Пастеризационно-охладительная установка ОПУ-2М для пастеризации молока

                            Содержание.

                                                                                                                                                      

Введение………………………………………………………………………………………….4

1.Общая схема пастеризационно – охладительной установки и особенности конструиро-            

вания пластинчатых теплообменников……………………………………………………………….5

1. Принцип конструирования, особенности и классификация пластинчатых

Теплообменников………………………………………………………………………………………..5

2. Структура и основные схемы компоновки многопакетных пластинчатых аппаратов………..8
2. Расчёт комбинированного пластинчатого аппарата для пастеризации и охлаждения

          Молока……………………………………………………………………………………………..9

1. Тепловые балансы, определение недостающих начальных и конечных

          температур  теплоносителей. Определение тепловых нагрузок………………………………..11

2. Определение средних температурных напоров…………………………………………………14
3. Выбор скоростей продукта и рабочих жидкостей………………………………………………15
4. Определение теплофизических характеристик молока и рабочих жидкостей, расчёт

 режимов движения………………………………………………………………………………16

5. Расчёт коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи………………………………………….18
6. Расчёт рабочих поверхностей, числа пластин и числа пакетов. Компоновка

         секций  в аппарате. Поверочный расчёт………………………………………………………….21    

7. Расчёт гидравлического сопротивления теплообменника…………………………………… .27
8. Конструктивный расчёт…………………………………………………………………………..28
9. Список литературы……………………………………………………………………………….31 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

         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 м², работающие при давлении до 1,0Мн/м² и температуре от минус 20  до плюс 140⁰С, 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общая схема пастеризационно–охладительной установки  и особенности конструирования пластинчатых теплообменников.

Современные пластинчатые пастеризационно  – охладительные установки представляют собой сложные в техническом  отношении комплексы, включающие пластинчатый аппарат, необходимое вспомогательное оборудование и средства автоматизации, обеспечивающие контроль и регулирование работы установки в целом. Серийно выпускаемые охладительные пастеризационные установки различных типов отличаются в основном различной производительностью. В отношении же сочетания отдельных частей установок , состава вспомогательного оборудования и его взаимодействия с пластинчатым аппаратом эти установки имеют много общего, если они имеют одинаковое технологическое назначение. Так, например, для пастеризации молока и сливок используют установки типа      ОПУ- 1(2, 3М, 5М, 10, 15) соответственно производительностью 1000 л/час (2000, 3000, 5000, 10000, 15000). Аналогичные установки работают в линиях производства кисломолочных продуктов и пастеризации молока.

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.

 

Рис. 1 Схема пластинчатого аппарата.

Рама теплообменника (Рис. 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 (Рис. 2) 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.

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 ÷ 2 ⁰С), 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 ⁰С. 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.

 

 

 

1.2.Структура и основные  схемы компоновки многопакетных пластинчатых аппаратов.

      Элементом схемы  сложного теплообменника является  канал между двумя соседними  пластинами, условно изображаемый на схемах отрезком прямой линии. Жидкость, входящая в  аппарат, попадает, прежде всего, в продольный коллектор, по которому она проходит до ближайшей пластины с заглушенным угловым отверстием. Из коллектора жидкость распределяется по нескольким параллельным каналам. Совокупность нескольких каналов, по которым данная жидкость течет в одном направлении, называется пакетом.

Пакет представляет собой гидравлический элемент аппарата. Общее гидравлическое сопротивление рабочей части аппарата равно сумме гидравлических сопротивлений пакетов и при одинаковых пакетах и равных сопротивлениях в них будет величиной, кратной сопротивлению одного пакета.

  Пакет всегда ограничен пластиной,  имеющей неполное число угловых отверстий (менее 4). Такие пластины называются граничными.

   По выходу из первого  пакета жидкость попадает в  противоположный коллекторный канал  и продвигается по нему вдоль  аппарата до очередной граничной пластины, после чего распределяется по каналам второго пакета. Во втором пакете жидкость движется в направлении, противоположном её движению в первом пакете. Теплоноситель, движение которого обычно обозначают пунктирной линией, поступает в аппарат, как правило, с противоположной стороны так, чтобы в теплообменнике был общий противоток, проходит в свой коллекторный канал и движется затем в межпластинных каналах, смежных с каналами для продукта.

    Компоновка каналов для теплоносителя и рабочей жидкости может осуществляться в трёх вариантах:

1. Каналы для рабочей жидкости скомпонованы одинаково с каналами для продукта. Такую компоновку теплообменника называют симметричной (рис.3, а). При симметричной компоновке рабочая жидкость проходит последовательно такое же число пакетов, как и продукт.
2. Все каналы для рабочей жидкости соединены параллельно и образуют один общий пакет, охватывающий зону всех пакетов для продукта (рис.3, б). Особенностью этой компоновки является то, что при ней начальная температура тепло – или хладоносителя для всех пакетов со стороны продукта одинакова.
3. Число пакетов со стороны рабочей жидкости неодинаково с числом пакетов со стороны продукта (рис.3, в).

При разработке схем пластинчатых теплообменников  компоновку аппарата часто условно  обозначают дробью. В числителе её стоит сумма цифр, число которых  показывает количество последовательно соединённых пакетов по тракту продукта, а значение каждой из цифр – количество параллельных межпластинных каналов в пакете (по ходу движения продукта на схеме). В знаменателе дроби стоит сумма цифр, обозначающих число пакетов и каналов в них по тракту движения рабочей жидкости. Обозначения такого вида называют формулами компоновки. Для схем, приведенных на рис.4, формулы компоновки будут следующими:

                                                 

 

продукт

теплоноситель

 

 

                                                                                                                                      продукт

                                                                                                                           теплоноситель