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
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/м2 (Рл =9,81·104 Н/м2); ρср - плотность срезаемого слоя мороженого, кг/м3; ρл - плотность льда, кг/м3 (ρл = 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
-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
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.
|