Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Декабря 2014 в 10:15, курсовая работа
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.
Технические характеристики пластин П-1:
коэффициент теплопроводности материала пластины λст=17 Вт/м0С
2.2. Расчет температур молока и воды в пастеризационно-охладительной установке
Секция рекуперации тепла
Температура сырого молока в конце секции рекуперации тепла (при входе в секцию пастеризации) по формуле
Температура пастеризованного молока после секции рекуперации (при входе в секцию охлаждения водой)
Средний температурный напор в секции рекуперации при характерной для нее постоянной разности температур
Тогда симплекс
Секция пастеризации
Температура горячей воды при выходе из секции пастеризации молока из условий баланса тепла
Средний температурный напор при
и
Тогда
Секция охлаждения водой
Температуру холодной воды, выходящей из водяной секции, определяем по формуле
Средний температурный напор при
и
Тогда симплекс
Секция охлаждения ледяной водой
Температура ледяной воды на выходе из аппарата
Средний температурный напор для секции охлаждения ледяной водой при
и
Тогда симплекс
Для условий работы данного аппарата целесообразно определить лишь максимально допустимые скорости в секциях для движения продукта. Гидравлические сопротивления по стороне движения рабочих сред малы, так как мала длина соответствующих трактов.
Это позволяет выбрать скорости рабочих сред из условий соблюдений приемлемой кратности по отношению к молоку, причем при наличии условий циркуляции и повторного использования можно выбирать большие значения.
Предварительно задаемся вспомогательными величинами:
Ожидаемый коэффициент теплоотдачи молока ориентировочно – αм=5000 Вт/м20С.
Средняя температура стенки
в секции рекуперации
(2.11)
В секции пастеризации
В секции водяного охлаждения
В секции охлаждения ледяной водой
Коэффициент общего гидравлического сопротивления:
в секции рекуперации ζр=1,6
В секции пастеризации ζр=1,6
В секции водяного охлаждения ζр=1,7
В секции охлаждения ледяной водой ζр=2,35
Используя эти данные, определим максимально допустимые скорости движения молока:
в секции рекуперации
(2.12)
В секции пастеризации
В секции водяного охлаждения
В секции охлаждения ледяной водой
Полученные значения скорости для секций почти совпадают между собой. Наличие значительной разницы свидетельствовало бы об ошибке в вычислении или неправильном распределении допустимых гидравлических сопротивлений.
Объемная производительность аппарата
(2.13)
Определяем число каналов в пакете, приняв
Так как число каналов в пакете не может быть дробным, округляем до m=1
Уточняем в связи с этим величину скорости потока молока:
Скорость холодной воды принимаем равной скорости молока
Скорость циркулирующей горячей воды и ледяной воды принимаем
Число Pr, кинематическую вязкость и теплопроводность продукта и рабочих жидкостей определяем при средних температурах жидкостей, пользуясь справочными данными.
Секция рекуперации тепла
Средняя температура сырого молока (сторона нагревания)
Средняя температура пастеризованного молока (сторона охлаждения)
Секция пастеризации
Средняя температура горячей воды (сторона охлаждения)
Средняя температура молока (сторона нагревания)
Секция охлаждения молока водой
Средняя температура холодной воды (сторона нагревания)
Средняя температура молока (сторона охлаждения)
Секция охлаждения молока ледяной водой
Средняя температура ледяной воды (сторона нагревания)
Средняя температура молока (сторона охлаждения)
При средних температурах выписываем теплофизические характеристики молока (воды) из приложения В в таблицу 1 и 2.
Таблица 2.1 – Теплофизические свойства воды при средних температурах
Вода | |||
пастеризатор |
охладитель 1 |
охладитель 2 | |
tср= |
87,3 |
14,7 |
2,6 |
ρ= |
966,89 |
1000 |
1000 |
λ= |
0,67365 |
0,589 |
0,566 |
ϑ= |
0,000000355 |
0,000001146 |
0,00000169 |
a= |
0,000000166 |
0,00000014 |
0,000000134 |
Pr= |
2,0375 |
8,31 |
12,46 |
Cp= |
4202 |
4185 |
4212 |
Таблица 2.2 – Теплофизические свойства молока при средних температурах
Молоко | |||||
рекуператор |
пастеризатор |
охладитель 1 |
охладитель 2 | ||
tср= |
58 |
52 |
82,3 |
20,7 |
9,0 |
ρ= |
1010 |
1014 |
998,6 |
1027 |
1034 |
λ= |
0,584 |
0,577 |
0,61 |
0,543 |
0,53 |
ϑ= |
0,00000073 |
0,00000081 |
0,000000566 |
0,000001627 |
0,00000245 |
a= |
0,000000145 |
0,000000144 |
0,000000153 |
0,000000134 |
0,000000132 |
Pr= |
5,03 |
5,64 |
3,71 |
12,75 |
18,3 |
Cp= |
3978 |
3972 |
4000 |
3940 |
3880 |
Число Рейнольдса вычисляем по вязкости при средних температурах жидкостей в каждой секции
Секция рекуперации тепла
Для холодного молока
Для горячего молока
Секция пастеризации
Для молока
Для горячей воды
Секция охлаждения водой
Для молока
Для горячей воды
Секция охлаждения ледяной водой
Для молока
Для горячей воды
Для определения коэффициента α1 и α2 пользуемся формулами как для пластин типа П-2:
Число Нуссельта:
где a0 и m – коэффициент и показатель степени, принимаемые по таблице 2.3 в зависимости от типа пластин и числа Re; Nu и Pr – числа Нуссельта и Прандтля при средней температуре среды; Prс – число Прандтля при температуре пластины.
Таблица 2.3 – Коэффициенты a0,a1 и показатель степени m
Тип пластин |
Re |
a0 |
m |
a1 |
АДМ |
от 100 до 30000 |
0,109 |
0,65 |
11,2 |
П-1, П-2 |
от 100 до 30000 |
0,1 |
0,7 |
11,2 |
0,3 |
от 100 до 30000 |
0,1 |
0,73 |
19,3 |
0,5Е |
от 50 до 20000 |
0,135 |
0,73 |
22,4 |
или
Отношение может быть принято в среднем для всех секций:
На стороне нагревания 1,05;
На стороне охлаждения 0,95.
Секция рекуперации тепла
Для стороны нагревания сырого молока
Для горячего молока
Коэффициент теплопередачи с учетом термического сопротивления стенки толщиной 1,2 мм
(2.18)
Секция пастеризации
Для стороны нагревания молока
Для стороны охлаждения горячей воды
Коэффициент теплопередачи
Секция охлаждения водой
Для стороны нагревания воды