Пластинчатая пастеризационно-охладительная установка для молока производительностью 10000 лч (стр. 2 из 4)
Наиболее распространенной является пастеризационно-охладительная установка производительностью 10 000 л/ч.
Из молокохранильного отделения молоко подается в уравнительный бак 1, который имеет поплавковый регулятор уровня 2. При работе установки постоянный уровень в уравнительном баке поддерживается регулятором, что способствует стабильной работе центробежного насоса и предотвращает перелив молока из бака. Далее молоко центробежным насосом 3 нагнетается в первую секцию рекуперации I пластинчатого аппарата 5. Между центробежным насосом и пластинчатым аппаратом установлен ротаметрический регулятор 4, который обеспечивает постоянство производительности установки. В первой секции рекуперации молоко нагревается до температуры (40 – 45)°С и поступает в сепаратор-молокоочиститель 6, где происходит его очистка. Установка может иметь один сепаратор-молокоочиститель с центробежной выгрузкой осадка или два сепаратора-молокоочистителя без центробежной выгрузки, работающих поочередно. После очистки молоко, нагреваясь до температуры (65 – 70)°С во второй секции рекуперации II, по внутреннему каналу переходит в секцию пастеризации III, где нагревается до температуры пастеризации (76 – 80)°С. После секции пастеризации молоко выдерживается в выдерживателе 7 и возвращается в аппарат, где предварительно охлаждается в секциях рекуперации I и II и окончательно до конечной температуры – в секциях водяного охлаждения IVи рассольного охлаждения V.
На выходе из аппарата установлен возвратный клапан 15. Он регулирует направление потока пастеризованного охлажденного молока к фасовочным автоматам или в уравнительный бак для повгорной пастеризации при нарушении режима пастеризации.
Горячая вода для нагревания молока подается в секцию пастеризации насосом 16. Из этой секции охлажденная вода, после того как она отдаст тепло молоку, возвращается в бачок-аккумулятор 17. Вода нагревается до температуры (78 – 82)°С паром в пароконтактном нагревателе 21.
В пароконтактный нагреватель подается пар регулирующими клапанами подачи 18 и 19.
На выходе пастеризованного молока из секции пастеризации установлен датчик температуры 8, который связан с автоматической системой регулирования температуры пастеризации посредством клапана 19 и возврата молока на повторную пастеризацию посредством клапана 15. Датчик температуры 12 предназначен для контроля температуры охлажденного пастеризованного молока.
Установка снабжена показывающими манометрами для контроля давления молока после сепаратора-молокоочистителя 9, для контроля давления холодной воды 10, для контроля давления рассола 13, для контроля давления греющего пара 20, 22 и 23.
3. Расчёт
Исходные данные для расчета:
Производительность……………………………G1 = 2,77кг/с (10000 кг/ч)
Начальная температура молока………………………………...t1 = 4 °С
Температура пастеризации………………….…………………..t3= 75 °С
Конечная температура молока…………………………….……..t6.= 4° С
Коэффициент рекуперации тепла………………………………..ɛ = 0,76
Начальная температура горячей воды………………….……..t’г= 79 °С
Кратность горячей воды……………………………………..…..nг= 4
Начальная температура холодной воды……………….………..t’в= 8 °С
Кратность холодной воды…………………………………….....nв = 3
Начальная температура ледяной воды…………………………..t’л= +1 °С
Кратность ледяной воды………………………………………...nл= 4
Температура молока после секции водяного охлаждения……..t5= 10°С
Общее допустимое гидравлическое сопротивление……….. ΔP= 500 кПа (5 кгс/см2)
Средняя удельная теплоемкость молока………………….cM= 3880 Дж /(кг.°С)
Плотность молока…………………………………………..ρM.= 1033 кг/м3
Удельная теплоемкость холодной и горячей воды……… св = сг = сл = 4186 Дж/(кг.°С)
Аппарат намечено изготовлять на базе пластин типа П-2 с горизонтальными гофрами ленточно-поточного вида
Основные данные пластины:
рабочая поверхность F1 = 0,21 м2
рабочая ширина b= 0,315 м
приведенная высота Ln = 0,800 м
площадь поперечного сечения одного канала f1 = 0,00075 м2
эквивалентный диаметр потока d϶ = 0,006 м
толщина пластины δ = 0,00125 м
коэффициент теплопроводности материала пластины λCT = 16 Вт/(м.°С)
Для пластины данного типа действительны уравнения теплоотдачи и потерь энергии:
Nu= 0,1 Rе0,7 Рг0,43 (Рг / Ргст)0,25
и
Еu= 760 Rе-0,25 ; ξ= 11,2 Re-0,25
Решение
1. Определение начальных и конечных температур, вычисление температурных напоров и параметров S:
а. Секция рекуперации тепла :
Температура сырого молока в конце секции рекуперации тепла (при входе в секцию пастеризации) :
t2 = t1+ (t3 - t1) ɛ = 4 + ( 75 – 4 ) 0,76 = 57,96°С ≈ 58°С
Температура пастеризованного молока после секции рекуперации (при входе в секцию охлаждения водой) :
t4 = t1+ (t3 – t2) = 4 + ( 75 – 58 ) = 21°С
Средний температурный напор в секции рекуперации при характерной для нее постоянной разности температур :
= t3 – t2 = 75 – 58 = 17°СТогда симплекс :
Sрек =
°Сб. Секция пастеризации :
Температура горячей воды при выходе из секции пастеризации молока из условий баланса тепла :
t’’г = t’г–
(t3 – t2) = 79 – 
( 75 – 58 ) = 75,06°ССредний температурный напор при :
Δtб = t’’г– t2 = 75,06 – 58 = 17,06°С
Δtм = t’г– t3 = 79 – 75 = 4°С
определим по формуле :
Тогда:
Sn=
в. Секция охлажденияводой :
Температура холодной воды, выходящей из водяной секции:
t’’в = t’в+
(t4 – t5) = 8 + 
( 21 – 10 ) = 11,4°ССредний температурный напор при:
Δtб = t4– t’’в = 21 – 11,4 = 9,6°С
Δtм = t5 – t’в = 10 – 8 = 2°С
найдем из уравнения:
Тогда симплекс :
Sn=
г. Секция охлаждения ледяной водой:
Температура ледяной воды на выходе из аппарата:
t’’л = t’л+
(t5 – t6) = 1 + 
( 10 – 4 ) = 2,4°ССредний температурный напор для секции охлаждения ледяной водой при:
Δtб = t5– t’’л = 10 – 2,4 = 7,6°С
ΔtМ = t6 – t’л = 4 – 1 = 3°С
определим по формуле:
Тогда симплекс:
Sл =
2. Отношение рабочих поверхностей и допустимые гидравлические сопротивления по секциям:
Выбираем ориентировочно следующие значения коэффициентов теплопередачи по секциям (в Вт/(м2.°С) :
· секция рекуперации kрек = 2900
· секция пастеризации kп= 2900
· секция водяного охлаждения kв= 2320
· секция охлаждения ледяной водой kл = 2100
Отношение рабочих поверхностей секции составляет
Принимая меньшее из этих отношений за единицу, можем написать
Fрек :Fп: Fв: Fл = 1,92 :1,15 : 1,71 : 1
Принимая распределение допустимых гидравлических сопротивлений соответствующим распределению рабочих поверхностей и допуская небольшое округление, получим ΔPрек : ΔPп : ΔPв : ΔPл = 1,92 :1,15 : 1,71 : 1
Так как общее допустимое гидравлическое сопротивление согласно заданию ΔP=5.105 Па, то, можем написать :
ΔPрек + ΔPп + ΔPв + ΔPл = 5.105 Па
Так как отношение сопротивлений уже известно, то в соответствии с ним распределим сопротивления по секциям следующим образом :
ΔPрек = 166 000 Па
ΔPп = 99 500 Па
ΔPв = 148 000 Па
ΔPл = 86 500 Па
3. Определение максимально допустимых скоростей продукта в межпластинных каналах по секциям: