Пластинчатая пастеризационно-охладительная установка для молока производительностью 10000 лч (стр. 3 из 4)
Для условий работы данного аппарата целесообразно определить лишь максимально допустимые скорости в секциях для движения продукта. Гидравлические сопротивления по стороне движения рабочих сред малы, так как мала длина соответствующих трактов.
Это позволяет выбрать скорости рабочих сред из условий соблюдения приемлемой кратности по отношению к молоку, причем при наличии условий, циркуляции и повторного использования можно выбирать большие значения.
Предварительно задаемся вспомогательными величинами: ожидаемый коэффициент теплоотдачи молока ориентировочно — αм = 5000 Вт/(м2.°С).
Средняя температура стенки :
в секции рекуперации
в секции пастеризации
в секции водяного охлаждения
в секции охлаждения ледяной водой
Коэффициент общего гидравлического сопротивления:
в секции рекуперации ξр = 1,6
в секции пастеризации ξп = 1,4
в секции водяного охлаждения ξв = 1,95
в секции охлаждения ледяной водой ξл = 2,2
Используя эти данные, определим максимально допустимые скорости движения молока:
а) в секции рекуперации
б) в секции пастеризации
в) в секции водяного охлаждения
г)в секции охлаждения ледяной водой
Полученные значения скорости для секций почти совпадают между собой. Наличие значительной разницы свидетельствовало бы об ошибке в вычислении или неправильном распределении допустимых гидравлических сопротивлений.
Объемная производительность аппарата :
Определяем число каналов в пакете, приняв ωм = 0,57 м/с :
Так как число каналов в пакете не может быть дробным, округляем до т = 6
Уточняем в связи с этим величину скорости потока молока :
Скорость холодной воды принимаем равной скорости молока :
ωв= ωм = 0,59 м/с
Скорость циркулирующей горячей воды и ледяной воды принимаем :
ωг= ωл= 2ωм = 1,18 м/с
4. Средняя температура, число Рг, вязкость и теплопроводность продукта и рабочих жидкостей :
Число Рг, кинематическую вязкость v и теплопроводность продукта и рабочих жидкостей определяем при средних температурах жидкостей, пользуясь справочными данными.
а . Секция рекуперации тепла :
Средняя температура сырого молока (сторона нагревания) :
Для молока при этой температуре
Pr = 9,6 ; λм = 0,524 Вт/(м.°С)
ν = 1,27.10-6 м2/с
Средняя температура пастеризованного молока (сторона охлаждения) :
Этой температуре молока соответствуют
Pr = 5,7 ; λм = 0,575 Вт/(м.°С)
ν = 0,87.10-6 м2/с
б. Секция пастеризации :
Средняя температура горячей воды (сторона охлаждения) :
Pr = 2,30 ; λм = 0,671 Вт/(м.°С)
ν = 0,38.10-6 м2/с
Средняя температура молока (сторона нагревания)
Этой температуре молока соответствуют
Pr = 4,0 ; λм = 0,611 Вт/(м.°С)
ν = 0,63.10-6 м2/с
в. Секция охлаждения молока водой :
Средняя температура холодной воды (сторона нагревания)
Этой температуре воды соответствуют
Pr = 9,7 ; λм = 0,572 Вт/(м.°С)
ν = 1,32.10-6 м2/с
Средняя температура молока (сторона охлаждения)
Этой температуре молока соответствуют
Pr = 17,4 ; λм = 0,476 Вт/(м.°С)
ν = 2,07.10-6 м2/с
г. Секция охлаждения молока ледяной водой :
Средняя температура ледяной воды (сторона нагревания)
Этой температуре воды соответствуют
Pr = 12,9 ; λм = 0,557 Вт/(м.°С)
ν = 1,8.10-6 м2/с
Средняя температура молока (сторона охлаждения)
Этой температуре молока соответствуют
Pr = 24,0 ; λм = 0,455 Вт/(м.°С)
ν = 2,6.10-6 м2/с
5. Вычисление числа Рейнольдса:
Число Рейнольдса вычисляем по вязкости при средних температурах жидкостей в каждой секции
а . Секция рекуперации тепла :
Для холодного молока :
Для горячего молока;
б. Секция пастеризации:
Для молока:
Для горячей воды:
в. Секция охлаждения молока водой :
Для молока:
Для воды:
г. Секция охлаждения молока ледяной водой :
Для молока:
Для ледяной воды:
6. Определение коэффициента теплопередачи:
Для определения коэффициентов теплоотдачи α1 и α2 пользуемся формла для пластин типа П-2 :
Nu= 0,1 Rе0,7 Рг0,43 (Рг / Ргст)0,25
или
Отношение (Рг/РгСт)0,25 может быть принято в среднем для всех секций:
по стороне нагревания 1,05
по стороне охлаждения 0,95
а . Секция рекуперации тепла :
Для стороны нагревания сырого молока:
Для стороны охлаждения пастеризованного молока :
Коэффициент теплопередачи с учетом термического сопротивления стенки толщиной 1,25 мм:
б. Секция пастеризации :
Для стороны нагревания молока :
Для стороны охлаждения горячей воды :
Коэффициент теплопередачи :
С учетом постепенного отложения пригара уменьшаем эту величину при расчете до kп = 2800 Вт/(м2.°С), чтобы обеспечить устойчивую работу пастеризатора.
в. Секция охлаждения молока водой :
Для стороны нагревания воды:
Для стороны охлаждения молока :
Коэффициент теплопередачи :
г. Секция охлаждения молока ледяной водой :
Для стороны нагревания воды:
Для стороны охлаждения молока:
Коэффициент теплопередачи:
7. Расчет рабочих поверхностей секции числа пластин и числа пакетов:
а . Секция рекуперации тепла:
Рабочая поверхность секции:
Число пластин в секции:
Число пакетов Xопределяем, зная число каналов в пакетах m = 8получено выше):
Принимаем Хрек= 6 пакетов
б. Секция пастеризации молока:
Рабочая поверхность секции равна:
Число пластин в секции:
Число пакетов в секции на стороне молока :