Пастеризационно-охладительная установка ОПУ-2М для пастеризации молока

Температура горячей воды на выходе из второго пакета:

t_гв² =t_гв^н – δt₁ = 79 – 0,874 = 78,126⁰С                                                                                                 (37)

Для более холодного теплоносителя (молока) изменение температуры δt₂

δt₂ = (t_гв^н – t₁) (W₁ / W₂) · Z = (79 – 72,93) · 4,34 · 0.144 = 3,79 ⁰C                                                  (38)

Температура молока на выходе из первого  пакета

t_пр² = t₁ + δt₂ = 72,93 + 3,79 = 76,72 ⁰С

 

 

 

 

 

2.7 Расчёт гидравлического сопротивления теплообменника

Секция регенерации теплоты (I)

Для потока сырого продукта при Re = 1569,54

                                                                                ₍₄₁₎                 

Гидравлическое сопротивление  секции со стороны сырого молока

Па,                          (42)

где  L_п – приведённая длина одного канала, м;

d_э – эквивалентный диаметр канала, м;

ξ – коэффициент гидравлического  сопротивления единицы длины  канала.

Для потока пастеризованного молока при Re = 2438,7

.

Гидравлическое сопротивление секции со стороны пастеризованного молока

Па.

Секция пастеризации (II)

Для потока пастеризованного молока при Re = 2176,4

.

Гидравлическое сопротивление секции

Па.

Секция водяного охлаждения (III)

Для потока молока при Re = 1193,8

.

Гидравлическое сопротивление  секции

Па.

 Секция рассольного  охлаждения (IV) .

Для потока молока при Re =659,2

.

Гидравлическое сопротивление  секции

Па                                                                                                          (43)

Общее сопротивление теплообменника по линии движения продукта

∆Р = ∆Р_рег,1 + ∆Р_рег,2 + ∆Р_п+∆Р_в.охл + ∆Р_рох

∆Р =22309,27+19585,9+13548,8+8027,2+18733,8=82204,97 Па

 

2.8 Конструктивный расчёт

Общее число пластин

Общее число  пластин определяется компоновочной  схемой установки и рассчитывается по выражению:

,

где  n_рег, n_п, n_ох – число рядовых пластин в секциях регенерации, пастеризации и охлаждения соответственно;

n_к и n_гр – число концевых и граничных пластин.

 

.

Расчёт диаметра штанг

Допустимое  напряжение материала

Па.                                                                                     (44)

Принимаем давление рабочей среды в аппарате P = 0.3 МПа и определяем расчётную силу от этого давления

Н.

Принимаем ширину прокладки b = 15 мм, тогда средняя длина уплотняемой поверхности равна:

    м.                                 (45)

Расчётная сила осевого сжатия прокладки:

Н.

Расстояние  между опорами, без учёта толщин стоек и межсекционных плит:

м.                                                                                 (46)

Вес пластин  G_пл и жидкости G_ж в межпластинных каналах:

Равномерно  распределённая нагрузка:

Н/м.                                                   (47)

 

Изгибающий момент:

Н м.                                                                            (48)

Расчётное растягивающее усилие в штангах:  Н.

Диаметр штанги d_шт:

м.

Расчёт толщины опорных стоек  и межсекционных плит

Ширина и длина плит:

м,

м.

Коэффициент ослабления стоек отверстиями:

Принимаем φ₀ = 1.

Давление, обусловленное растягивающим  усилием:

Па.                                           (49)

Толщина опорных стоек (межсекционных  плит):

материал стоек (плит) чугун СЧ 12-28;

предел σ_в = 120*10⁶ Па и запас n_в = 4 прочности [6],

допустимое напряжение материала

Па;                                                           (50)

толщина опорных стоек δ

м,

где K₁=f · (L₁/B₁) [6], поскольку L₁/B₁ = 1.04/0.335 = 3.1 для прямоугольных плоских стенок, жёстко закрепленных по периметру, принимаем K₁ = 0,5

 

 

Общая длина пластинчатого аппарата

м.                                     (51)

Длина штанг

м.

Расчет выдерживателя

В пастеризационно - охладительной установке серии  АПП – 5 используем трубчатый выдерживатель  большого диаметра (160 мм).

d_в = 0.16 м

Необходимое время выдерживания продукта [1]:

τ = exp (36.84 – 0.48 · t_п) = exp (36.84 – 0.48 · 72) = 9.78 с

Площадь поперечного сечения трубчатого выдерживателя:

S_в = 0.785 · d_в² = 0.785 · 0.16² = 0.02 м²

Общая длина  выдерживателя [1]:

L_в = {1 + (2 · λ)^0.5} · τ · V_м / S_в = 1.25 · 9.78 · 0.0014 / 0.02 = 0.84 м

где V_м – объемная производительность аппарата, м³/с;

      λ – коэффициент трения;

      {1 + (2 · λ)^0.5} – поправка, зависящая от критерия Рейнольдса и изменяющаяся в пределах 1.3 ÷ 1.19 при Re = 2500 ÷ 10000 [1],

принимаем {1 + (2 · λ)^0.5} = 1.25

V_пр = G_пр / (ρ_пр · 3600) = 2000 / 1008 · 3600 = 0.0014 м³/с

Принимаем 1 трубу длиной L_в = 1 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    Список литературы.

 

1. Барановский Н.В. Пластинчатые теплообменники пищевой промышленности. М.: Машгиз, 1962. – 325 с.

2. Иоффе и. Л. Проектирование  процессов и аппаратов химической технологии – Л.: Химия, 1991. -352с.

 3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия , 1987. -576с.

4. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры / Лащинский А.А., Толчинский А.Р. – 2- е изд., перераб. И доп. – Л: Машиностроение, 1970. – 752с.

5. Методы расчёта процессов и  аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учебное пособие для вузов / Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М., Курочкина М.И.СПб: Химия, 1993 . -496с.

6 .Основы конструирования и проектирование промышленных аппаратов: Учебное пособие для вузов / Ю.А. Комиссаров, Л.С. Гордеев, Д.П.Вент. – М.: Химия,1997.- 368с.

7. Пластинчатые теплообменники пищевой промышленности: Учеб. Пособие / В.Н. Исаев, Е.В. Гусев; Под ред. В. Я. Лебедева. Иван. гос. хим. – технол. академия; Иваново, 1997. – 96с.