теплообменник пастеризационный пластинчатый
Пластинчатые аппараты для тепловой обработки различных жидких сред являются одними из прогрессивных типов жидкостных теплообменников непрерывного действия.
Пластинчатые теплообменники с поверхностью теплообмена от 3 до 320 м 2 , работающие при давлении до 1,0Мн/м2 и температуре от минус 20 до плюс 1400 С, используются в качестве холодильников, подогревателей, конденсаторов и дефлегматоров. В отношении компактности, производительности и интенсивности теплопередачи пластинчатые теплообменники не имеют себе равных. То же можно сказать и об условиях очистки рабочих поверхностей от пригара и отложений, имеющих первостепенное значение при эксплуатации аппарата. Благодаря разборности конструкции, составленной в основном из стандартных штампованных пластин, оказываются возможными оперативные перекомпоновки аппарата для осуществления любых схем работы, определяемых условиями ведения технологического процесса
Таким образом, конструктивные, технологические и эксплуатационные достоинства пластинчатых аппаратов способствуют все более широкому применению их как в химической технологии, так и на предприятиях пищевой промышленности, где они заняли господствующее положение в линиях обработки молока, молока, вина, фруктовых соков, минеральных вод. Технологический процесс, лежащий в основе данного курсового — пастеризация.
Большинство пищевых продуктов (молоко и молочные продукты, овощные соки, овощные и мясные консервы, вино, пиво и др.) и полупродуктов биохимических производств являются благоприятной средой для развития многих микроорганизмов, в том числе и для болезнетворных, способных вызвать инфекционные заболевания.
Пастеризация — это контролируемая тепловая обработка продуктов, предназначенная для уничтожения бактерий и других микроорганизмов, предложенная Луи Пастером в 1860-х гг. Молоко пастеризуется путем нагревания его до температуры 72°С, при которой оно выдерживается в течение 16 секунд. Сейчас используется также ультрапастеризация при помощи которой получают молоко долгосрочного хранения. При этом молоко на одну секунду нагревается до температуры 132°С, что позволяется хранить запакованное молоко в течение нескольких месяцев.
Действие пастеризации на микроорганизмы, содержащиеся в молоке, зависит от температуры, до которой нагревают молоко, и продолжительности выдержки при этой температуре. Пастеризацией уничтожаются микробы, а при стерилизации (нагревании молока выше температуры кипения) — одновременно и споры. Кипячением уничтожается вся микрофлора молока, за исключением спор, устойчивых к температуре кипения. Пастеризацией без заметного изменения органолептических свойств молока (вкус, запах и консистенция) уничтожаются туберкулезные, бруцеллезные и другие болезнетворные бактерии. В обычном сборном молоке погибает 99% бактерий лишь при условии хорошей, надежной стерилизации аппаратуры, инвентаря, посуды, используемых в процессе пастеризации. Так, добавка к пастеризованному молоку загрязненного молока, содержащего 1 млрд. бактерий (т.е. такое количество, которое может остаться по недосмотру в молочном инвентаре), повысит количество бактерий в молоке до 1 млн. в 1 мл. Эти бактерии будут активно размножаться и неизбежно приведут к порче всего молока. Пастеризация, следовательно, наиболее простой и дешевый способ обеззараживания молока. Молоко пастеризуют также при производстве всех молочных продуктов, чтобы предохранить их в последующем от нежелательных процессов, которые вызываются жизнедеятельностью бактерий и особенно кишечной палочки, маслянокислых бактерий и др.
Оборудование для переработки молока
... молока и молочных продуктов. Требования, предъявляемые к молоку при его транспортировке Транспортируют молоко с молочных ... молока допускается при температуре 4+/-2 С°.Максимальный срок от момента производства молока до сдачи на перерабатывающее предприятие молока до 24 часов.Температура молока ... бактерии типа кишечной палочки и др.). В процессе созревания физико-химические свойства молока ...
1.1 Принцип конструирования, особенности и классификация пластинчатых теплообменников
Принцип построения разборного пластинчатого теплообменника состоит в том, что пластины одинакового размера располагаются в пространстве параллельно друг другу, причем между рабочими поверхностями двух смежных пластин образуется небольшой зазор, который выполняет функции канала для жидкости, подвергаемой нагреванию или охлаждению. В простейшем случае пластина может быть плоской и прямоугольной, а теплообменник может состоять из трёх пластин, а по-другому рабочая среда, играющая роль тепло — или хладоносителя.
Рисунок 1.1. Схема пластинчатого аппарата
Рама теплообменника (Рисунок 1.1) состоит из неподвижной плиты (1), стойки (4), верхней (2) и нижней (7) направляющих, подвижной плиты (3) и комплекта стяжных болтов (8).
Верхняя и нижняя направляющие крепятся к неподвижной плите и к стойке. На направляющие навешивается подвижная плита (3) и пакет пластин (5,6).
Неподвижная и подвижная плиты стягиваются болтами. У одноходовых теплообменников все присоединительные штуцера расположены на неподвижной плите.
Контурная резиновая прокладка охватывает два угловых отверстия, через которые проходит поток рабочей среды в межпластинный канал и выходит из него, а через два других отверстия, изолированных дополнительно кольцевыми уплотнениями, встречный поток проходит транзитом.
Система уплотнительных прокладок пластинчатого аппарата построена так, что после сборки и сжатия пластин в аппарате образуются две системы каналов:
Одна для нагреваемой жидкости, другая для теплоносителя. Одна из этих систем состоит из нечётных каналов, а другая — из чётных, благодаря чему потоки греющей и обогреваемой жидкостей чередуются. Обе системы каналов соединяются со своими штуцерами для входа и выхода
Преимущества пластинчатых теплообменников:
Параллельная расстановка плоских в целом пластин с малыми промежутками между ними позволяет разместить в пространстве рабочую поверхность теплообменника наиболее компактно, что приводит к значительному уменьшению габаритов пластинчатого аппарата по сравнению с другими типами жидкостных теплообменников.
Пластинчатые теплообменники
... рециркуляции на интенсивность накипеобразования подтверждается опытом эксплуатации пластинчатых теплообменников марки ТИЖ. Эти теплообменники были установлены для нагревания воды в системах ГВС г.Магнитогорска. При эксплуатации ... неравномерное загрязнение пластин и отдельных каналов по ширине, длине и высоте подогревателя, что связано, очевидно, с неравномерностью полей температур и скоростей ...
Кроме того, пластинчатый теплообменник может быть легко разобран. Для этого отвинчивают зажимной винт, отодвигают нажимную плиту и перемещают, если требуется, пластины по штангам в пределах образовавшегося свободного пространства, осматривают, чистят и моют.
Следует отметить, что пластинчатый теплообменник может быть охарактеризован не только как разборный, но и как наборный. Он построен на принципе, который позволяет осуществлять различные компоновочные варианты схем аппарата, допускает лёгкое увеличение рабочей поверхности не только проектируемого, но и уже используемого теплообменника. В таких теплообменниках на одной станине располагают секции различного назначения для выполнения в одном аппарате всего комплекса операций тепловой обработки жидкого пищевого продукта.
Пластины современных пластинчатых теплообменников снабжены на поверхности различными элементами, вызывающими искусственную турбулизацию потока. Благодаря этому коэффициенты теплопередачи в таких аппаратах значительно превосходят аналогичные коэффициенты в трубчатых и змеевиковых аппаратах. Наличие узких каналов между пластинами позволяет обработать продукт в тонком слое при малых температурных напорах (до 1,5 ч 2 0 С), предотвращая его пригорание.
Недостатки пластинчатых теплообменников:
Пластинчатых теплообменники имеют большое число и большую протяжённость уплотнительных прокладок, замена которых представляет собой довольно трудоёмкий процесс. Кроме того, прокладки из пищевой резины не обладают высокой термической стойкостью и используются при температурах теплоносителей не выше 140 0 С. Принятая система уплотнения в пластинчатых аппаратах ограничивает и величину приемлемых давлений, которые не могут превышать 2,2 МПа.
Классификация пластинчатых теплообменников:
- По назначению: нагреватели, охладители, регенераторы, аппараты комплексной тепловой обработки;
- по виду теплоносителя: водообогреваемые, парообогреваемые;
- по виду хладоносителя: охлаждаемые водой, охлаждаемые рассолом, охлаждаемые водой и рассолом;
- по числу секций: односекционные, двухсекционные, многосекционные или комбинированные;
- по взаимному направлению движения жидкостей: прямоточные, противоточные;
- по конструкции пластин: с узкими зигзагообразными каналами, с сетчатыми каналами;
- по виду зажимного механизма: с одновинтовым механизмом, с двухвинтовым механизмом, с гидравлическим зажимом;
- типу выдерживателя: с выносным выдерживателем, с встроенным выдерживателем.
2.1 Исходные данные
- производительность технологической линии Q v =2000 л/ч;
- тип используемых пластин — П-2;
- коэффициент эффективности е = 0,82;
- назначение молока — сырье для молочных заводов;
- начальная температура молока t 1 = 35 0 С ;
- температура пастеризации t 3 = 93 0 С ;
- температура холодной воды t / в = 10 0 С ;
- допустимые потери давления по трактам горячей, холодной и ледяной воды ДР в = 200 кПа.
- температура горячей воды =79 0 С ;
- температура молока после секции водяного охлаждения t 5 = 10 0 С .
При расчётах следует принять:
- температура охлаждённого молока t= 4 0 C ;
- температуру ледяной воды на входе в охладители молока t / р =10 C ;
- кратность расхода горячей воды n г =4;
- кратность расхода холодной и ледяной воды n в =n л =3;
Технические характеристики пластин П-2:
- площадь поверхности теплообмена А 1 = 0,2 м2 ;
- толщина пластины д =1,2 мм;
- эквивалентный диаметр канала между пластинами d э = 0,0056 м;
- зазор между пластинами Д = 2,8 мм;
- приведенную длину канала l = 0,81 м;
- площадь поперечного сечения канала S = 0,00076 м 2 ;
2.2 Расчет температур молока и воды в пастеризационно-охладительной установке
Все расчеты производились в соответствии с методическими указаниями. [1].
Температуру горячей воды , поступающей в секцию пастеризации, принять на 3 0 С выше температуры пастеризации t 3 , а температуру молока t 5 после секции водяного охлаждения — на 2 0 С выше температуры холодной воды , на входе в секцию охлаждения.
(2.1)
(2.2)
Температура подогретого молока после секции рекуперации (при входе в секцию пастеризации), С :
(2.3)
Температура пастеризованного молока после секции рекуперации (при входе в секцию охлаждения водой), С :
(2.4)
Температура горячей воды после секции пастеризации, С :
(2.5)
где С мл и Св — удельные теплоемкости молока и воды, Дж/(кг·К); nг — кратность расхода горячей воды.
Температура воды после секции охлаждения холодной водой, С:
(2.6)
где n в — кратность расхода холодной воды.
Температура ледяной воды после секции охлаждения ледяной водой, С :
(2.7)
где п л — кратность расхода ледяной воды.
При расчете температур принимали =3,95 кДж/(кг·К) и =4,2кДж/(кг·К).
2.3 Расчет коэффициента теплопередачи
Определяем средние температуры молока (воды) как средние арифметические значения температур на входе и выходе:
В секции рекуперации:
- нагреваемая среда
- греющая среда
В секции пастеризации:
- нагреваемая среда
- греющая среда
В секции охлаждения холодной водой:
- нагреваемая среда
- греющая среда
В секции охлаждения ледяной водой:
- нагреваемая среда
- греющая среда
При средних температурах выписываем теплофизические характеристики молока (воды) из приложения А и занесли их в таблицу 2.1:
Таблица 2.1. Основные теплофизические характеристики рабочих сред.
|
Наименование рабочей среды |
Температура, t , о С |
Плотность, с, кг/м 3 |
Теплопроводность, С р , кДж/(кг•К) |
Коэффициент теплопроводности л, Вт/(м•К) |
Коэффициент теплоотдачи а •10 6 м2 /с |
Коэффициент кинематической вязкости н •10 6 м2 /с |
Число Прандтля Pr |
|
|
Вода |
0 |
1000 |
4,215 |
0,561 |
0,133 |
1,79 |
13,46 |
|
|
10 |
1000 |
4,19 |
0,58 |
0,138 |
1,307 |
9,47 |
||
|
90 |
965 |
4,205 |
0,675 |
0,166 |
0,327 |
1,97 |
||
|
Молоко |
10 |
1033 |
3,88 |
0,531 |
0,132 |
2,393 |
18,12 |
|
|
30 |
1024 |
3,94 |
0,553 |
0,137 |
1,3 |
9,49 |
||
|
50 |
1015 |
3,97 |
0,575 |
0,143 |
0,837 |
5,85 |
||
|
60 |
1010 |
3,98 |
0,586 |
0,146 |
0,703 |
4,82 |
||
|
80 |
1000 |
4,0 |
0,608 |
0,152 |
0,57 |
3,75 |
||
Оптимальное значение скорости рабочей среды в каналах между пластинами, м/с:
, (2.8)
где К — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 ·К); ДР — допустимые потери давления, кПа; с р — удельная изобарная теплоемкость, кДж/(кг·К); Дt — перепад температур рабочей среды на входе и выходе, С; с — плотность рабочей среды, кг/м3 ; о — коэффициент общего гидравлического сопротивления межпластинных каналов.
При расчете рекомендуется принимать:
- коэффициент теплопередачи — 1000-3000 Вт/(м 2 ·К);
- коэффициент общего гидравлического сопротивления — 1,5-3;
- допустимые потери давления, равными приведенным в исходных данных значениям.
По тракту обрабатываемого молока во всей пастеризационно-охладительной установке допустимую потерю давления следует распределить по отдельным секциям, используя следующие соотношения:
- кПа;кПа, (2.9)
где ДР 1 , ДР 2 , ДР 3 и ДР 4 — допустимые потери давления по тракту молока в секциях пастеризации, рекуперации, охлаждения холодной и ледяной водой.
Под ДР 2 подразумевают потери давления по одному потоку молока (пастеризованного или поступающего на пастеризацию) в секции рекуперации.
В секции рекуперации:
- для нагреваемой среды
м/с
- для греющей среды
м/с
В секции пастеризации:
- молоко
м/с
- вода
м/с
В секции охлаждения холодной водой:
- молоко
м/с
- вода
м/с
В секции охлаждения ледяной водой:
- молоко
м/с
- вода
м/с
Вычисляем число каналов в пакете:
, (2.10)
где — объемный расход рабочей среды (молока, воды), м 3 /ч;
S — площадь поперечного сечения одного канала, м2 .
Объемный расход молока:
Объемный расход воды: , В секции рекуперации:
- для нагреваемой среды
- для греющей среды
Округляем до целого числа и принимаем m k =2.
В секции пастеризации:
- молоко
- вода
Округляем до целого числа и принимаем m k =2.
В секции охлаждения холодной водой:
- молоко
- вода
Округляем до целого числа и принимаем m k =2.
В секции охлаждения ледяной водой:
- молоко
- вода
Округляем до целого числа и принимаем m k =3.
Используя принятое нами число каналов m k , вычисляем скорость рабочей среды:
(2.11)
В секции рекуперации:
- для нагреваемой среды
- для греющей среды
В секции пастеризации:
- молоко
- вода
В секции охлаждения холодной водой:
- молоко
- вода
В секции охлаждения ледяной водой:
- молоко
- вода
Рассчитываем число Рейнольдса:
, (2.12)
где d Э — эквивалентный диаметр межпластинных каналов, м; н — кинематическая вязкость среды, м2 /с;
В секции рекуперации:
- для нагреваемой среды
- для греющей среды
В секции пастеризации:
- молоко
- вода
В секции охлаждения холодной водой:
- молоко
- вода
В секции охлаждения ледяной водой:
- молоко
- вода
Рассчитываем число Нуссельта:
(2.13)
где a 0 = 0,1 и m =0,73 — коэффициент и показатель степени, принимаемые по [1] в зависимости от типа пластин и числа Re ; Nu и Pr — числа Нуссельта и Прандтля при средней температуре среды; Pr с — число Прандтля при температуре пластины.
Допустимо принять значение при нагревании среды равным 1,0, а при охлаждении — 0,95.
В секции рекуперации:
- для нагреваемой среды
- для греющей среды
В секции пастеризации:
- молоко
- вода
В секции охлаждения холодной водой:
- молоко
- вода
В секции охлаждения ледяной водой:
- молоко
- вода
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи, Вт/(м 2 ·К):
, Вт/(м 2 ·К) (2.14)
где л — теплопроводность среды, Вт/(м·К).
В секции рекуперации:
- для нагреваемой среды
- для греющей среды
В секции пастеризации:
- молоко
- вода
В секции охлаждения холодной водой:
- молоко
- вода
В секции охлаждения ледяной водой:
- молоко
- вода
После определения коэффициентов теплопередачи б 1 и б 2 на обеих сторонах пластины рассчитывают коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 ·К)
, Вт/(м 2 ·К) (2.15)
где д — толщина пластин, м; л =17 Вт/(м·К) — теплопроводность стали, Вт/(м·К); R з =0,0001 м2 ·К / Вт — термическое сопротивление загрязнений пластин.
В секции рекуперации:
В секции пастеризации: , В секции охлаждения холодной водой: , В секции охлаждения ледяной водой: , Результаты расчетов представим в таблице 2.2 , Таблица 2.2. Результаты расчета коэффициента теплопередачи
|
Величина |
греющая среда |
нагреваемая среда |
|||||||
|
Пастеризатор (вода) |
Охладитель 1 (вода) |
Охладитель 2 (вода) |
Рекуператор (молоко) |
Рекуператор (молоко) |
Пастеризатор (молоко) |
Охладитель 1 (молоко) |
Охладитель 2 (молоко) |
||
|
Расход рабочей среды, Q v p , м3 /ч |
2,0 |
||||||||
|
Скорость среды, v гр , м/с |
0,37 |
0,37 |
0,24 |
0,37 |
0,37 |
0,37 |
0,37 |
0,24 |
|
|
Число Рейнольдса Re |
6336,4 |
2583,5 |
750,8 |
3358,2 |
2947,4 |
3767,3 |
1593,8 |
561,6 |
|
|
Число Нусельта, Nu |
45,8 |
50,6 |
31,5 |
51,44 |
52,76 |
54,8 |
45,9 |
29,2 |
|
|
Коэффициэнт теплопередачи, б, Вт/(м·К) |
5553 |
5566 |
3263 |
5484 |
5521 |
6057 |
4789 |
2769 |
|
|
Коэффициэнт теплоотдачи, K, Вт/(м·К) |
1291 |
1223 |
912 |
1267 |
— |
— |
— |
— |
|
2.4 Определение числа пластин
Вычисляем:
1. Тепловой поток, передаваемый в секции (аппарате), Вт:
, (2.14)
где Дt мл — перепад температур по потоку молока в данной секции, С; с мл — плотность молока, кг/м3 ;
В секции рекуперации:
;
В секции пастеризации:
;
В секции охлаждения холодной водой:
;
В секции охлаждения ледяной водой:
;
2. Требуемую площадь поверхности теплообмена, м 2 :
В секции рекуперации: , В секции пастеризации: , В секции охлаждения холодной водой: , В секции охлаждения ледяной водой:
3. Расчетное число пластин , В секции рекуперации: , В секции пастеризации: , В секции охлаждения холодной водой: , В секции охлаждения ледяной водой:
где A 1 — площадь поверхности теплообмена одной пластины, м2 .
4. Число пакетов пластин для трактов рабочих сред с округлением до целого числа:
В секции рекуперации: , Принимаем n=2. , В секции пастеризации: , Принимаем n=1. , В секции охлаждения холодной водой: , Принимаем n=4. , В секции охлаждения ледяной водой: , Принимаем n=2.
2.5 Расчет потерь давления
Потери давления рассчитывают отдельно для каждого тракта молока и воды. Определяем коэффициент общего гидравлического сопротивления:
, (2.15)
где а 1 =11,2 — постоянный коэффициент.
В секции рекуперации:
- для греющей среды
- для нагреваемой среды
В секции пастеризации:
- молоко
- вода
В секции охлаждения холодной водой:
- молоко
- вода
В секции охлаждения ледяной водой:
- молоко
- вода
, (2.16)
где l — приведенная длина канала между пластинами, м; n — принятое число пакетов.
В секции рекуперации:
- для греющей среды
- для нагреваемой среды
В секции пастеризации:
- молоко
- вода
В секции охлаждения холодной водой:
- молоко
- вода
В секции охлаждения ледяной водой:
- молоко
- вода
Полученные результаты представляем в таблице 2.3
Таблица 2.3.
Расчет потерь давления
|
Величина |
греющая среда |
нагреваемая среда |
|||||||
|
Пастеризатор (вода) |
Охладитель 1 (вода) |
Охладитель 2 (вода) |
Рекуператор (молоко) |
Рекуператор (молоко) |
Пастеризатор (молоко) |
Охладитель 1 (молоко) |
Охладитель 2 (молоко) |
||
|
Коэффициэнт общего гидравлического сопротивления, о |
1,26 |
1,57 |
2,14 |
1,47 |
1,52 |
1,43 |
1,77 |
2,3 |
|
|
Потери давления, ДP, кПа |
12,4 |
61,2 |
17,8 |
29,5 |
30,5 |
14,15 |
71,5 |
19,8 |
|
|
Сумарные потери давления по тракту молока, ?Pm, кПа |
170,9 |
||||||||
|
Сумарные потери давления по тракту воды, ?Pв, кПа |
91,4 |
||||||||
Суммарные потери давления по тракту молока: ? ДP мол = 170,9 кПа Суммарные потери давления по тракту воды: ? ДPвод = 91,4 кПа < ДР в =200 кПа.
2.6 Расчет коэффициента эффективности теплообменной установки
Расчет проводим в следующей последовательности:
- определяем полные теплоемкости рабочих сред (молока и воды), Вт/К
- для нагреваемой среды
(2.17)
- для греющей среды
, (2.17а)
где с — плотность воды, кг/м 3 ;
- меньшему из этих произведений присваиваем индекс «М», а
большему — индекс «Б»;
В секции рекуперации полные теплоемкости будут равны:
- для нагреваемой среды
Вт/К
- для греющей среды
- вычисляют отношение полных теплоемкостей и число единиц переноса
(2.18)
, (2.19)
где К — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 К); А — площадь поверхности теплообмена, м2 .
Вычисляем отношение полных теплоемкостей и число единиц переноса для рекуператора:
Коэффициент эффективности рассчитывают для противоточной схемы движения [10].
(2.20)
Вычисляем значение коэффициента эффективности для рекуперации:
Расчетное значение коэффициента эффективности секции рекуперации пастеризационно-охладительной установки практически совпадает с начальным (паспортным) значением коэффициента рекуперации.
В секции пастеризации полные теплоемкости будут равны:
- для нагреваемой среды
Вт/К
- для греющей среды
В секции охлаждения холодной водой:
- для нагреваемой среды
Вт/К
- для греющей среды
В секции охлаждения ледяной водой:
- для нагреваемой среды
Вт/К
- для греющей среды
2.7 Расчёт тепловой изоляции трубопровода и технического оборудования
Тепловая изоляция трубопроводов и технологического оборудования применяется для снижения:
- потерь температур от горячих и холодных поверхностей трубопровода и теплообменного оборудования.
- появления конденсата на холодных поверхностях.
Исходные данные:
- температура окружающей среды t окр ср ? 16°С;
- влажность ?60% ;
- температура точки росы по i-d -диаграмме t р ? 8°С.
Для предотвращения образования конденсата на поверхностях холодных трубопроводов необходимо на них наложить изоляцию. По i-d -диаграмме влажного воздуха (Приложение В) определяется точка росы для температуры помещения с температурой t окр. ср ,°С и влажностью , % (допускаем запас).
Определяем точку росы t р ,°С при = 100%. Наружную температуру изоляции для холодных трубопроводов и теплообменных аппаратов принимаем на 3°С выше температуры точки росы а для горячих 30°С.
В качестве теплоизоляционного материала принимаем минеральную вату с коэффициентом теплопроводности =0,047 (Вт/мК).
Коэффициент теплоотдачи от изоляции к воздуху принимаем б = 10 Вт/м2 •К.
Выбираем диметр трубопровода d , мм.
Критический размер изолируемых поверхностей, м:
(2.21)
где л Вт/м°К коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала.
Использовать данную изоляцию целесообразно при d кр ? d .
Тепловой поток через изоляцию, Вт/м:
(2.22)
где t c 1 -температура стенки трубы, равная температуре жидкости в трубе т.к. считаем, что теплоотдача от жидкости к стенке трубы бесконечна; t c 2 -температура изоляции. Она не должна превышать 50°С.
Тепловой поток от изоляции к окружающей среде:
(2.23)
где d 2 — диаметр изоляции;
Приравниваем тепловые потоки и находим размер изоляции для трубопроводов с горячей водой и горячим молоком, м:
(2.24)
Рассчитываем тепловую изоляцию в секции пастеризации по тракту:
а) молока:
t c 1 = 86,37°С — температура трубы без изоляции
t c 2 = 30°С — температура трубы с использованием изоляции
Рассчитываем диаметр изоляции d 2 :
б) воды:
t c 1 = 94,44°С — температура трубы без изоляции
t c 2 = 30°С — температура трубы с использованием изоляции
Рассчитываем диаметр изоляции d 2 :
Рассчитываем тепловую изоляцию в секции охлаждения холодной водой по тракту:
а) молока:
t c 1 = 30,14°С — температура трубы без изоляции
t c 2 = 30°С — температура трубы с использованием изоляции
Рассчитываем диаметр изоляции d 2 :
Рассчитываем тепловую изоляцию в секции охлаждения ледяной водой по тракту:
а) молока:
t c 1 = 8°С — температура трубы без изоляции
t c 2 = 11°С — температура трубы с использованием изоляции
Рассчитываем диаметр изоляции d 2 :
б) воды:
t c 1 = 1,94°С — температура трубы без изоляции
t c 2 = 11°С — температура трубы с использованием изоляции
Рассчитываем диаметр изоляции d 2 :
2.8 Компоновка оборудования в производственных помещениях
Основное и вспомогательное оборудование следует размещать в помещении в соответствии с принципиальной технологической схемой, в основном по ходу рабочих сред. Рациональное расположение оборудования позволит сократить протяженность соединительных трубопроводов и упростить монтаж.
- между выступающими частями аппаратов не менее 1,0 м;
- вдоль фронта обслуживания, а также между электрическими щитами и оборудованием не менее 1,5 м;
- между оборудованием и стенами не менее 0,7. Допускается не устраивать прохода со стороны, с которой не требуется обслуживание оборудования.
При расположении оборудования необходимо обеспечить возможность его разборки и ремонта. Возле оборудования должны быть предусмотрены площадки, достаточные для размещения отдельных деталей и частей эксплуатируемого оборудования.
Заключение
теплообменник пастеризационный пластинчатый
Произвел расчет основных параметров пластинчатого теплообменника: коэффициентов теплопередачи, оптимальных значений скоростей рабочей среды в каждой из секций, нашел температуры и тепловые напоры, рассчитал числа Рейнольдса, Нуссельта и коэффициент теплоотдачи.
По полученным параметрам подобрал наиболее подходящую схему компоновки для каждой секции с целью обеспечения максимальной эффективности теплообмена.
Произвел расчёт тепловой изоляции горячих и холодных труб с целью обеспечения безопасности на производстве и обеспечения минимальных потерь тепла.
При помощи данной методики расчета можно произвести достаточно точный практический расчет с целью его дальнейшей реализации в производстве.
Список использованных источников
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/plastinchatyiy-teploobmennik-3/
1. Пашинский В.А. Левин М.Л. Антух А.А. Расчет пластинчатого теплообменника; Методические указания. — Мн.: учреждение образования МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2011.
2. Механизация животноводства: Учеб. для с.-х. вузов / Под ред. В.К. Гриба. — Мн.: Ураджай, 1997.
3. Цыганок Т.П., Шаршунов В.А. Практикум по машинному доению коров и обработке молока. — Мн.: Ураджай, 1997.
4. Барановский Н.В. и др. Пластинчатые и спиральные теплообменники / Н.В. Барановский, Л.М. Коваленко, А.Р. Ястребекецкий. М.: Машиностроение, 1973.
5. Брагинец Н.В., Палишкин Д.А. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства. — 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1991.
6. Босин: И.Н. Охлаждение молока на комплексах и фермах. — М.: Колос, 1993.
7. Мельников СВ. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. — 2-е изд. перераб. и доп. — Л.; Агропромиздат. Ленингр.отделение, 1935.
8. Механизация технологических процессов/ Н.В. Белянчиков, И.П. Еелехов, Г.Н. Кожевников, А.К. Тургиев. — М.:Агролромиздат,
9. Митин В.В. Курсовое и дипломное проектирование оборудования предприятий мясной и молочной. промышленности. — М.: Колос, 1992.
10. Промышленные тепломассообменные процессы и установки: Учебник для вузов/ A.M. Балластов, В.А. Горбенко, О.Л. Данилов к др.; Под ред. А.М. Бакластова. — М.:Энергоатомиздат, 1986.
|
Вещество |
t , о С |
с, кг/м 3 |
Ср, кДж/(кг•К) |
л, Вт/(м•К) |
а •10 6 м2 /с |
н •10 6 м2 /с |
Pr |
|
|
Вода |
0 |
1000 |
4,215 |
0,561 |
0,133 |
1,79 |
13,46 |
|
|
10 |
1000 |
4,19 |
0,58 |
0,138 |
1,307 |
9,47 |
||
|
20 |
1000 |
4,18 |
0,598 |
0,143 |
1,003 |
7,01 |
||
|
30 |
995 |
4,18 |
0,616 |
0,148 |
0,802 |
5,41 |
||
|
40 |
993 |
4,18 |
0,631 |
0,152 |
0,658 |
4,33 |
||
|
50 |
988 |
4,18 |
0,644 |
0,156 |
0,554 |
3,55 |
||
|
60 |
983 |
4,18 |
0,655 |
0,159 |
0,475 |
2,98 |
||
|
70 |
978 |
4,19 |
0,663 |
0,162 |
0,413 |
2,55 |
||
|
80 |
972 |
4,195 |
0,67 |
0,164 |
0,365 |
2,22 |
||
|
90 |
965 |
4,205 |
0,675 |
0,166 |
0,327 |
1,97 |
||
|
100 |
958 |
4,215 |
0,679 |
0,168 |
0,295 |
1,75 |
||
|
Молоко |
0 |
1040 |
3,85 |
0,52 |
0,13 |
2,98 |
22,92 |
|
|
10 |
1033 |
3,88 |
0,531 |
0,132 |
2,393 |
18,12 |
||
|
20 |
1028 |
3,94 |
0,542 |
0,134 |
1,74 |
12,99 |
||
|
30 |
1024 |
3,94 |
0,553 |
0,137 |
1,3 |
9,49 |
||
|
40 |
1020 |
3,96 |
0,564 |
0,14 |
1,02 |
7,29 |
||
|
50 |
1015 |
3,97 |
0,575 |
0,143 |
0,837 |
5,85 |
||
|
60 |
1010 |
3,98 |
0,586 |
0,146 |
0,703 |
4,82 |
||
|
70 |
1005 |
3,99 |
0,597 |
0,149 |
0,617 |
4,14 |
||
|
80 |
1000 |
4,0 |
0,608 |
0,152 |
0,57 |
3,75 |
||
|
90 |
993 |
4,0 |
0,619 |
0,156 |
0,55 |
3,53 |
||
