5.6.Определение, поверхности теплообмена и основных размеров теплообменника.

Поверхность (F, м²) теплообмена определяется из уравнения теплопередачи и равна

F = ,м² (15)

Q = G_п C_п (t_п^H-t_п^K), (Вт) (16)

где Q— количество тепла, отнимаемого от продукта, Вт;

С₁ — теплоемкость продукта, Дж/(кг °С).

Окончательно поверхность теплообмена теплообменника выбирается из ряда

F = 2,5; 4,0; 6,0; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 80 м²

Активная длина труб (м), участвующих в теплообмене

L = . м (17)

где d_Р — расчетный диаметр, м;

Расчетный диаметр принимают:

d_Р == d_В при ₁  ₂ (18)

d_Р = 0,5 (d_B + d_H) при ₁  ₂;

d_Р = d_H при ₁  ₂

Исходя из конструктивных соображений, задаются длиной одного элемента и тогда общее число элементов (шт.) составит:

, шт (19)

где l_эл-длина кожуховых труб ТА (принимается равной 1,5; 3,0; 4,5; 6,0; 9,0; 12 м)

Зная общее число элементов необходимо выполнить технологическую схему компоновки ТА, используемую в гидравлическом расчете.

5.7. Определение диаметров патрубков

Диаметры (d_П, м) входных и выходных патрубков для кольцевого сечения определяются по формуле:

d_{пв (S2)} = 1,13 , м или d_пв(S2) = 1,13 , (20)

Диаметры патрубков для внутренней трубы равен ее внутреннему диаметру. d_пв(S1)=d_в, м.

Окончательно принимаем из таблицы ( ) по ГОСТ 9930-78 наружные диаметры труб (d_пн(S1) и d_пн(S2)) из которых изготовят патрубки, ближайшие к рассчитанным.

Зная d_пн(S1) и d_пн(S2) осуществим подбор фланцев (по таблице 9) для соединения элементов ТА.

Для соединения трубопроводов и крышек с корпусами применяют прочноплотные соединения, состоящие из двух фланцев и зажатой между ними прокладки, которая выбирается из таблиц (10 и 11).

5.8. Гидравлический расчет теплообменника

Целью гидравлического расчета является определение величины гидравлических сопротивлений теплообменника и определение мощности потребляемого двигателями насосов для перемещения молока и агента.

Для расчета гидравлических сопротивлений в теплообменнике исходными данными являются ранее определенные:

— число элементов в секции; число секций; общая длина труб.

Далее стрелками показывают схему движения жидкостей в теплообменнике Определяют характер и число местных сопротивлений; (см схему движения жидкостей) .

Расчет ведут дважды, для трубного и межтрубного пространства отдельно.

Полная потеря давления в теплообменнике ( р, Па) подсчитывается по уравнению

Р = Р_СК + Р_ТР + Р_МС + Р_ПОД, Па (22)

где Р_СК -затрата давления на создание скорости потока на выходе из теплообменника, (Па);

Р_ТР -потеря давления на преодоление сопротивления трения, (Па):

Р_МС- потеря давления на преодоление местных сопротивлении (Па)

Р_ПОД - затрата давления на подъем жидкости, (Па):.

5.8.1. Затрата давления на создание скорости потока,

Р_СК = , Па (23)

где  — скорость движения жидкости в аппарате, м/с;

— плотность жидкости, кг/м³.

5.8.2. Потеря давления на преодоление сил трения, н/м2.

Р_ТР = , Па (24)

где L — общая длина труб, м:

d_ЭКВ — эквивалентный диаметр, м;

для внутренней трубы d _экв = d_B, м.

для кольцевого сечения d _экв = D_B-d_H, м.

 — коэффициент трения, зависящий от режима движения (число Re); и от степени шероховатости стенок груб (в расчете принять  = 0,02—0,03).