Тепловой баланс процесса охлаждения и расчет охладителей - Механизация первичной обработки молока

Тепловой поток, отбираемый хладоносителем от молока, определяется по формуле:

, (1)

Где

Qм - подача молока, кг/с;

См - теплоемкость молока, Дж/ кг-град;

- начальная и конечная температуры молока, соответственно.

Если пренебречь потерями тепла в окружающую среду, то это же количество теплоты приобретает хладагент

, (2)

Где

Qх - подача хладагента, кг/с;

Сх - его теплоемкость, Дж/ кг. град;

- конечная и начальная температуры хладагента, соответственно.

Процесс охлаждения в пластинчатых охладителях идет непрерывно, т. е. подача молока и хладагента осуществляется непрерывно. Но в зависимости от температурного режима охлаждающей жидкости требуется больше, чем охлаждаемой. Отношение расхода хладагента к расходу охлаждаемой жидкости называют коэффициентом кратности расхода хладагента

(3)

.

Подставив (3) в уравнение (2) и приравняв (1) и (2), можно определить коэффициент кратности

. (4)

Практикой установлено, что значение Kk для водяных секций охладителей находится в пределах 2,5...3, для рассольных - 1,5...2,5.

Если охладитель двухсекционный (водяной и рассольный), то общий поток тепла от молока к хладагентам

,

Где

- поток тепла, получаемого водой, Вт;

- поток тепла, получаемого рассолом, Вт.

Эти потоки определяются аналогично зависимости (2).

Поток тепла, проходящий через стенки охладителя, можно выразить уравнением Ньютона

Вт, (5)

Где

K - коэффициент теплопередачи через плоскую стенку, Вт/м2-град;

F - общая теплообменная поверхность;

Дtcp - средний градиент температур между теплообменными средами.

Приравняв (1) и (5), можно определить общую теплообменную поверхность

, м2.

Средний градиент температур или температурный напор определяется как среднее логарифмическое

,

Где и - максимальный и минимальный температурные напоры между теплообменными жидкостями, обычно как для прямотока, так и для противотока максимальный температурный напор наблюдается в начале охлаждения молока, а минимальный - в конце. В противоточных охладителях средний температурный напор всегда выше, чем в прямоточных.

Если, то средний температурный напор можно определить как среднее арифметическое с погрешностью в большую сторону, не превышающей 3 %.

.

Коэффициент теплопередачи зависит от многих факторов (температуры теплообменных жидкостей, конструкции теплообменника, условия течения жидкостей и т. п.) и в каждом конкретном случае определяется экспериментально. Имеется ряд экспериментальных зависимостей для его определения.

Ориентировочно можно принять, что при передаче от воды к воде

K 1000 ккал/м2.ч. град = 4,18 МДж /м2.ч. град.

Число рабочих пластин в секции (теплообменных поверхностей)

,

Где - площадь рабочей поверхности одной пластины.

Чтобы молоко успело охладиться до заданной температуры, оно должно находиться в охладителе определенное время. За это время оно отдает количество тепла, определяемого формулой Ньютона:

Дж. (6)

Это же количество тепла можно представить как необходимое для охлаждения молока, находящегося одновременно в охладителе (количество каналов для молока Zпл / 2)

, (7)

Где

- толщина зазора, по которому протекает молоко в охладителе;

- рабочая площадь пластины

,

Где

B -- ширина пластины;

H - высота пластины.

Приравняв формулы (6) и (7), определим время нахождения молока в охладителе

. (8)

Это же время можно определить по скорости движения молока в охладителе

. (9)

Приравняв (8) и (9), определим скорость движения молока в охладителе

.

Производительность охладителя

кг/с, (10)

Поскольку hb = fпл.

Пользуясь приведенными формулами, по заданной производительности можно определить параметры охладителя.

Уравнение (10) можно было получить из (1) и (5).

Если охладитель многосекционный (водяные секции, рассольные), расчет производится для каждой секции отдельно. При этом конечная температура предыдущей секции является начальной для последующей.

Похожие статьи




Тепловой баланс процесса охлаждения и расчет охладителей - Механизация первичной обработки молока

Предыдущая | Следующая