3.4.2 Расчет пастеризатора
Исходные данные :
Производительность установки для молока – 5000л/ч;
Начальная температура молока - 5
;Конечная температура молока – 4
Коэффициент регенерации – 0,82;
Начальная температура горячей воды – 79
Кратность горячей воды – 4;
Начальная температура холодной воды – 8
Кратность холодной воды – 3;
Начальная температура ледяной воды – 1
Кратность ледяной воды – 4;
Температура молока после секции водяного охлаждения – 10
Основные данные пластины: поверхность теплообмена F=1,6
;
рабочая ширина b=0,27
м, приведенная длина потока
=2,29
м; расстояние между пластинами h=0,0028
м; площадь поперечного сечения одного
канала
=0,0008
м; эквивалентный диаметр потока
=2h=0,0056 м; толщина
пластины
=0,0012
м; теплопроводность пластины
16 Вт/(м
)
Определение средней разности температур в секциях
а) Секция регенерации
Определение температуры сырого молока в конце секции регенерации:
(11)
где
температура
пастеризации молока,
коэффициент
регенерации;
начальная
температура молока,
Определение температуры пастеризованного молока после секции регенерации:
(12)
Определение
разности температур в секции регенерации:
(13)
б) Секция пастеризации
Определение температуры горячей воды при выходе из секции пастеризации:
(14)
где
начальная
температура горячей воды,
теплоемкость
молока
;
;
кратность
расхода горячей воды.
Определение средней разности температур:
(15)
в) Секция охлаждения водой
Определение температуры холодной воды, выходящей из водяной секции:
(16)
где
температура
холодной воды, выходящей из водяной
секции,
кратность
расхода холодной воды;
температура
молока после секции водяного охлаждения,
начальная
температура холодной воды,
Определение средней разности температур в секции охлаждения водой:
(17)
г) Секция охлаждения ледяной водой
Определение температуры ледяной воды на выходе из аппарата:
(18)
где
начальная
температура ледяной воды,
конечная
температура молока,
кратность
ледяной воды;
теплоемкость
ледяной воды, кДж/(кг
7,63
Определение средней разности температур в секции охлаждения ледяной водой:
(19)
Определение скорости потока в секциях
Определение
объемной производительности (
по
молоку:
V=C/3600, (20)
где С – производительность аппарата, л/час (по заданию 5000л/час).
V=5/3600=0,0014
/с.
Определение
числа каналов m
в пакете при скорости молока:
0,46
м/с;
m=
m=
=3,8,
(21)
где
площадь
поперечного сечения одного канала.
Принимаем m=4, тогда действительная скорость молока
=
0,46
м/с.
Скорость холодной воды принимаем равной скорости молока
=
=0,44
м/с.
Скорость горячей и ледяной воды принимаем
0,85
м/с.
Определение теплофизических свойств молока и рабочих жидкостей
а) Секция регенерации теплоты
Определение средней температуры сырого молока в секции( сторона нагревания):
(22)
Теплофизические свойства молока
с
=3,905
кДж/(кг
Определение средней температуры пастеризованного молока (сторона охлаждения):
(23)
Теплофизические свойства молока
Па
;
с=
3,918 кДж/(кг
б) Секция пастеризации
Определение средней температуры горячей воды(сторона охлаждения):
(24)
Теплофизические
свойства воды
Па
;
с=
4,215 кДж/(кг
Определение средней температуры молока
(25)
Теплофизические свойства молока
Па
;
с=
3,855 кДж/(кг
в) Секция охлаждения молока водой
Определение средней температуры холодной воды ( сторона нагревания):
(26)
Теплофизические свойства воды
Па
;
с=
4,211 кДж/(кг
Определение средней температуры молока
(27)
Теплофизические свойства молока
Па
;
с=
3,909 кДж/(кг
г) Секция охлаждения молока ледяной водой
Определение средней температуры холодной воды ( сторона нагревания):
(28)
Теплофизические свойства воды:
Па
;
с
=
4,240 кДж/(кг
Определение средней температуры молока (сторона охлаждения):
(29)
Теплофизические свойства молока:
Па
;
с
=
3,879 кДж/(кг
Определение критерия подобия Рейнольдса
Re
=
,
(30)
где
эквивалентный
диаметр канала, м;
;
а) Секция регенерации теплоты
Для холодного молока
Re
=
(31)
Для горячего молока
Re
=
(32)
б) Секция пастеризации
Для молока
Re
=
(33)
Для горячей воды
Re
=
(34)
в)
Секция охлаждения водой
Для молока
Re
=
(35)
Для воды
Re
=
(36)
г) Секция охлаждения ледяной водой
Для молока
Re
=
(37)
Для ледяной воды
Re
=
(38)