Главная | Обратная связь

Пластинчатые охладители

Основным для расчета пластинчатых охладителей является следующее уравнение

(6.1)

Буквенные обозначения и единицы измерения в этом уравнении такие же, как и в формуле (5.1).

При выполнении курсовых и дипломных проектов в колледже учащиеся практически всегда производят упрощенные расчеты оборудования. Это, в частности, означает, что при расчетах пластинчатых аппаратов коэффициент теплопередачи определяется не расчетным путем, а просто принимается.

Для пластинчатых охладителей коэффициенты теплопередачи принимаются в следующих пределах [в Вт/(м² К)]:

секции охлаждения водой …………………………………1600÷1900;

секции охлаждения рассолом или ледяной водой

(меньшие значения для ледяной воды) ……………………1400÷2000.

Основной задачей при расчете пластинчатого охладителя, как правило, является определение площади теплообмена F. При этом, очевидно, производи-

-22-

(18.7)

где m_нос- масса укомплектованного носителя, кг;

Z – число гнезд в носителе, шт;

С_нос – удельная теплоемкость стали, Дж / (кг·К);

t_отм- температура промежуточного нагревания бутылок при отмачивании, ⁰С.

Количество тепла, затрачиваемого на нагревание бутылок и носителей до температуры шприцевания во второй ванне (в Вт)

 

(18.8)

 

где t_шп – температура наибольшего нагревания бутылок при шприцевании, ⁰С.

Количество тепла, поступающего в машину со свежей водопроводной водой (в Вт)

(18.9)

 

где W – расход свежей холодной воды, кг/с;

t_хол - температура холодной воды, ⁰С.

Количество тепла, внесенного паром, для подогревания циркулирующей смешанной воды (в Вт)

(18.10)

 

где В – расход горячей воды, кг/с;

t_гор – температура горячей воды, ⁰С;

t_см – температура смешанной воды, выходящей из поддона в бак водяного фильтра, ⁰С.

Количество тепла, уходящего из машины с избытком смешанной воды (в Вт)

(18.11)

Количество тепла, уходящего из машины с вымытыми бутылками (в Вт)

(18.12)

где t_кон – температура бутылок при выходе из машины, ⁰С.

Общие потери тепла составляют около 20% от количества тепла, затрачиваемого на мойку.

Уравнение теплового баланса без учета потерь можно представить так

. (18.13)

 

Необходимое для работы машины количество тепла, подводимое с паром

, (18.14)

-59-

 

 

Рис. 18.1 Схема тепловой обработки бутылок.

 

Загрязненные холодные бутылки попадают в ванну для предварительного отмачивания и нагревания до 40 ⁰С. Транспортер переносит их в ванну, где продолжается отмачивание и нагревание до 65 ⁰С. Затем бутылки поступают под шприцевание горячим щелочным раствором при температуре 65 ⁰С и направляются на ополаскивание циркулирующей, нагретой до 40⁰С, водой. После промежуточного охлаждения до 40⁰С они ополаскиваются свежей водопроводной водой при 10÷15 С, охлаждаются и выходят из машины.

Холодная отработанная вода стекает в один поддон с горячей, смешивается с ней, непрерывно ее освежает и охлаждает. Из общего поддона смешанная вода сливается в водяной фильтр, откуда избыток ее, равный расходу свежей водопроводной воды, сливается в канализацию.

Количество тепла, вносимого бутылками при входе в машину (в Вт),

(18.6)

где М – производительность машины, шт/с;

m_б – масса бутылки, кг;

с_б – удельная теплоемкость стекла, Дж / (кг·К);

t_нач – температура бутылок при входе в машину, ⁰С.

Количество тепла, затрачиваемого на предварительное нагревание бутылок и носителей в первой ванне (в Вт).

-58-

 

тельность аппарата и температурные режимы известны. Таким образом, для решения уравнения (6.1) относительно F необходимо определить ∆t_ср.

Среднелогарифмическая разность температур определяется с помощью температурного графика, для построения которого нужно найти конечные температуры хладоносителей.

Пластинчатый охладитель обычно состоит из двух секций: охлаждения водой и охлаждения рассолом (ледяной водой). Конечная температура воды определяется по формуле

(6.2)

где t_н.в. – начальная температура воды, ⁰С;

с - теплоемкость продукта (молока), Дж/(кг·К);

t_н - начальная температура продукта, ⁰С;

t_пр - промежуточная температура продукта, т.е. температура продукта после секции охлаждения водой (на входе в секцию охлаждения рассолом), ⁰С;

с_в - теплоемкость воды, Дж/(кг^.К);

n_в - кратность воды.

Конечная температура рассола

(6.3)

где t_н.р. – начальная температура рассола, ⁰С;

t_к. – конечная температура продукта, ⁰С;

с_р - теплоемкость рассола, Дж/(кг·К);

n_р - кратность рассола.

Если начальная температура молока t_н = 20⁰С, то промежуточную температуру (температуру между секциями) принимают t_пр= 11÷13⁰С.

Теплоемкость рассола С_р= 3300÷3400 Дж/(кг·К).

Движение жидкостей в пластинчатом аппарате, как правило, противоточное, поэтому температурный график имеет вид, показанный на рис. 6.1.

 

-23-

 

 

Рис. 6.1 График изменения температур

 

Примечание: штриховой линией на графике показано изменение температуры ледяной воды (t_н.л.в. и t_к.л.в. – начальная и конечная температуры ледяной воды).

После построения графика изменения температур определяют средние температурные напоры.

Секция охлаждения водой:

∆t_ср определяют по формуле (5.3.) или по формуле (5.4.).

Секция охлаждения рассолом:

∆t_ср определяют так же, как и для секции охлаждения водой.

После определения площади теплообмена F рассчитывают число каналов в пакете из уравнения неразрывности потока, которое в данном случае выглядит так

, (6.4)

где М - производительность охладителя, м³/с;

υ - скорость продукта в каналах между пластинами, м/с;

в - ширина проточной части канала, м;

h - зазор между пластинами, м;

m - число параллельных каналов в пакете.

 

(6.5)

 

-24-

 

Расход тепла (в Вт) при работе флягомоечной машины определяют по формуле

, (18.3)

где М – производительность машины, шт/с;

m_ф – масса фляги, кг (для алюминиевой фляги m_ф = 8,6 кг, для стальной -m_ф =12,0 кг);

с_ф – удельная теплоемкость материала фляги, Дж/(кг·К);

m_т –масса транспортера, приходящаяся на одну флягу (m_т≈2m_ф);

с_т – удельная теплоемкость материала транспортера (стали),

Дж/(кг·К);

t_гор – температура нагревания фляги и решеток транспортера в машине, ⁰С;

t_хол – начальная температура фляги и решеток транспортера, ⁰С.

 

Расход пара (в кг/с) во флягомоечной машине ориентировочно можно определить по формуле

(18.4)

где і – теплосодержание греющего пара, Дж/кг;

t_щ – температура щелочного раствора, ⁰С;

t_г.в. – температура горячей воды, ⁰С;

с_в – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·К).

 

Производительность бутылкомоечной машины (в шт/ч) можно определить по формуле

(18.5)

где Z – число гнезд в носителе, шт;

τ – время между очередными выпусками партий вымытых бутылок, с.

Для определения расхода тепла в бутылкомоечной машине рассмотрим типичную схему тепловой обработки бутылок в такой машине (рис.18.1).

 

 

-57-

 

Ф_раз – коэффициент, характеризующий размораживание срезанного слоя в зависимости от глубины замораживания (Ф_{раз =}1,2÷ 1,9);

Z – число ножей;

n – скорость вращения мешалки с ножами, с^-1;

F_р- поверхность, с которой срезается слой мороженого, м^2;

^ρ_м – плотность мороженого, кг/м³.

Количество холода (в Вт) для закаливания мороженого в скороморозильном аппарате определяют по формуле

, (17.14)

где М – производительность аппарата, кг/с;

с – удельная теплоемкость мороженого, Дж/ (кг·К);

t_{1 и} t₂ – соответственно, начальная и конечная температуры мороженого, ⁰С;

W_з – количество влаги, замороженной в процессе закаливания, кг/с;

q – скрытая теплота льдообразования, Дж/кг.

Количество влаги (в кг/с), замороженной в процессе закаливания, определяют по формуле

, (17.15)

где М – производительность закалочного аппарата, кг/с;

W_в – содержание влаги в исходной смеси,%;

W_зак – количество влаги замороженной в результате фризерования и закаливания, % (W_зак =85÷ 90 %).

Производительность эскимогенератора (в кг/с) определяют по формуле

, (17.16)

где m – масса порции, кг;

Z – число порций в радиальном ряду, шт;

τ – продолжительность шага карусели, с.