Пластинчатая пастеризационно-охлаждительная установка для молока производительностью 10000 л/ч

      Средняя температура горячей воды (сторона охлаждения) : 

        

      Pr = 2,30 ; л_м = 0,671 Вт/(м.°С)

      н = 0,38.10^-6 м²/с 

      Средняя температура молока (сторона нагревания)

        

      Этой  температуре молока соответствуют 

      Pr = 4,0 ; л_м = 0,611 Вт/(м.°С)

      н = 0,63.10^-6 м²/с 

      в. Секция охлаждения молока водой :

      Средняя температура холодной воды (сторона  нагревания) 

      

      Этой  температуре воды соответствуют 

      Pr = 9,7 ; л_м = 0,572 Вт/(м.°С)

      н = 1,32.10^-6 м²/с 

      Средняя температура молока (сторона охлаждения) 

        

      Этой  температуре молока соответствуют 

      Pr = 17,4 ; л_м = 0,476 Вт/(м.°С)

      н = 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 ; л_м = 0,557 Вт/(м.°С)

      н = 1,8.10^-6 м²/с 

      Средняя температура молока (сторона охлаждения) 

      

      Этой  температуре молока соответствуют 

      Pr = 24,0 ; л_м = 0,455 Вт/(м.°С)

      н = 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 б₁ и б₂ пользуемся формла для пластин типа П-2 : 

      Nu = 0,1 Rе^0,7 Рг^0,43 (Рг / Рг_ст)^0,25

      или  

      Отношение (Рг/Рг_Ст)^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 k_п = 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 X определяем, зная число каналов в пакетах m = 8 получено выше): 

        

      Принимаем Х_рек = 6 пакетов 

      б. Секция пастеризации молока:

      Рабочая поверхность секции равна: 

        

      Число пластин в секции:  

      

      Число пакетов в секции на стороне молока : 

        

      Принимаем X_п = 3 пакета.  

      в. Секция охлаждения молока водой :

      Рабочая поверхность секции : 

        

      Число пластин в секции : 

        

      Число пакетов в секции : 

        

      Если  число пакетов в результате расчета  оказывается дробным, то следует  решить вопрос или об увеличении числа  пакетов до ближайшего большего числа, или об уменьшении числа каналов  в пакетах данной секции.

      При уменьшении числа каналов скорость потока увеличится, что следует учесть при определении потребного напора. На теплопередаче уменьшение числа каналов скажется незначительно в сторону увеличения и его можно не учитывать.

      В нашем случае сохраним компоновку пакетов  и округлим полученное значение до Х_в = 5 пакета.

      Небольшой запас рабочей поверхности, полученный вследствие округления числа пакетов  до ближайшего большего числа, компенсирует снижение среднего температурного напора при смешанном потоке.

      г. Секция охлаждения молока ледяной водой:

      Рабочая поверхность секции: 

        

      Число пластин в секции: 

        

      Число пакетов будет равно : 

        

      Принимаем Х_л = 2 пакета.

      Зная  для всех секций значения X и т, принимаем следующую компоновку секций аппарата:

      cекция рекуперации

      секция  пастеризации

      секция  охлаждения водой

      секция  охлаждения ледяной водой   

      8. Контрольный расчет общего гидравлического сопротивления аппарата:

      Так как приведенный расчет пластинчатого  аппарата включает определение на начальной  стадии наибольшей скорости продукта по допустимому гидравлическому  сопротивлению, то общее гидравлическое сопротивление аппарата должно быть близким по, величине к принятому  допустимому значению.

      Отклонения  могут быть лишь в результате того, что в расчете были допущены усреднения некоторых параметров и округлены  число каналов и число пакетов  в ту или другую сторону.

      Для проверки этого отклонения и соответствия фактического гидравлического сопротивления  допустимому в заключение следует  сделать контрольный расчет общих  гидравлических сопротивлений по тракту движения продукта. Кроме того, необходимо вычислить гидравлические сопротивления для рабочих жидкостей.

      Гидравлическое  сопротивление для каждой секции определяют по формуле 

        

      Сделаем такой расчет для всех секций, учитывая, что для принятого типа пластин  коэффициент сопротивления единицы  относительной длины канала определяется: 

      о = 11,2 Re^-0,25

 

       а . Секция рекуперации тепла : ( X = 6 )

      Для потока холодного нагреваемого молока при  = 2551: 

        

      Гидравлическое  сопротивление секции рекуперации  на стороне холодного молока: 

      

      Для потока горячего охлаждаемого молока при = 3724 

        

      Гидравлическое сопротивление секции рекуперации на стороне горячего молока: 

      

      б. Секция пастеризации молока : ( X = 3 )

      Для потока пастеризуемого молока при Rе_п = 5143 находим : 

        

      Сопротивление секции