Здавалка
Главная | Обратная связь

Пластинчатые пастеризационно-охладительные



Установки

Для пластинчатых теплообменников пастеризационно-охладительных установок (в дальнейшем ПОУ) коэффициенты теплопередачи принимаются в следующих пределах [в Вт/(м2 ·К)]:

секции рекуперации…………………………………………..1800÷2000;

секции пастеризации………………………………………….1900÷2100;

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

секции охлаждения ледяной водой …………………………1600÷2000;

секции охлаждения рассолом ………. ………………………1400÷2000.

При расчете теплообменников пластинчатых ПОУ необходимо учитывать следующее.

Температуры продукта на выходе из секций рекуперации обычно определяют с помощью коэффициента рекуперации (если этот коэффициент неизвестен, то им задаются в пределах ε =0,65÷0,85).

Выражение для коэффициента рекуперации выглядит так

(7.1)

где t1 – начальная температура сырого молока, 0С;

t2 - температура сырого молока после подогрева в секции рекуперации, 0С;

t3 - температура пастеризации, 0С;

t4 - температура пастеризованного молока после охлаждения в секции рекуперации, 0С.

Температуру молока на выходе из секции охлаждения холодной водой обычно принимают на (3÷5) 0С выше температуры охлаждающей воды, а конечную температуру охлажденного молока - (3÷5) 0С.

Температура горячей воды при входе в секцию принимается на (2÷3) 0С выше температуры пастеризации, а при выходе из секции пастеризации темпе-

 

 

-26-

N3 - мощность, затрачиваемая на трение ножа о стенку рабочего цилиндра, Вт.

Мощность, затрачиваемую на срезание слоя мороженого (в Вт), можно определить по формуле

( 17.10)

где δср - толщина срезаемого слоя мороженого, м;

lн – длина ножа, м;

Wср – скорость срезания, м/с;

Z - число ножей;

α – угол установки ножа, град (α = 32÷350);

Рср – механическое напряжение при срезании слоя, Н/м2 .

 

Механическое напряжение при срезании слоя мороженого определяется так

, (17.11)

где Рл - механическое напряжение при срезании льда, Н/м2л =9,81·104 Н/м2);

ρср - плотность срезаемого слоя мороженого, кг/м3;

ρл - плотность льда, кг/м3л = 900 кг/м3).

Мощность, затрачиваемую на трение мороженого о стенки рабочего цилиндра и на вращение мешалки с ножами в вязкой среде ( в Вт), можно приближенно определить по формуле

, (17.12)

где ξтр – коэффициент трения (ξтр = 0,4÷0,5);

rн- наружный радиус мешалки с ножами, м;

rвн – внутренний радиус мешалки с ножами, м;

lн – длина ножа, м;

Z – число ножей;

ω – угловая скорость мешалки, рад/с;

ρ – плотность мороженого, кг/м3;

ФДОП – коэффициент, учитывающий дополнительные затраты мощности (Фдоп ≈ 1,2 ÷ 1,5).

Величиной N3 в технических расчетах можно пренебречь в виду ее малости по сравнению с N2.

Зная производительность фризера, можно расчетным путем определить среднюю толщину срезаемого слоя (в метрах)

, (17.13)

где М – производительность фризера, кг/с;

Фнер – коэффициент, характеризующий неравномерность срезания слоя (Фнер = 1,1÷ 1,2);

 

-55-

 

где О – содержание в смеси мороженого сухого обезжиренного молочного остатка,%;

С – содержание в смеси мороженого свекловичного сахара, %;

t - температура замораживания, 0С (абсолютная величина).

Производительность фризера (в кг/с) можно определить по формуле

(17.5)

где Fp - внутренняя поверхность рабочего цилиндра, т.е. та, с которой срезается ножами слой мороженого, м2;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2 · К);

tср - средняя температура мороженого, 0С;

t0 – температура кипения хладагента, 0С;

Np – средняя фактическая мощность на валу мешалки, Вт;

ηт - коэффициент, учитывающий потери холода (ηт = 0,80÷0,95).

Остальные обозначения те же, что и в формуле (17.3).

Коэффициент теплопередачи для фризеров непрерывного действия с рабочим цилиндром из нержавеющей стали принимают в пределах К = 1400÷1600 Вт (м2 · К), а с рабочим цилиндром из углеродистой стали с хромированным покрытием внутренней поверхности К = 1950÷2900 Вт (м2 · К).

Криоскопическую температуру с достаточной точностью можно определить по формуле

(17.6)

Плотность мороженого ( в кг/м3) определяют по формуле

(17.7)

где ρсм – плотность смеси, кг/м3;

S – взбитость мороженого, %.

Средняя температура мороженого определяется по формуле

(17.8)

Средняя фактическая мощность на валу мешалки фризера складывается из следующих составных частей

 

(17.9)

где N1 – мощность, затрачиваемая на срезание слоя мороженого ножами, Вт;

N2 - мощность, затрачиваемая на трение мороженого о стенки рабочего цилиндра и на вращение мешалки с ножами в вязкой среде, Вт;

 

-54-

ратура горячей воды зависит от ее кратности (кратность горячей воды выбирают в пределах nг.в.=4÷7). Конечную температуру горячей воды вычисляют на основании уравнения

(7.2)

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

св - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг · К);

t2 - температура молока на входе в секцию пастеризации, 0 С;

t3 - температура пастеризации, 0 С;

n г.в. - кратность горячей воды;

t н.г.в. - начальная температура горячей воды, 0 С;

t к.г.в. - конечная температура горячей воды, 0 С;

Подобным же образом определяют температуры хладоносителей.

Зная температуры продукта и рабочих жидкостей, строят для пластинчатого аппарата график температур и определяют для каждой секции средний температурный напор ∆ tср. (см. рис. 7.1).

 

Рис. 7.1 График температур для трехсекционного аппарата

 

Далее определяют тепловые нагрузки для всех секций. Например, тепловая нагрузка секции охлаждения ледяной водой ( в Вт) в соответствии с рис. 7.1 определяется так

Qл.в. = G . c . (t4 – t5), (7.3)

 

 

-27-

где G – производительность установки, кг/с;

c – удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг. К);

t4 и t5 – температуры продукта на входе и выходе из данной секции, 0С.

После определения тепловых нагрузок рассчитывают рабочие поверхности секций (в м2) по формуле

 
 

(7.4)  

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.К);

∆tср – средний температурный напор, 0С.

 

Затем по формуле (6.6) определяют число пластин в каждой секции, по (6.5) – число каналов в пакете, по (6.7) - число пакетов, после чего составляют компоновку секций.

Пример составления графика температур для пятисекционного пластинчатого аппарата:

 

 

Рис. 7.2 График изменения температур для пятисекционного

пластинчатого аппарата.

 

На графике температур (рис.7.2) приняты следующие обозначения:

t1 – начальная температура молока, 0С;

t2 – температура сырого молока на выходе из первой секции рекуперации, 0С;

t3 – температура сырого молока на выходе из второй секции рекуперации, т.е. на входе в секцию пастеризации,0С;

-28-

K – коэффициент, зависящий от характера движения продукта в сушилке; при прямотоке K = 0,2÷0,7 , при противотоке K = 0,5÷2,0;

Lб – длина барабана, м;

τ - время сушки, мин;

Д – диаметр барабана, м ;

α – угол наклона барабана; обычно α = 0,50÷5,0 0 .

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.