Выполнить расчет пластинчатой пастеризационно-охладительной установки производительностью М л/ч

1. Определяем среднюю разность температур в секциях.
а) Секция регенерации
Температура сырого молока в конце секции регенерации по формуле
= 10+0,82*(76-10) = 64,1 ºС
Температура пастеризованного молока после секции регенерации
= 10+(76-64,1) = 21,9 ºС
Разность температур в секции регенерации
= 76-64,1 = 11,9 ºС
б) Секция пастеризации
Из баланса теплоты температура горячей йоды при выходе из секции пастеризация
= 80-3850*(76-64,1)/(4187*4) = 77 ºС
= 76-64,1 = 11,9 ºС
= 80-76 = 4 ºС
= (11,9-4)/(2,3*lg(2,98)) = 7,24
Средняя логарифмическая разность температур составит
= (11,9-4)/(2,3*lg(2,98)) = 7,24 ºС
в) Секция охлаждения водой
Температуру холодной воды, выходящей из водяной секции, рассчитаем по формуле
= 11+3875*(21,9-14)/(4187*2) = 14,7 ºС
= 21,9-14,7 = 7,2 ºС
= 14-11 = 3 ºС
= 7,2/3 = 2,4
Средняя логарифмическая разность температур в секции охлаждения водой
= (7,2-3)/(2,3*lg(2,4)) = 4,8 ºС
г) Секция охлаждения ледяной водой
Температура ледяной воды на выходе из аппарата
= 0+3869*(14-5)/(4200*2) = 4,1 ºС
= 14-4,1 = 9,9 ºС
= 5-0 = 5 ºС
= 9,9/5 = 1,98
Средняя разность температур в секции охлаждения ледяной водой
= (9,9-5)/(2,3*lg(1,98)) = 7,2 ºС
2. Скорость потоков в секциях задана в условиях задачи.
3. Определяем теплофизические характеристики молока и рабочих жидкостей.
а) Секция регенерации теплоты
Определяем среднюю температуру сырого молока в секции (сторона нагревания)
= 0,5*(10+64,1) = 37,1 ºС
Определяем среднюю температуру пастеризованного молока (сторона охлаждения)
= 0,5*(76+21,9) = 49 ºС
б) Секции пастеризации ’
Определяем среднюю температуру горячей воды (сторона охлаждения)
= 0,5*(76+80) = 78 ºС
Определяем среднюю температуру молока (сторона нагревания)
= 78-7,24 = 70,8 ºС
Секция охлаждения молока водой
Определяем среднюю температуру холодной воды (сторона нагревания)
= 0,5*(14,7+11) = 12,9 ºС
Определяем среднюю температуру молока (сторона охлаждения)
= 0,5*(12,9+4,8) = 8,9 ºС
Секция охлаждения молока ледяной водой
Определяем среднюю температуру ледяной воды (сторона нагревания)
= 0,5*(0+4,1) = 2,1 ºС
Определяем среднюю температуру молока (сторона охлаждения)
= 0,5*(14+5) = 9,5 ºС
Для дальнейших расчетов параметры молока при средних температурах берем по справочным данным.
4 . Вычисляем числа Рейнольдса
а) Секция регенерации теплоты
Для холодного молока Re = 0,37*0,0056*1023/0,00125 = 1696
Для горячего молока Re = 0,37*0,0056*1017/0,00094 = 2242
б) Секция пастеризации
Для молока Re = 0,37*0,0056*1005/0,00063 = 3305
Для горячей воды Re = 0,37*0,0056*973/0,00037 = 5449
б) Секции охлаждения к одой
Для молока Re = 0,37*0,0056*1031/0,00228 = 937
Для воды Re = 0,32*0,0056*1000/0,00135 = 1327
г) Секция охлаждения ледяной водой
Для молока Re = 0,37*0,0056*1032/0,00282 = 758
Для ледяной воды Re = 0,32*0,0056*1000/0,00171 = 1048
5 Определяем коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи.
Коэффициенты теплоотдачи α1 и α2 для пластин П-2 рассчитаем по формуле
а) Секция регенерации теплоты
При охлаждении пастеризованного молока
α1 = 0,1*0,513*2242^0,7*7,12^0,43/0,0056 = 4720 Вт/м2.К
При нагревании сырого молока
α2 = 0,1*0,502*1696^0,7*9,47^0,43/0,0056 = 4295 Вт/м2.К
Коэффициент теплопередачи рассчитаем с учетом отложений на пластинах при коэффициенте использования φ=0,9:
Кр = 0,9/(1/4720+0,0012/16+1/4295) = 1732 Вт/м2.К
б) Секция пастеризации молока
При охлаждении горячей воды
α1 = 0,1*0,673*5449^0,7*2,3^0,43/0,0056 = 7092 Вт/м2.К
При нагревании молока
α2 = 0,1*0,525*3305^0,7*4,62^0,43/0,0056 = 5262 Вт/м2.К
Коэффициент теплопередачи с учетом отложений на пластинах при коэффициенте использования поверхности φ=0,85
Кп = 0,85/(1/7092+0,0012/16+1/5262) = 2093 Вт/м2.К
в) Секция охлаждения молока водой
При охлаждении молока
α1 = 0,1*0,49*937^0,7*18^0,43/0,0056 = 3647 Вт/м2.К
При нагревании воды
α2 = 0,1*0,572*1327^0,7*9,85^0,43/0,0056 = 4192 Вт/м2.К
Коэффициент теплопередачи
Кв = 1/(1/3647+0,0012/16+1/4192) = 1701 Вт/м2.К
г) Секция охлаждения молока ледяной водой
При охлаждении молока
α1 = 0,1*0,487*758^0,7*26,1^0,43/0,0056 = 3667 Вт/м2.К
При нагреванин воды
α 2= 0,1*0,555*1048^0,7*12,96^0,43/0,0056 = 3880 Вт/м2.К
Коэффициент теплопередачи
Кл = 1/(1/3667+0,0012/16+1/3880) = 1652 Вт/м2.К
6