Контрольная задача № 2

Расчет клапанного гомогенизатора

Задание. Рассчитать производительность гомогенизатора V, м³/с; перепады давления в гомогенизирующей головке Р, МПа, на первой ΔР₁ и второй ΔР₂, МПа, ступенях гомогенизации при двухступенчатой гомогенизации; температуру молока t_г, °С, после гомогенизатора; степень гомогенизации Г, %; мощность электродвигателя гомогенизатора N_э, кВт.

Исходные данные: в распоряжении цеха имеется гомогенизатор с Z плунжерами диаметром d, м, ходом плунжера S, м, частотой вращения коленчатого вала n, мин^-1, и клапанной гомогенизирующей головкой с m ступенями. Требуемый диаметр жировых шариков d_ср, м. Температура молока, поступающего в гомогенизатор t_н, °С (табл. 2).

Методика расчета

Угловая скорость , рад/с, вращения коленчатого вала рассчитывается по формуле [6]:

.

Объемная производительность гомогенизатора V, м³/с, [6]

,

где – коэффициент заполнения рабочего объема цилиндра гомогенизатора. Для молока = 0,9.

Требуемый перепад давления Р, МПа, при использовании одноступенчатой гомогенизирующей головки в пределах давления 3...20 МПа рассчитывается по формуле [6]:

.

При использовании многоступенчатых гомогенизирующих головок в пределах давлений 3,0 £ Р £ 60 МПа – по формуле [3]:

,

где d_ср – средний диаметр жировой частицы по заданию, мкм; К – расчетный коэффициент. Для двухступенчатой гомогенизирующей головки К=0,39.

Оптимальное соотношение перепадов давлений на первой ΔР₁ и второй ΔР₂ (МПа)

Повышение температуры t, °С, молока в гомогенизаторе [6]:

,

где – плотность молока, кг/м³; с – удельная теплоемкость молока, Дж/(кг·К).

Температура молока после гомогенизатора t_г, °С,

.

Мощность, потребляемая гомогенизатором N, кВт,

,

где – механический КПД гомогенизатора.

Мощность электродвигателя привода гомогенизатора N_э, кВт,

,

где – КПД электродвигателя.

Контрольные вопросы к задаче

1. Требования к процессу гомогенизации. Влияние гомогенизации на структуру и свойства молока.

2. Схема одноступенчатого клапанного гомогенизатора и принцип его работы.

3. Схемы гомогенизирующих клапанов. Расчет требуемого перепада давления.

4. Расход энергии на гомогенизацию и ее влияние на температуру продукта.

5. Методика расчета объемной производительности гомогенизатора.

Таблица 2

Варианты индивидуальных заданий

Обозначение величины и ед. измерения	Последняя цифра номера зачетной книжки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Z, шт.	5	5	5	5	5	3	3	3	3	3
d, м	0,045	0,040	0,040	0,034	0,040	0,040	0,045	0,045	0,040	0,045
S, м	0,080	0,080	0,070	0,070	0,060	0,060	0,060	0,028	0,028	0,028
n, мин-1	360	360	360	350	350	350	350	180	180	180
Число ступеней гомогенизации	2	2	2	2	2	1	1	1	1	1
Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
dср·106, м	1,2	1,0	1,2	0,9	1,0	0,9	1,0	1,0	1,1	0,9
tн, °С	55	55	60	65	70	68	60	65	60	70
Продукт	Молоко