1 Устройство и способ работы пастеризаторов и пластинчатых теплообменников

Современные пластинчатые пастеризационно – охладительные установки представляют собой сложные в техническом отношении комплексы, включающие пластинчатый аппарат, необходимое вспомогательное оборудование и средства автоматизации, обеспечивающие контроль и регулирование работы установки в целом. Серийно выпускаемые охладительные пастеризационные установки различных типов отличаются в основном различной производительностью. В отношении же сочетания отдельных частей установок , состава вспомогательного оборудования и его взаимодействия с пластинчатым аппаратом эти установки имеют много общего, если они имеют одинаковое технологическое назначение. Так, например, для пастеризации молока и сливок используют установки типа ОПУ- 1(2, 3М, 5М, 10, 15) соответственно производительностью 1000 л/час (2000, 3000, 5000, 10000, 15000). Аналогичные установки работают в линиях производства кисломолочных продуктов и пастеризации молока.

1.1 Принцип конструирования, особенности и классификация пластинчатых теплообменников

Принцип построения разборного пластинчатого теплообменника состоит в том, что пластины одинакового размера располагаются в пространстве параллельно друг другу, причем между рабочими поверхностями двух смежных пластин образуется небольшой зазор, который выполняет функции канала для жидкости, подвергаемой нагреванию или охлаждению. В простейшем случае пластина может быть плоской и прямоугольной, а теплообменник может состоять из трёх пластин, а по-другому рабочая среда, играющая роль тепло – или хладоносителя.

Рисунок 1.1 - Схема пластинчатого аппарата

Пластинчатый теплообменник (Рисунок 1.1) состоит из неподвижной плиты (1), стойка (7), верхней (3) и нижней (4) направляющих, подвижной плиты (2) и комплекта стяжных болтов (6).

Верхняя и нижняя направляющие крепятся к неподвижной плите и к стойке. На направляющие навешивается подвижная плита (2) и пакет пластин (5). Неподвижная и подвижная плиты стягиваются болтами. У одноходовых теплообменников все присоединительные штуцера расположены на неподвижной плите.

Контурная резиновая прокладка охватывает два угловых отверстия, через которые проходит поток рабочей среды в межпластинный канал и выходит из него, а через два других отверстия, изолированных дополнительно кольцевыми уплотнениями, встречный поток проходит транзитом.

Система уплотнительных прокладок пластинчатого аппарата построена так, что после сборки и сжатия пластин в аппарате образуются две системы каналов.

Одна для нагреваемой жидкости, другая для теплоносителя. Одна из этих систем состоит из нечётных каналов, а другая – из чётных, благодаря чему потоки греющей и обогреваемой жидкостей чередуются. Обе системы каналов соединяются со своими штуцерами для входа и выхода

Преимущества пластинчатых теплообменников: параллельная расстановка плоских в целом пластин с малыми промежутками между ними позволяет разместить в пространстве рабочую поверхность теплообменника наиболее компактно, что приводит к значительному уменьшению габаритов пластинчатого аппарата по сравнению с другими типами жидкостных теплообменников.

Кроме того, пластинчатый теплообменник может быть легко разобран. Для этого отвинчивают зажимной винт, отодвигают нажимную плиту и перемещают, если требуется, пластины по штангам в пределах образовавшегося свободного пространства, осматривают, чистят и моют.

Следует отметить, что пластинчатый теплообменник может быть охарактеризован не только как разборный, но и как наборный. Он построен на принципе, который позволяет осуществлять различные компоновочные варианты схем аппарата, допускает лёгкое увеличение рабочей поверхности не только проектируемого, но и уже используемого теплообменника. В таких теплообменниках на одной станине располагают секции различного назначения для выполнения в одном аппарате всего комплекса операций тепловой обработки жидкого пищевого продукта.

Пластины современных пластинчатых теплообменников снабжены на поверхности различными элементами, вызывающими искусственную турбулизацию потока. Благодаря этому коэффициенты теплопередачи в таких аппаратах значительно превосходят аналогичные коэффициенты в трубчатых и змеевиковых аппаратах. Наличие узких каналов между пластинами позволяет обработать продукт в тонком слое при малых температурных напорах (до 1,5 ÷ 2 ⁰С), предотвращая его пригорание.

Недостатки пластинчатых теплообменников: пластинчатых теплообменники имеют большое число и большую протяжённость уплотнительных прокладок, замена которых представляет собой довольно трудоёмкий процесс. Кроме того, прокладки из пищевой резины не обладают высокой термической стойкостью и используются при температурах теплоносителей не выше 140 ⁰С. Принятая система уплотнения в пластинчатых аппаратах ограничивает и величину приемлемых давлений, которые не могут превышать 2,2 МПа.

Классификация пластинчатых теплообменников:

- по назначению: нагреватели, охладители, регенераторы, аппараты комплексной тепловой обработки;

- по виду теплоносителя: водообогреваемые, парообогреваемые;

- по виду хладоносителя: охлаждаемые водой, охлаждаемые рассолом, охлаждаемые водой и рассолом;

- по числу секций: односекционные, двухсекционные, многосекционные или комбинированные;

- по взаимному направлению движения жидкостей: прямоточные, противоточные;

- по конструкции пластин: с узкими зигзагообразными каналами, с сетчатыми каналами;

- по виду зажимного механизма: с одновинтовым механизмом, с двухвинтовым механизмом, с гидравлическим зажимом;

- типу выдерживателя: с выносным выдерживателем, с встроенным выдерживателем