- •Министерство сельского хозяйства и
- •Учебно-методический центр
- •С Пинский государственный колледж мясной и молочной
- •Тематика курсовых проектов
- •Содержание курсовых проектов
- •Расчетно-пояснительная записка
- •Графическая часть
- •Расчеты технологического оборудования
- •1 Резервуары для хранения молока
- •Приложение 7 Теплофизические характеристики сухого воздуха
- •2 Трубопроводы и насосы
- •Сухой насыщенный пар по давлениям
- •Сухой насыщенный пар по температурам
- •Сепараторы
- •Теплофизические свойства воды
- •Плотность, теплоемкость, теплопроводность и вязкость некоторых продуктов и материалов.
- •Расчет и подбор сечения проводов и кабелей для подключения технологического оборудования. Расчет и подбор плавких вставок
- •Кинематические расчеты оборудования
- •Расчет потребляемой сепаратором мощности
- •19 Машины для розлива молока и жидких молочных продуктов
- •Гомогенизаторы клапанного типа
- •5 Трубчатые пастеризационные установки
- •Пластинчатые охладители
- •18 Оборудование для мойки тары, машин и аппаратов
- •Пластинчатые пастеризационно-охладительные установки
- •17 Оборудование для производства мороженого
- •16 Барабанная сушилка
- •Расчет размеров выдерживателя а Выдерживатель выполнен в виде трубы
- •Б Выдерживатель выполнен в виде вертикальной емкости из нержавеющей стали
- •Маслоизготовители
- •Маслоизготовители периодического действия
- •8.2 Маслоизготовители непрерывного действия
- •Оборудование для производства сыра
- •15 Сушилка «кипящего» слоя
- •Оборудование для производства творога
- •11 Вакуум - выпарные установки
- •14 Распылительные сушильные установки
- •12 Вакуум – кристаллизатор для сгущенного молока
- •13 Вальцовые сушилки
Пластинчатые охладители
Основным для расчета пластинчатых охладителей является следующее уравнение
-
(6.1)
Буквенные обозначения и единицы измерения в этом уравнении такие же, как и в формуле (5.1).
При выполнении курсовых и дипломных проектов в колледже учащиеся практически всегда производят упрощенные расчеты оборудования. Это, в частности, означает, что при расчетах пластинчатых аппаратов коэффициент теплопередачи определяется не расчетным путем, а просто принимается.
Для пластинчатых охладителей коэффициенты теплопередачи принимаются в следующих пределах [в Вт/(м2 К)]:
секции охлаждения водой …………………………………1600÷1900;
секции охлаждения рассолом или ледяной водой
(меньшие значения для ледяной воды) ……………………1400÷2000.
Основной задачей при расчете пластинчатого охладителя, как правило, является определение площади теплообмена F. При этом, очевидно, производи-
-22-
(18.7)
где mнос- масса укомплектованного носителя, кг;
Z – число гнезд в носителе, шт;
Снос – удельная теплоемкость стали, Дж / (кг·К);
tотм- температура промежуточного нагревания бутылок при отмачивании, 0С.
Количество тепла, затрачиваемого на нагревание бутылок и носителей до температуры шприцевания во второй ванне (в Вт)
(18.8)
где tшп – температура наибольшего нагревания бутылок при шприцевании, 0С.
Количество тепла, поступающего в машину со свежей водопроводной водой (в Вт)
(18.9)
где W – расход свежей холодной воды, кг/с;
tхол - температура холодной воды, 0С.
Количество тепла, внесенного паром, для подогревания циркулирующей смешанной воды (в Вт)
(18.10)
где В – расход горячей воды, кг/с;
tгор – температура горячей воды, 0С;
tсм – температура смешанной воды, выходящей из поддона в бак водяного фильтра, 0С.
Количество тепла, уходящего из машины с избытком смешанной воды (в Вт)
(18.11)
Количество тепла, уходящего из машины с вымытыми бутылками (в Вт)
(18.12)
где tкон – температура бутылок при выходе из машины, 0С.
Общие потери тепла составляют около 20% от количества тепла, затрачиваемого на мойку.
Уравнение теплового баланса без учета потерь можно представить так
. (18.13)
Необходимое для работы машины количество тепла, подводимое с паром
, (18.14)
-59-
Рис. 18.1 Схема тепловой обработки бутылок.
Загрязненные холодные бутылки попадают в ванну для предварительного отмачивания и нагревания до 40 0С. Транспортер переносит их в ванну, где продолжается отмачивание и нагревание до 65 0С. Затем бутылки поступают под шприцевание горячим щелочным раствором при температуре 65 0С и направляются на ополаскивание циркулирующей, нагретой до 400С, водой. После промежуточного охлаждения до 400С они ополаскиваются свежей водопроводной водой при 10÷15 С, охлаждаются и выходят из машины.
Холодная отработанная вода стекает в один поддон с горячей, смешивается с ней, непрерывно ее освежает и охлаждает. Из общего поддона смешанная вода сливается в водяной фильтр, откуда избыток ее, равный расходу свежей водопроводной воды, сливается в канализацию.
Количество тепла, вносимого бутылками при входе в машину (в Вт),
(18.6)
где М – производительность машины, шт/с;
mб – масса бутылки, кг;
сб – удельная теплоемкость стекла, Дж / (кг·К);
tнач – температура бутылок при входе в машину, 0С.
Количество тепла, затрачиваемого на предварительное нагревание бутылок и носителей в первой ванне (в Вт).
-58-
тельность аппарата и температурные режимы известны. Таким образом, для решения уравнения (6.1) относительно F необходимо определить ∆tср.
Среднелогарифмическая разность температур определяется с помощью температурного графика, для построения которого нужно найти конечные температуры хладоносителей.
Пластинчатый охладитель обычно состоит из двух секций: охлаждения водой и охлаждения рассолом (ледяной водой). Конечная температура воды определяется по формуле
(6.2)
где tн.в. – начальная температура воды, 0С;
с - теплоемкость продукта (молока), Дж/(кг·К);
tн - начальная температура продукта, 0С;
tпр - промежуточная температура продукта, т.е. температура продукта после секции охлаждения водой (на входе в секцию охлаждения рассолом), 0С;
св - теплоемкость воды, Дж/(кг.К);
nв - кратность воды.
Конечная температура рассола
-
(6.3)
где tн.р. – начальная температура рассола, 0С;
tк. – конечная температура продукта, 0С;
ср - теплоемкость рассола, Дж/(кг·К);
nр - кратность рассола.
Если начальная температура молока tн = 200С, то промежуточную температуру (температуру между секциями) принимают tпр= 11÷130С.
Теплоемкость рассола Ср= 3300÷3400 Дж/(кг·К).
Движение жидкостей в пластинчатом аппарате, как правило, противоточное, поэтому температурный график имеет вид, показанный на рис. 6.1.
-23-
Рис. 6.1 График изменения температур
Примечание: штриховой линией на графике показано изменение температуры ледяной воды (tн.л.в. и tк.л.в. – начальная и конечная температуры ледяной воды).
После построения графика изменения температур определяют средние температурные напоры.
Секция охлаждения водой:
∆ tср определяют по формуле (5.3.) или по формуле (5.4.).
Секция охлаждения рассолом:
∆ tср определяют так же, как и для секции охлаждения водой.
После определения площади теплообмена F рассчитывают число каналов в пакете из уравнения неразрывности потока, которое в данном случае выглядит так
, (6.4)
где М - производительность охладителя, м3/с;
υ - скорость продукта в каналах между пластинами, м/с;
в - ширина проточной части канала, м;
h - зазор между пластинами, м;
m - число параллельных каналов в пакете.
-
(6.5)
-24-
Расход тепла (в Вт) при работе флягомоечной машины определяют по формуле
, (18.3)
где М – производительность машины, шт/с;
mф – масса фляги, кг (для алюминиевой фляги mф = 8,6 кг, для стальной -mф =12,0 кг);
сф – удельная теплоемкость материала фляги, Дж/(кг·К);
mт –масса транспортера, приходящаяся на одну флягу (mт≈2mф);
ст – удельная теплоемкость материала транспортера (стали),
Дж/(кг·К);
tгор – температура нагревания фляги и решеток транспортера в машине, 0С;
tхол – начальная температура фляги и решеток транспортера, 0С.
Расход пара (в кг/с) во флягомоечной машине ориентировочно можно определить по формуле
(18.4)
где і – теплосодержание греющего пара, Дж/кг;
tщ – температура щелочного раствора, 0С;
tг.в. – температура горячей воды, 0С;
св – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·К).
Производительность бутылкомоечной машины (в шт/ч) можно определить по формуле
(18.5)
где Z – число гнезд в носителе, шт;
τ – время между очередными выпусками партий вымытых бутылок, с.
Для определения расхода тепла в бутылкомоечной машине рассмотрим типичную схему тепловой обработки бутылок в такой машине (рис.18.1).
-57-
Фраз – коэффициент, характеризующий размораживание срезанного слоя в зависимости от глубины замораживания (Фраз =1,2÷ 1,9);
Z – число ножей;
n – скорость вращения мешалки с ножами, с-1;
Fр- поверхность, с которой срезается слой мороженого, м2;
ρм – плотность мороженого, кг/м3.
Количество холода (в Вт) для закаливания мороженого в скороморозильном аппарате определяют по формуле
, (17.14)
где М – производительность аппарата, кг/с;
с – удельная теплоемкость мороженого, Дж/ (кг·К);
t1 и t2 – соответственно, начальная и конечная температуры мороженого, 0С;
Wз – количество влаги, замороженной в процессе закаливания, кг/с;
q – скрытая теплота льдообразования, Дж/кг.
Количество влаги (в кг/с), замороженной в процессе закаливания, определяют по формуле
, (17.15)
где М – производительность закалочного аппарата, кг/с;
Wв – содержание влаги в исходной смеси,%;
Wзак – количество влаги замороженной в результате фризерования и закаливания, % (Wзак =85÷ 90 %).
Производительность эскимогенератора (в кг/с) определяют по формуле
, (17.16)
г де m – масса порции, кг;
Z – число порций в радиальном ряду, шт;
τ – продолжительность шага карусели, с.