3.2 Компоновочный расчёт

1.Расчитываем число каналов в пакетах секций пастеризаций (m)

Габаритные размеры пластины ПР-0,2:Е=650 мм, b=650 мм,h=3,8 мм

Где Н- распологаемый напор молока, м:

Подставляем численные значения и получаем m=2,1

Принимаем m=2,0

.Скорость потока молока :

3.Число Рейнольдса для потока молока

= =

4.Число пластин в секций (z):

Z= = b=

5.Число пакетов в секций (i):

I=

Принимаем i=7.

.Число пластин в аппарате

Принимаем

Схема компоновки:

8.Скорость потока воды ( ):

(

9.Число Рейнольдса для потока воды (

10.В связи с изменениями значений необходимо выполнить перерасчет коэффициентов теплоотдачи коэффициента теплопередачи. К поверхности теплопередачи F (методика последовательных приблежений) Определяем коэфициент теплоотдачи со стороны молока:

Определяем коэффициент теплоотдачи со стороны горячей воды:

Вычесляем коэффициент теплопередачи К:

11.Далее пересчитываем общую поверхность теплопередачи аппарата (F)

Принимаем ближайшую стандартную поверхность F=28

12.Пересчитывеам число каналов в пакетах секций пастеризаций (m):

Где габаритные размеры пластины ПР-0,2: =3,8 мм.

Подставляем численные значения и получаем

Принимаем

При параметры будут в точности равны их значениям, полученным в пунктах 2-9.

.Корректируем число пластин в секций (z):

Принимаем

14.Пересчитываем число пакетов в секций (i):

Принимаем

15.Уточняем число пластин в аппарате (

Принимаем

16.Окончательно принимаем схему компоновки

3.3 Гидравлический расчет

1. Из предыдущего расчета фактические скорости движения:

воды w₁=0,26 м/с

молока w₂₌0,3м/с

Числа Рейнольдса :

для потока воды Re₁=3786

для потока молока Re₂=2446

2. Вычисляем коэффициенты общего гидравлического сопротивления единицы относительной длины канала для обеих сред :

- для воды :

Е₁= 22,4/ Re^0,25= 22,4/ 3786^0,25= 2,855

-для молока:

E₂=22,4/Re^0,25=22,4/2446^0,25=3,1852

. Рассчитываем гидравлические сопротивления пакетов выраженные в потерях давления:

для воды:

₁=E₁*l_n/d_э*p₁*w₁²/2*m

₁=2,855*0,44/0,0075*985,6*0,26²/2*2=11159,5Па=11,2 кПа

для молока:

₂= E₂*l_n/d_э*p₂*w₂²/2*m

₂=3,2*0,44/0,0075*1018,8*0,3²/2*2=17,2кПа

. Проверяем скорости движения воды и молока в штуцерах при площади проходного сечения штуцера D_ШТ=100мм и f_D=0,0082м²

w₁= V_c1/f_D= 0,0015/0,0082=0,14м/с

w₂= V_c1/f_D= 0,00139/0,0082=0,17м/с

3. Потери давления в штуцерах для потоков воды ( _1ш) и молока ( _2ш) составят:

_1ш= Е_1ш*w₁²/2*p₁= 1,5*0,14²/2*985,6=14,5Па

_2ш= Е_2ш*w₂²/2*p₂₌1,5*0,17²/2*1018,8=22,1Па

4. Потеря давления из прочих сопротивления, в том числе на входе и выходе из теплообменника, определяем укрупнено для потоков воды ₃) и молока ₄):

₃₌ E₃*w₁²/2*p₁=6*0,26²/2*985,6=199,8Па

_2ш= Е_2ш*w₂²/2*p₂=8*0,3²/2*1018,8=366,8Па

5. Общее гидравлическое сопротивление для тракта движения воды:

₄= ₁+ _1ш+ ₃= 11159,5+14,5+199,8=11374Па

6. Общее гидравлическое сопротивление для тракта движения молока:

_м= ₂+ _2ш+ ₄= 17214+22,1+366,8=17603Па

7. Рассчитываем мощность, необходимую для преодоления гидравлических сопротивлений при прокачивании воды теплообменнипк:

N_{1= 1*}V_c1/ = 11374*0,00115/0,7=19Вт

8. Рассчитываем мощность, необходимую для преодоления гидравлических сопротивлений при прокачивании молока теплообменник:

N_{2= 2*}V_c2/ =17603*0,00139/0,7=40Вт

.4 Экономический расчет

Целью расчета является определение основных затрат на установку и эксплуатацию пластинчатого пастеризатора.

. Стоимость производственной площади, занимаемой пастеризатором

С_пл=l*b*c_пл

С_пл=0,65*0,65*15000=6337,5тнг/год

. Стоимость амортизации и ремонта установки

С_а=с_а*а*F

C_а=12000*,02*25=60.000тнг/год

. Стоимость электроэнергии годовая

С_эл=с_эл*N*Ө*z₀

C_эл=4,8*0,6*14*280=11289,6=11290тнг/год

. Стоимость теплоэнергии годовая

С_т=с_т*Q*Ө*z₀

C_т=2400*(162,5/4,2*10⁶)*3600*14*280=1310400тнг/год

. Стоимость теплоизоляции включающая доставку, наложение, обслуживание

С_из=с_из*(1+а_из)*F_из

С_из=3000*(1+,03)*2,882*,0045=505,8=506тнг/год

. Суммарная годовая стоимость эксплуатации и ремонта установки

С=С_пл+С_а+С_эл+С_т+С_из=45000+6000+11290+1,310400+506=1328241тнг

Заключение

В данной курсовой работе были рассмотрены основные теплообменные процессы и виды теплообменников, в частности пластинчатый теплообменник. Исходя из выше сказанного, можно сказать, что пластинчатый теплообменник один из наиболее широко используемых теплообменников, так как отличаются интенсивным теплообменом, простотой изготовления, удобствами, компактностью, малыми гидравлическими сопротивлениями, удобством монтажа и очистки от загрязнений.

Теплообменники можно применять для охлаждения и подогрева, в качестве рекуператоров тепла, конденсаторов, дефлегматоров, а также для теплообмена между двумя, тремя и большим количеством рабочих сред в компактных аппаратах с минимальной теплопередающей поверхностью. Такие аппараты пригодны для теплообмена с двух- и трехфазными рабочими средами. [11]

В пластинчатых теплообменниках можно осуществлять теплообмен между рабочими средами жидкость - жидкость, пар - жидкость, пар + газ - жидкость, газ - газ. Разборные теплообменники могут работать с рабочими средами, в которых размер твердых частиц не превышает 4 мм. При отложении загрязнений на теплопередающих поверхностях можно периодически переключать каналы на такие рабочие среды, которые очищают поверхности от загрязнений без разборки аппарата.[11]

Так же были рассчитаны и определены по таблице габаритные размеры теплообменного аппарата. Общая производительность молока, а так же скорость движения ее потока. Рассчитаны и проверены скорость движения воды и молока в штуцерах и были произведены экономические расчеты.

Список литературы

1. М.Н. Мефодьев, Г.М. Харченко, А.А. Мезенов «Процессы и аппараты пищевых производств» - Новосибирск .: Курс лекций, 2009 г.

2. http://www.teploobmenka.ru/oborud/art-phe/

. http://tkm-r35.ru/products/pr_rabteb.php

. http://www.teploobmenka.ru/oborud/art-schemes/

5. http://www.gea-heatexchangers.com/ru/applications/food-application/dairy/#sthash.bUdJ2vrX.dpuf

. http://www.spiraxsarco.com/ru/steam-academy/academy-articles.asp?id=140

. http://paht.vector-study.ru/apparat/teplo/target-select.html

. www.funke.de/files/funke_overview_ru.pdf‎

. http://www.pandia.ru/459086/

. М.И. Ведерникова, В.С. Таланкин «Расчет пластинчатых теплообменников» - Екатиринбург.: Методические указания, 2008г.