- •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 пастеризационно-охладительные установки
Для пластинчатых теплообменников пастеризационно-охладительных установок (в дальнейшем ПОУ) коэффициенты теплопередачи принимаются в следующих пределах [в Вт/(м2 ·К)]:
секции рекуперации…………………………………………..1800÷2000;
секции пастеризации………………………………………….1900÷2100;
секции охлаждения холодной водой ………………………..1600÷1900;
секции охлаждения ледяной водой …………………………1600÷2000;
секции охлаждения рассолом ………. ………………………1400÷2000.
При расчете теплообменников пластинчатых ПОУ необходимо учитывать следующее.
Температуры продукта на выходе из секций рекуперации обычно определяют с помощью коэффициента рекуперации (если этот коэффициент неизвестен, то им задаются в пределах ε =0,65÷0,85).
Выражение для коэффициента рекуперации выглядит так
-
(7.1)
где t1 – начальная температура сырого молока, 0С;
t2 - температура сырого молока после подогрева в секции рекуперации, 0С;
t3 - температура пастеризации, 0С;
t4 - температура пастеризованного молока после охлаждения в секции рекуперации, 0С.
Температуру молока на выходе из секции охлаждения холодной водой обычно принимают на (3÷5) 0С выше температуры охлаждающей воды, а конечную температуру охлажденного молока - (3÷5) 0С.
Температура горячей воды при входе в секцию принимается на (2÷3) 0С выше температуры пастеризации, а при выходе из секции пастеризации темпе-
-26-
N3 - мощность, затрачиваемая на трение ножа о стенку рабочего цилиндра, Вт.
Мощность, затрачиваемую на срезание слоя мороженого (в Вт), можно определить по формуле
( 17.10)
где δср - толщина срезаемого слоя мороженого, м;
lн – длина ножа, м;
Wср – скорость срезания, м/с;
Z - число ножей;
α – угол установки ножа, град (α = 32÷350);
Рср – механическое напряжение при срезании слоя, Н/м2 .
Механическое напряжение при срезании слоя мороженого определяется так
, (17.11)
где Рл - механическое напряжение при срезании льда, Н/м2 (Рл =9,81·104 Н/м2);
ρср - плотность срезаемого слоя мороженого, кг/м3;
ρл - плотность льда, кг/м3 (ρл = 900 кг/м3).
Мощность, затрачиваемую на трение мороженого о стенки рабочего цилиндра и на вращение мешалки с ножами в вязкой среде ( в Вт), можно приближенно определить по формуле
, (17.12)
где ξтр – коэффициент трения (ξтр = 0,4÷0,5);
rн- наружный радиус мешалки с ножами, м;
rвн – внутренний радиус мешалки с ножами, м;
lн – длина ножа, м;
Z – число ножей;
ω – угловая скорость мешалки, рад/с;
ρ – плотность мороженого, кг/м3;
ФДОП – коэффициент, учитывающий дополнительные затраты мощности (Фдоп ≈ 1,2 ÷ 1,5).
Величиной N3 в технических расчетах можно пренебречь в виду ее малости по сравнению с N2.
Зная производительность фризера, можно расчетным путем определить среднюю толщину срезаемого слоя (в метрах)
, (17.13)
где М – производительность фризера, кг/с;
Фнер – коэффициент, характеризующий неравномерность срезания слоя (Фнер = 1,1÷ 1,2);
-55-
где О – содержание в смеси мороженого сухого обезжиренного молочного остатка,%;
С – содержание в смеси мороженого свекловичного сахара, %;
t - температура замораживания, 0С (абсолютная величина).
Производительность фризера (в кг/с) можно определить по формуле
(17.5)
где Fp - внутренняя поверхность рабочего цилиндра, т.е. та, с которой срезается ножами слой мороженого, м2;
К – коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2 · К);
tср - средняя температура мороженого, 0С;
t0 – температура кипения хладагента, 0С;
Np – средняя фактическая мощность на валу мешалки, Вт;
ηт - коэффициент, учитывающий потери холода (ηт = 0,80÷0,95).
Остальные обозначения те же, что и в формуле (17.3).
Коэффициент теплопередачи для фризеров непрерывного действия с рабочим цилиндром из нержавеющей стали принимают в пределах К = 1400÷1600 Вт (м2 · К), а с рабочим цилиндром из углеродистой стали с хромированным покрытием внутренней поверхности К = 1950÷2900 Вт (м2 · К).
Криоскопическую температуру с достаточной точностью можно определить по формуле
(17.6)
Плотность мороженого ( в кг/м3) определяют по формуле
(17.7)
где ρсм – плотность смеси, кг/м3;
S – взбитость мороженого, %.
Средняя температура мороженого определяется по формуле
(17.8)
Средняя фактическая мощность на валу мешалки фризера складывается из следующих составных частей
(17.9)
где N1 – мощность, затрачиваемая на срезание слоя мороженого ножами, Вт;
N2 - мощность, затрачиваемая на трение мороженого о стенки рабочего цилиндра и на вращение мешалки с ножами в вязкой среде, Вт;
-54-
ратура горячей воды зависит от ее кратности (кратность горячей воды выбирают в пределах nг.в.=4÷7). Конечную температуру горячей воды вычисляют на основании уравнения
(7.2)
где с - удельная теплоемкость молока, Дж/(кг · К);
св - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг · К);
t2 - температура молока на входе в секцию пастеризации, 0 С;
t3 - температура пастеризации, 0 С;
n г.в. - кратность горячей воды;
t н.г.в. - начальная температура горячей воды, 0 С;
t к.г.в. - конечная температура горячей воды, 0 С;
Подобным же образом определяют температуры хладоносителей.
Зная температуры продукта и рабочих жидкостей, строят для пластинчатого аппарата график температур и определяют для каждой секции средний температурный напор ∆ tср. (см. рис. 7.1).
Рис. 7.1 График температур для трехсекционного аппарата
Далее определяют тепловые нагрузки для всех секций. Например, тепловая нагрузка секции охлаждения ледяной водой ( в Вт) в соответствии с рис. 7.1 определяется так
Qл.в. = G . c . (t4 – t5), (7.3) |
-27-
где G – производительность установки, кг/с;
c – удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг. К);
t4 и t5 – температуры продукта на входе и выходе из данной секции, 0С.
После определения тепловых нагрузок рассчитывают рабочие поверхности секций (в м2) по формуле
-
(7.4)
где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.К);
∆tср – средний температурный напор, 0С.
Затем по формуле (6.6) определяют число пластин в каждой секции, по (6.5) – число каналов в пакете, по (6.7) - число пакетов, после чего составляют компоновку секций.
Пример составления графика температур для пятисекционного пластинчатого аппарата:
Рис. 7.2 График изменения температур для пятисекционного
пластинчатого аппарата.
На графике температур (рис.7.2) приняты следующие обозначения:
t1 – начальная температура молока, 0С;
t2 – температура сырого молока на выходе из первой секции рекуперации, 0С;
t3 – температура сырого молока на выходе из второй секции рекуперации, т.е. на входе в секцию пастеризации,0С;
-28-
K – коэффициент, зависящий от характера движения продукта в сушилке; при прямотоке K = 0,2÷0,7 , при противотоке K = 0,5÷2,0;
Lб – длина барабана, м;
τ - время сушки, мин;
Д – диаметр барабана, м ;
α – угол наклона барабана; обычно α = 0,50÷5,0 0 .