2.4 Расчет коэффициента теплопередачи

Рассчитываем средний температурный напор, ⁰С

, (2.8)

где Δt_Б и Δt_М – больший и меньший температурные напоры на концах теплообменного аппарата.

При определении температурных напоров используют температурный график и значения температур молока и воды.

В случае используют формулу

, (2.9)

Секция рекуперации:

Δt_б = t₃– t₂= 93°С -82,56°С = 10,44°С,

Δt_м= t₄– t₁ = 45,44°С -35°С = 10,44°С,

_{Δtср = 10,440С.}

_{Секция пастеризации:}

Δt_б = t’’– t₂ = 93,55°С -82,56°С =10,99°С,

Δt_м= t’– t₃ = 96°С -93°С =3°С,

_{Δtср =6,150С.}

Секция охлаждения:

Δt_б = t₄ – t’’_в= 45,44°С –20,48°С = 24,96°С,

Δt_м =t₅ –t’_в = 12°С – 10°С = 2°С,

_{Δtср = 9,10С.}

Секция охлаждения ледяной водой:

Δt_б = t₅ – t’’_p= 12°С –3,51°С = 8,49°С,

Δt_м =t₆ –t’_p = 4°С – 1°С = 3°С,

_{Δtср = 5,28 0С.}

Определяем оптимальное значение скорости рабочей среды в каналах между пластинами, м/с

, (2.10)

где К=1000-3000 Вт/м²К – коэффициент теплопередачи;

С_р- удельная изобарная теплоемкость при определенной разности температур, кДж/кгК;

=1,5- 3 – коэффициент общего гидравлического сопротивления.

Секция рекуперации:

,

,

Секция пастеризации:

,

,

Секция охлаждения холодной водой :

,

,

Секция охлаждения ледяной водой:

,

.

Число каналов вычисляем по формуле:

(2.11)

где - объемный расход рабочей среды (молока или воды), м³/ч;

S – площадь поперечного сечения одного канала, м².

Объемный расход молока:

(2.12)

Объемный расход горячей воды:

, (2.13)

Объемный расход холодной и ледяной воды:

, (2.14)

где n_г, n_в, n_л – кратность расхода горячей , холодной и ледяной воды соответственно.

В секции рекуперации:

,

,

В секции пастеризации:

,

,

В секции охлаждения холодной водой:

,

,

В секции охлаждения ледяной водой:

,

.

На основе полученного числа каналов и заданной симметричной компановки теплообменника округлил и уточнил скорость рабочей среды при принятом числе каналов m_k:

, (2.15)

Секция рекуперации:

,

,

Секция пастеризации:

,

,

Секция охлаждения холодной водой:

,

Секция охлаждения ледяной водой:

.

Определил число Рейнольдса:

, (2.16)

где - кинематическая вязкость, м²/с.

Секция рекуперации:

,

,

Секция пастеризации:

,

,

Секция охлаждения холодной водой:

,

,

Секция охлаждения ледяной водой:

,

.

Таблица 2.2 - Коэффициенты a₀, a₁ и показатель степени m

Тип	Re	a0	m	a1
Пластин
П-2	от 100 до 30 000	0,1	0,7	11,2

Рассчитал число Нуссельта:

, (2.17)

Значение принимаем при нагревании среды равным 1, а при охлаждении – 0,95.

Секция рекуперации:

,

,

Секция пастеризации:

,

,

Секция охлаждения холодной водой:

,

,

Секция охлаждения ледяной водой:

,

.

Рассчитал коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К)

, (2.18)

Секция рекуперации:

,

Секция пастеризации:

,

,

Секция охлаждения холодной водой:

,

,

Секция охлаждения ледяной водой:

,

.

Рассчитал коэффициент теплопередачи:

, (2.19)

R_Э=0,0001 м²К/Вт – термическое сопротивление загрязнений пластины;

=17 Вт/мК – теплопроводность стали.

Секция рекуперации:

,

Секция пастеризации:

,

Секция охлаждения холодной водой:

,

Секция охлаждения ледяной водой:

.