23 – 05 – 95 естественное и искусственное освещение.
Рассчитаем систему искусственного освещения для создания на рабочих местах нормируемой освещенности Еn в помещении с размерами: А = 20 м; В = 8 м; Н = 4 м; высота подвеса 3 м . В помещении выполняются работы малой точности (объект различия 03 – 05 мм фон средний контраст средний) высота подвеса светильников 4 м [22].
)Выбираем систему освещения: комбинированное.
)Источники света: газоразрядные люминесцентные лампы белого цвета (ЛБ).
)Выбираем светильники типы ЛОУ.
)Для обеспечения высокого качества освещения ограниченная ослеплённости и необходимой направленности света на рабочее место светильники располагаем рядами. Расстояние между рядами светильников:
Расстояние стен до крайних светильников:
)Количество светильников в ряду:
Пс= АL = 203 = 66 берем Пс=7
)Количество рядов светильников:
Пр= ВL =83=266 берём Пр=3
)Общее количество светильников:
Так как в одном светильнике две лампы общее их количество:
)Световой поток одной лампы светильника определим методом светового потока:
где Ен – нормируемая освещенность
Ен=150 лк (Таблица 2 [22]);
S = 160 м2 – площадь помещения;
k – коэффициент запаса k = 15 (Таблица 3 [22]);
z – коэффициент неравномерности освещенности. Для люминесцентных ламп z = 11;
– коэффициент использования светового потока ламп зависящий от коэффициента отражения потолка ρn и стены ρс высоты подвеса светильников и показателя i.
ρn=70% ρс=50% i=(А*В)[Hp(A+B)]=160[4*(20+8)]=14.
Из табл. 4 [22] = 042.
Fл=(150*160*15*11)(042*42)= 2245 лм.
Выбираем в соответствии с расчётным Fл лампу ЛД40:Р = 40 Вт
Фактическое значение минимальной освещенности:
Emin=Eн*(FвыбрFрасч)=150*(24572245)=164 лк.
Nу=P*Nл=40*42= 1680 Вт.
2.2Выбор средств теплозащиты:
В профилактике вредного влияния высоких температур инфракрасного излучения принадлежит технологическим мероприятиям: замена старых и внедрение новых технологических процессов и оборудования способствующих оздоровлению неблагоприятных условий труда. Внедрение автоматизации и механизации даёт возможность пребывания рабочих вдали от источника радиационной и конвекционной теплоты.
К группе санитарно – технических мероприятий относится применение коллективных средств защиты: локализация тепловыделений теплоизоляция горячих поверхностей экранирование источников либо рабочих мест; воздушное душирование радиационное охлаждение мелкодисперсное распыление воды; общеобменная вентиляция или кондиционирование воздуха. Общеобменной вентиляции при этом отводится ограниченная роль – доведение условий труда до допустимых с минимальными эксплуатационными затратами.
Уменьшению поступления в цех теплоты способствует мероприятия обеспечивающие герметичность оборудования. Плотно подогнанные дверцы заслонки блокировка закрытия технологических отверстий с работой оборудования все это значительно снижает выделение теплоты от открытых источников. Выбор теплозащитных средств в каждом случае должен осуществляться по максимальным значениям эффективности с учётом требований экономики технической эстетики безопасности для данного процесса или вида работ и технико – экономического обоснования. Устанавливаемые в цехе теплозащитные средства должны быть простыми в изготовлении и монтаже удобными для обслуживания не затруднять осмотр чистку смазывание агрегатов обладать необходимой прочностью иметь минимальные эксплуатационные расходы. Теплозащитные средства должны обеспечивать облучённость на рабочих местах не более 350 Втм2 и температуру поверхности оборудования не выше 308 К (35 ºС) при температуре внутри источника до 373 К (100 ºС) и не выше 318 К (45 ºС) при температурах внутри источника выше 373 К (100 ºC).
2.3Средства защиты от шума:
В соответствии с ГОСТ 12.1 003-83 защита от шума создаваемого на рабочих местах осуществляется следующими методами: уменьшение шума; применение средств коллективной защиты (ГОСТ 12 1 0280); применение средств индивидуальной защиты (ГОСТ 12.4 051-87); рациональная планировка помещений; акустическая обработка рабочих помещений.
Для борьбы с шумом необходимо применять следующие меры: увеличение звукоизоляции ограждающих конструкций; уплотнение по периметру дверей перекрывающих проходы; уменьшение шума источников путем применения прокладок из эластичных материалов. В качестве звукопоглощающих конструкций можно предложить маты из стекловолокна и перфорированные плиты укрепленные на стене. Для оценки звукопоглощающей способности ограждения введено понятие звуконепроницаемости численно равной отношению звуковой энергии прошедшей через ограждение к падающей на него.
Нормирование уровня шума для персонала осуществляющего эксплуатацию электронных изделий производится согласно ГОСТ 12.1 003-83. Таким образом допустимый уровень шума составляет 50 дБ.
2.4Оптимизация параметров микроклимата (расчёт общеобменной вентиляции по избыткам тепла ):
Для наиболее тяжёлых условий (летний период):
Lв=Qизб(с*γ(tвыm+tпр))= 29218 (0237*116*(209 - 15)) = 1801 м3час
где Qизб=ΣQ – ΣQух= 33998 – 478 =29218 ккалчас - избыточное тепловыделение ккалчас;
здесь ΣQ – суммарное количество тепла поступающего в помещение;
ΣQух – суммарное количество уходящего из помещения тепла;
с = 0237 – удельная теплоёмкость сухого воздуха ккал(кг*ºС);
γ= 116 – вес 1 м3 приточного воздуха при t= 20 ºC кг;
tвыт=tр.з. + Δt(H - ) = 20+05*(375*19)=209С – температура воздуха уходящего из помещения ºС;
здесь tр.з.= 20 С – температура в рабочей зоне;
Δt = 05С – температурный градиент по высоте;
H = 375 м – высота от пола до вытяжных проёмов;
= 19 м – высота рабочей зоны;
tпр= 15 С – температура приточного воздуха (при наличии избыточного тепла на 5 – 8 С ниже температуры в рабочей зоне).
Избыточное количество тепла поступающего в помещение летом ккалч
ΣQ = Qраб+ Qср.+Qосв=1155840 + 144 +2100= 33998 ккалчас;
где Qосв=860φ*Nуком= 860*08*1680 = 1155840 ккалчас - тепловыделения от источников освещения;
здесь φ= (08 ÷ 1) – коэффициент учитывающий количество электроэнергии превращающейся в тепло;
Qраб=qчел*nраб= 70*30 =2100 ккалчас - количество тепла выделяемое организмом работающих;
здесь qчел = (100÷70) - количество тепла выделяемое организмом работающих;
nраб – число работающих в наибольшей по численности смене (тепловыделения от людей не учитываются если на одного работающего приходится более 50 м3 объёма помещения);
здесь m= 4 – число окон и фонарей;
S= 225 – площадь одного окна м2;
k0 = 08 - коэффициент зависящий от характеристик остекления (одинарное двойное с металлическими переплётами).
ΣQух = Qух.ст+Qух.дв+Qух.ок = 290 + 19 + 169 = 478 ккалчас - потери тепла из помещения через стены двери окна;
Qух = (λS(tвыт-tпр)) где λ – теплопроводность стен (дверей окон);
S – соответственно площадь м2 толщина стен (дверей окон) м;
Qух.ст= (01*200*(209-15))035 = 337 Вт = 290 ккалчас – потери тепла через стены;
Qух.дв = (006*75*(209-15))012 = 221 Вт = 19 ккалчас – потери тепла через двери;
Qух.ок = (06*10*(209-15))018 = 196 Вт = 169 ккалчас – потери тепла через окна;
2.5Электробезопасность – защитное заземление защитное зануление:
Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей которые могут оказаться под напряжением.
Корпуса электрических машин трансформаторов светильников аппаратов и другие металлические нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании их токоведущих частей на корпус. Если корпус при этом не имеет контакта с землей прикосновение к нему также опасно как и прикосновение к фазе. Если же корпус заземлен он окажется под напряжением равным:
человек касающийся этого корпуса попадает под напряжение прикосновения:
Последние выражение показывает что чем меньше R3 и α1 тем меньше ток через человека стоящего на земле и касающегося корпуса оборудования который находится под напряжением. Таким образом безопасность обеспечивается путем заземления корпуса заземлителем имеющим малое сопротивление заземления R3 и малый коэффициент напряжения прикосновения α1.
Область применения защитного заземления. Защитное заземление может быть эффективно только в том случае если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус ток не зависит от проводимости (или сопротивления) заземления:
а также в сетях напряжением выше 1000 В с заземленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким замыканием причем срабатывает максимальная токовая защита. В сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В заземление неэффективно так как даже при глухом замыкании на землю ток зависит от сопротивления заземления н с уменьшением последнего ток возрастает. Поэтому защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной так и с заземленной нейтралью.
Рис. 10.2.5.1 - Выносное заземление:
а — принципиальная схема; б – план
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник — это проводник соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом (ГОСТ 12.1.009-76).
Зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.
В сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В защитное заземление неэффективно так как ток глухого замыкания на землю зависит от сопротивления заземления. Очевидно невозможно уменьшить напряжение корпуса находящегося в контакте с токоведущими частями устройством заземления в сети с заземленной нейтралью. Другой путь — уменьшить длительность режима замыкания на корпус. Для этого прокладывается нулевой провод соединяющийся с заземленной нейтралью источника и повторными заземлениями. При занулении корпуса электрооборудования соединяются не с заземлителями а с нулевым проводом (рис. ).
Рис. 10.2.5.2 - Принципиальная схема зануления
Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и селективно отключает поврежденный участок сети. Кроме того зануление снижает потенциалы корпусов появляющиеся в момент замыкания на землю.
2.6Пожарная безопасность – средства защиты. Выбор категории помещения пожаротушения:
Предотвращение пожара достигается исключением образования горючей среды и источников загорания. Пожарная защита реализуется:
- применением негорючих веществ и материалов;
- ограничением распространения пожара;
- созданием условий для эвакуации людей;
- применением противодымной защиты;
- применением пожарной сигнализации.
Для ликвидации пожаров применяются следующие средства пожаротушения:
- внутренние пожарные водоводы;
- огнетушители ручные и передвижные;
- сухой песок; асбестовые одеяла.
Пожарные краны устанавливают в коридорах и нишах на высоте 15м где также находится пожарный рукав с пожарным стволом. Применяются пенные огнетушители ОХП-10 ОХВП-10 и ручные углекислотные огнетушители ОУ-2 ОУ-5 и ОУ-8. Ручные огнетушители устанавливают в помещении из расчета 1 огнетушитель на 40-50 м площади но не менее 2-х в помещении.
Для тушения электроустановок под напряжением применяются только углекислотные огнетушители так как электропроводность углекислоты низка. Для защиты людей от токсичных продуктов сгорания и дыма применяется противодымная защита из вентиляторов и вентиляционных каналов. Противодымная защита включается автоматически при срабатывании дымовых автоизвещателей либо вручную от кнопок у пожарных кранов. Вытяжная вентиляция при этом удаляет из помещения воздух с вредными примесями.
Утилизация ртутьсодержащих ламп
Для сбора образующихся отходов на территории предприятия имеются специально оборудованные места.
Сбор образующихся отходов производства и потребления производится раздельно по их классам опасности видам и другим признакам. Смешивание отходов не допускается в связи с тем чтобы обеспечить их максимальное использование в качестве вторичного сырья переработку последующее размещение и передачу для утилизации и захоронения.
По мере выхода из строя ртутные лампы аккуратно централизованно собираются в герметичные металлические контейнера и помещаются на временное хранение в закрытое складское помещение исключающем свободный доступ. При этом не допускается:
хранение ламп под открытым небом;
поступление ламп в контейнеры для ТБО или другую тару;
хранение ламп без тары;
передача ламп в организации не имеющие соответствующую лицензию (по демеркуризации).
Сбор разбитых ламп производится в герметичную металлическую тару.
Затем после накопления достаточного количества их централизованно транспортируют на демеркуризацию в специализированное предприятие.
Меры немедленного реагирования когда причина несоответствия качества окружающей среды (нарушение технологического процесса неисправность сооружений оборудования и т.д.) подлежат устранению оперативно (устраняется в кротчайшие сроки).
Бой люминесцентных ламп. В случае боя люминесцентных ламп возможно загрязнение поверхности соединениями ртути обладающими высокой токсичностью. В случае боя ртутных ламп отход следует собрать в металлическую (или толстостенную стеклянную) посуду и в течение суток вывезти в специализированное предприятие для обезвреживания. Загрязнённую поверхность необходимо обработать. Для химической обработки поверхностей используются 20% раствор хлорного железа или 02% подкисленный раствор перманганата калия. Поверхность обработанная указанными растворами оставляется до полного высыхания на сутки. После этого демеркуризированную поверхность очищают от продуктов реакции тщательно промывая несколько раз сначала мыльной водой. Демеркуризация признаётся эффективной если после её завершения в воздухе рабочей зоны содержание паров ртути не превышает 00017 мгм3 т.е. 30% среднесменной ПДК рабочей зоны равной 0005 мгм3.
О случившемся происшествии необходимо сообщить в Роспотребнадзор по ЧР и вызвать специалистов для проведения контрольных анализов.
Проведен анализ опасных и вредных производственных факторов рассмотрены мероприятия по защите от этих вредных и опасных производственных факторов. Произведён расчет общего искусственного освещения производственного помещения и общеобменной вентиляции по избыткам тепла.

2 Технологический процесс тепловой обработки молока.doc

2Технологический процесс тепловой обработки молока
Пищевая ценность молока отражает полноту полезных его качеств. Среди всех пищевых продуктов молоко — самый полноценный наиболее сбалансированный по незаменимым веществам продукт рекомендуемый для питания людей всех возрастных категорий.
Вследствие содержания необходимых организму человека пищевых веществ в легкодоступной для усвоения форме молоко занимает особое место в питании детей беременных и кормящих женщин а также пожилых и больных людей.
Молоко в первую очередь отвечает потребностям растущего организма оно способно удовлетворять организм ребенка в дефицитных аминокислотах: триптофане лизине метионине и гистидине. Благодаря химической структуре жира специфическим качествам белков молоко наиболее приемлемо для переработки еще несовершенным пищеварительным трактом новорожденного. Так для переваривания молока требуется в 3—4 раза меньше пищеварительной энергии чем для переваривания белков хлеба и самое малое количество панкреатического сока.
Высокая питательная ценность молока обусловлена оптимальным содержанием в нем необходимых для питания человека белков жиров углеводов минеральных солей и витаминов а также благоприятным почти идеальным соотношением их при котором эти вещества в основном полностью усваиваются.
В организме человека белки молока играют роль пластического материала необходимого для построения новых клеток и тканей образования биологически активных веществ ферментов и гормонов. Степень чистой утилизации молочного белка в организме человека составляет 75 %. Высокая биологическая ценность белков молока обусловлена составом сбалансированностью незаменимых аминокислот их хорошей перевариваемостью и усвояемостью в живом организме.
Из 18 аминокислот молока 8 относится к незаменимым т. е. к кислотам не синтезируемым в организме но без которых не могут быть построены молекулы белков. Такие незаменимые аминокислоты как триптофан метионин изолейцин лейцин фенилаланин и валин содержатся в белке молока в значительно больших количествах чем в белках растительных продуктов мяса и рыбы.
Коллоидное состояние белков определяет их легкую доступность и перевариваемость протеолитическими ферментами. Так казеин усваивается в организме на 95 % сывороточные белки (альбумины и глобулины) — на 97 %.
Хорошей усвояемости молочного жира (98 %) способствует низкая температура его плавления (28—34 °С). Присутствие в молочном жире необходимых насыщенных и ненасыщенных жирных кислот и фосфолипидов наряду с высокой усвояемостью его обусловливают пищевую ценность молока.
В молоке содержится довольно много углеводных компонентов из которых 90 % приходится на долю лактозы — углевода характерного только для молока. Лактоза является источником энергии.
Степень усвоения молочного сахара в организме человека составляет 98 %. Лактоза способствует также лучшему усвоению кальция.
Молоко поступающее в организм человека служит источником минеральных веществ которые поддерживают кислотно-щелочное равновесие в тканях и осмотическое давление в крови а также способствуют нормальной физиологической деятельности организма.
Молоко является постоянным источником всех витаминов.
Ежедневное потребление 05 л цельного молока или кисломолочных напитков удовлетворяет значительную часть суточной потребности человека в пищевых веществах (таблица 2.1 Степень удовлетворения суточной потребности взрослого человека в пищевых веществах за счет 05 л цельного молока).
Таблица 2.1 - Степень удовлетворения суточной потребности взрослого человека в пищевых веществах за счет 05 л цельного молока (по А. А. Покровскому)
Удовлетворение суточной потребности человека %
В том числе животные
Незаменимые аминокислоты
Витамины и витамине-
Минеральные вещества
пантотеновая кислота В3
Каждую партию молока поступающую на предприятие необходимо контролировать ежедневно в течение 40 мин после доставки. Приёмку и оценку качества молока начинают с внешнего осмотра тары. При этом отмечают чистоту целостность пломб правильность наполнения наличие резиновых колец под крышками фляг или цистерн. Дополнительно осматривают патрубки цистерн и наличие на них заглушек.
Решающим условием в получении точных результатов при оценке качества молока является правильный отбор проб. Прежде всего отбирают пробы молока для контроля бактериальной обсеменённости (ГОСТ 9225-84) затем – для физико-химических анализов. Для оценки физико-химических показателей лаборант отбирает пробу молока в количестве 250-500 мл по ГОСТ13928-84 "Молоко и сливки заготовляемые. Отбор проб и подготовка их к испытанию".
Требования к заготовляемому молоку
На поступающие на предприятия молочной промышленности молоко установлены требования предусмотренные ГОСТ 13264-70 "Молоко коровье. Требования при заготовках". К приёмке допускается молоко полученное от здоровых коров. Это должно быть подтверждено справкой о ветеринарно-санитарном благополучии молочных ферм поставщиков выданной ветеринарным специалистом на срок не более 1 мес.
Молоко должно быть цельным свежим и соответствовать требованиям "Санитарных и ветеринарных правил для молочных ферм колхозов и совхозов по уходу за доильными установками аппаратами и молочной посудой и определению санитарного качества молока".
Сдаваемое (или принимаемое) молоко должно быть без посторонних не свойственных свежему молоку привкусов и запахов. По внешнему виду и консистенции – незамороженным однородной жидкостью без осадка и хлопьев белого или слабо-желтого цвета. Молоко должно иметь плотность не менее 1027кгм3.
В зависимости от физико-химических и микробиологических показателей молоко подразделяют на первый второй сорт и несортовое молоко.
Молоко удовлетворяющее требованиям первого сорта и сдаваемое при температуре не выше 10 °С принимается как молоко первого сорта охлажденное; молоко полученное от больных или подозреваемых на заболевание животных после соответствующей термообработки — как несортовое. Смешивать молоко полученное от больных животных с молоком от здоровых коров запрещается.
Молоко полученное от хозяйств неблагополучных по инфекционным заболеваниям крупного рогатого скота принимается только по специальному разрешению ветеринарного врача обслуживающего данное хозяйство. При приемке молока от больных или подозреваемых на заболевание коров оценку молока по вкусу не производят.
Молоко не удовлетворяющее требованиям по плотности или кислотности принимается как сортовое только на основании стойловой пробы подтверждающей его натуральность и цельность. При этом определение сортности проводят по результатам контроля степени чистоты и редуктазной пробы.
Не подлежит приемке и переработке следующее молоко: полученное в первые и последние семь дней лактации; фальсифицированное (подснятое разбавленное водой или обезжиренным молоком с добавлением нейтрализующих и консервирующих веществ); с запахом химикатов и нефтепродуктов; с прогорклым затхлым привкусом и выраженным запахом и привкусом лука чеснока и полыни; содержащее ядохимикаты в количестве превышающем допустимые нормы утвержденные органами здравоохранения а также антибиотики; кислотностью выше 22 °Т со степенью чистоты по эталону механической загрязненности ниже II группы.
Пороки сырого молока разнообразны и вызывающие их факторы различны: физиологическое состояние коров; общее заболевание организма или только молочной железы; несоблюдение условий содержания и кормления скота; неудовлетворительное санитарно-гигиеническое состояние скотного двора; состояние и вид пастбищ; определенные виды кормов; использование недоброкачественных кормов; попадание в молоко лекарственных препаратов; нарушение технологии первичной обработки молока и др.
Различают пороки цвета консистенции запаха и вкуса технологических свойств молока.
В целях предотвращения появления пороков в молоке необходимо соблюдать санитарно-гигиенические правила получения молока первичной обработки и транспортирования молока мойки и дезинфекции молочного оборудования контролировать качество используемых кормов и кормовой рацион.
Определение количества
Учет принятого молока проводят в весовых единицах измерения (кг). Для этого молоко взвешивают на весах. При приемке молока по объему делают пересчетобъемных единиц в весовые в зависимости от его плотности.
Для очистки молока от механических примесей предназначены фильтры различных конструкций (пластинчатые дисковые цилиндрические). Фильтрующий материал (марля ватные фильтры лавсановая ткань и др.) необходимо периодически заменять. В противном случае фильтры становятся источником обсеменения молока нежелательной посторонней микрофлорой. Для поточности производства в линии монтируют 2 фильтра-очистителя параллельно. Когда в одном фильтре меняют фильтрующую ткань второй фильтрует молоко.
Наиболее совершенным способом очистки молока является использование сепараторов-молокоочистителей. Центробежная очистка молока осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока и посторонних примесей. Посторонние примеси обладая большей плотностью чем плазма молока отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней в виде слизи которая содержит грязевой белковый и бактериальный слой.
Очистку молока проводят обычно после предварительного подогрева его до температуры 35 — 40 °С. В ходе центробежной очистки молока удаляются мельчайшие частицы загрязнений в том числе частицы бактериального происхождения и нетермостойкие скоагулированные белковые частицы.
Возможна холодная очистка молока без подогрева которая эффективна при кислотности молока не выше 18 °Т и содержании общего количества микроорганизмов в 1 мл молока не выше 500 тыс. клеток.
Необходимо строго соблюдать периодичность мойки дезинфекции сепара-тора-молокоочистителя. В противном случае аппарат может стать дополнительным источником вторичного обсеменения молока.
При правильном ведении центробежной очистки можно значительно снизить общую бактериальную загрязненность молока. Однако удалить соматические клетки таким способом не представляется возможным.
Для полного удаления бактериальных клеток из молока применяют бакто-фугирование. Сущность бактофугирования заключается в удалении из молока до 98% содержащихся в нем микроорганизмов путем повышения скоростей центрифугирования без применения термической обработки.
При бактофугировании происходит удаление из молока погибших бактерий и токсинов что способствует повышению его качества и стойкости в хранении.
После очистки молоко необходимо немедленно охладить до возможно низкой температуры. Оптимальные сроки хранения молока охлажденного до 4— 6 °С не более 12 ч. При более длительном хранении молока даже в условиях низких температур возникают пороки вкуса и консистенции.
Сепарирование молока
Сепарирование молока - это процесс разделения его на сливки и обезжиренное молоко при помощи сепаратора-сливкоотделителя.
Цельное молоко поступает в барабан сепаратора и распределяется тонкими слоями между тарелками. В межтарелочном пространстве жировые шарики как наиболее легкая часть молока оттесняются к оси вращения; обезжиренное молоко как более тяжелая часть молока под действием центробежной силы перемещается к периферии. Распределяясь между тарелками в виде тонких слоев молоко перемещается с небольшой скоростью что создает благоприятные условия для наиболее полного отделения жира за короткое время. Содержание жира в обезжиренном молоке не должно превышать 005 %.
Оптимальная температура молока при сепарировании 35-40 °С. Сепарирование молока при более высоких температурах (60-80 °С) приводит к вспениванию сливок и обезжиренного молока дроблению жировых шариков увеличению содержания жира в обезжиренном молоке.
Процесс холодного сепарирования молока характеризуется меньшими энергетическими затратами. Однако производительность сепаратора снижается в 2—3 раза.
Перекачивание молока особенно подогретого насосами высокотемпературная тепловая обработка молока перед сепарированием хранение в течение длительного времени повышенная кислотность приводят к сверхнормативному отходу жира в обезжиренное молоко излишним потерям жира при сепарировании.
Нормализация молока проводится в целях регулирования химического состава молока (массовой доли жира сухих веществ углеводов витаминов минеральных веществ) до значений соответствующих стандартам и техническим условиям. Чаще всего нормализацию проводят по массовой доле жира.
Основой расчетов при нормализации является уравнение материального баланса по любой составной части молока например по содержанию жира (жировой баланс).
Гомогенизация молока
Гомогенизация молока (сливок молочной смеси) — процесс дробления жировых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий.
Механизм дробления жировых шариков объясняется следующим образом. В гомогенизирующем клапане на границе седла гомогенизатора и клапанной щели резко изменяется сечение потока. Во время движения по каналу седла и клапанной щели жировая капля меняет направление и скорость движения. При переходе через щель передняя часть капли увлекается с огромной скоростью в поток вытягивается и отрывается от нее. В то же время оставшаяся часть капли продолжает двигаться через сечение и дробиться на мелкие частицы.
Эффективность гомогенизации зависит от многих факторов обусловленных режимами ее проведения (температура давление) а также свойствами и составом молока (массовая доля жира и сухих веществ кислотность вязкость
Процесс гомогенизации может быть эффективен только в том случае когда жир находится в жидком состоянии. Поэтому гомогенизацию следует проводить при температуре не ниже 50 — 60 °С.
С повышением массовой доли жира и сухих веществ продукта температура гомогенизации должна быть выше что обусловлено его повышенной вязкостью. Давление гомогенизации продуктов с повышенным содержанием жира и сухих веществ должно быть ниже что обусловлено необходимостью снижения энергетических затрат и обеспечения стабильности жировой эмульсии.
В процессе дробления жировых шариков при гомогенизации происходит перераспределение оболочечного вещества. На построение оболочек образовавшихся мелких жировых шариков дополнительно расходуются белки плазмы что приводит к стабилизации высокодисперсной жировой эмульсии гомогенизированного молока. В гомогенизированном молоке средней жирности свободного жира почти не образуется скопления мелких жировых шариков отсутствуют. При повышении массовой доли жира в молоке в результате гомогенизации могут возникать скопления жировых шариков.
В настоящее время применяют следующие виды гомогенизации: одно- и двухступенчатую а также раздельную.
При одноступенчатой гомогенизации могут образовываться агрегаты мелких жировых шариков а при двухступенчатой происходят разрушение этих агрегатов и дальнейшее диспергирование жировых шариков.
При раздельной гомогенизации обработке подвергается не все молоко а только его жировая часть в виде сливок 16—20 %-ной жирности. Сливки гомогенизируют в две ступени а затем смешивают с обезжиренным молоком. Раздельная гомогенизация позволяет значительно снизить энергозатраты.
При гомогенизации отмечается повышение температуры молока на 5—10 °С что необходимо учитывать при дальнейших технологических процессах.
Пастеризация осуществляется при температурах ниже точки кипения молока (от 65 до 95 °С). Выбор температурно-временных комбинаций режима пастеризации зависит от вида вырабатываемого продукта и применяемого оборудования обеспечивающих требуемый бактерицидный эффект (не менее 9998 %) и должен быть направлен на максимальное сохранение первоначальных свойств молока его пищевой и биологической ценности.
Цели пастеризации следующие:
—уничтожение патогенной микрофлоры получение продукта безопасно
го для потребителя в санитарно-гигиеническом отношении;
—снижение общей бактериальной обсемененности разрушение ферментов
сырого молока вызывающих порчу пастеризованного молока снижение его
стойкости в хранении;
— направленное изменение физико-химических свойств молока для получения заданных свойств готового продукта в частности органолептических свойств вязкости плотности сгустка и т. д.
Основным критерием надежности пастеризации является режим термической обработки при котором обеспечивается гибель наиболее стойкого из патогенных микроорганизмов — туберкулезной палочки (температурный оптимум 65 °С). Косвенным показателем эффективности пастеризации является разрушение в молоке фермента фосфатазы имеющего температурный оптимум несколько выше чем туберкулезной палочки поэтому считают что если в молоке в результате пастеризации разрушена фосфатаза уничтожены и болезнетворные патогенные микроорганизмы (в частности туберкулезная палочка).
Эффективность пастеризации (в %) выражается отношением количества уничтоженных клеток к содержанию бактериальных клеток в исходном сыром молоке.
Эффективность уничтожения в молоке остальных микроорганизмов зависит от режимов пастеризации а также от первоначальной обсемененности сырого молока. Чем больше в исходном молоке сапрофитов тем ниже эффективность пастеризации молока. Эффективность пастеризации молока хранившегося в течение продолжительного времени особенно при повышенных температурах всегда ниже чем свежего охлажденного так как при хранении развиваются микроорганизмы кишечного происхождения более стойкие к температурным воздействиям.
Остаточная микрофлора молока состоит в основном из термофильных стрептококков микрококков стрептококков кишечного происхождения споровых палочек.
Оптимальной температурой пастеризации сырого молока полученного от благополучных в санитарно-ветеринарном отношении хозяйств является 72 °С с выдержкой 15—45 с. При сильном обсеменении молока посторонней микрофлорой режимы пастеризации молока поднимают до 75—77 °С с выдержкой 15—35с.
В промышленности принят режим 75—76 °С с выдержкой 15—20 с который обеспечивает гигиеническую надежность уничтожение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов сохранение пищевой и биологической ценности молока его защитных факторов.
Стерилизация молока проводится в целях получения безопасного в санитарно-гигиеническом отношении продукта и обеспечения его длительного хранения при температуре окружающей среды без изменения качества.
Из известных способов стерилизации (химический механический радиоактивный электрический тепловой) наиболее надежным экономически выгодным и нашедшим широкое применение в промышленности является тепловой.
Сущность тепловой стерилизации заключается в тепловой обработке молока при температуре выше 100 °С с выдержкой в целях уничтожения в нем всех бактерий и их спор инактивации ферментов при минимальном изменении его вкуса цвета и питательной ценности.
Эффективность стерилизации находится в прямой зависимости от температуры и продолжительности ее воздействия.
В молочной промышленности стерилизация молока и молочных продуктов осуществляется в таре и в потоке.
Стерилизация молочного продукта в таре может осуществляться одноступенчатым способом (после розлива в тару и ее герметичной укупорки при 110— 120 °С с выдержкой 15—30 мин) и двухступенчатым (первоначально в потоке сначала до розлива в тару при 130—150 °С в течение нескольких секунд затем вторично после розлива продукта в тару и ее герметичной укупорки при 110— 118 °С в течение 10—20 мин).
Готовый продукт можно хранить и употреблять в течение года. Для упаковывания этого продукта обычно используют стеклянные бутылки или жестяные банки.
Наиболее прогрессивной является стерилизация продукта в потоке при ультравысокотемпературном режиме (135—150 °С с выдержкой несколько секунд) с последующим фасованием его в асептических условиях в стерильную тару.
Ультравысокотемпературная (УВТ) обработка позволяет увеличить продолжительность хранения продуктов до 6 месяцев. При фасовании молочных продуктов в асептических условиях применяют пакеты из комбинированного материала пластмассовые бутылки пакеты из полимерного материала а также металлические банки и стеклянные бутылки.
Молоко стерилизованное в потоке при ультравысокотемпературных режимах с кратковременной выдержкой по своим качественным показателям приближается к пастеризованному молоку.

11 Заключение.doc

1В дипломной работе был рассчитан кожухотрубный теплообменный аппарат рассчитанный для линии пастеризации молока. Были определены его геометрические размеры тепловые и гидравлические режимы работы. Расчеты производились по теплофизическим характеристикам воды так как молоко по своим тепловым и гидравлическим характеристикам близко к воде и этот вид жидкости по экономических соображениям на много дороже воды.
2На основании выполненных расчётов был спроектирован и изготовлен опытный образец ТА.
3Для проведения лабораторных испытаний теплообменного аппарата был спроектирован и собран лабораторный стенд. Разработаны программа и методика испытаний опытного образца теплообменных аппаратов.
4Опытный образец прошел предварительные испытания на лабораторном стенде.
Полный объём испытаний для внесений корректировочных исправлений конструкции ТА планируется заложить на июль – август 2007 г.