Технологии производства сыра с низкой температурой второго нагревания

где    λ- теплопроводность воды при 19,6ºС, равна 0,65 Вт/м;

        l - ширина рубашки,м.

      

=0,65/0,3*1361,4=2949,7 Вт/м .

      Коэффициент теплопередачи

      К=l/(1/

+l/2900+l/ ),

где    α - коэффициент теплоотдачи со стороны молока, Вт/м ;

        l/2900 - термическое сопротивление стенки трубы и слоя                   загрязнений, Вт/м ;

        - коэффициент теплоотдачи со стороны рубашки Вт/ м .

      К= l / ( l /1819+ l /2900+ l /2949,7)=810 Вт/м

. 

      Тепловая  нагрузка процесса:

      Q

=G -t ), Вт,

где G - производительность по молоку, кг/сут;

      c - теплоемкость молока, 3956,5 Дж/кг ;

       t и t - конечная и начальная температуры теплоносителя, ºС.

      Q=13200*3956,5(38-25)=514345000 Дж/ч=142873,61 Вт.

      Определим расход воды:

      G

=Q/c t -t ),

где    Q - тепловая нагрузка процесса, Вт;

      с - теплоемкость воды, 4180 Дж/кг ;

      t и t - конечная и начальная температуры теплоносителя, °С.

      G

=142873,61/4180*(38-25)=2,63 кг/с.

      Необходимая поверхность теплообмена:

      F= Q / K

 где    Q - тепловая нагрузка процесса, Вт;

       K - коэффициент теплопередачи, Вт/м²;

        - средняя разность температур,ºС.

      F=142873,61/810*19,6=1,5 м².

        Действительная поверхность теплообмена:

      S=(

,

где     D - внутренний диаметр аппарата, м;

      h - высота рубашки, 0,5H =1 м;

      R - радиус  аппарата, м.

      S=(3,14*19,1*1)+(3,14*0,95)=1,539 м².

      Принимаем  аппарат высотой  H=0,7 м, объемом  V=2,0 м . Аппарат снабжен мешалкой. Мощность мешалки  N=895,5 Вт, установочная мощность двигателя  N =1600 Вт, площадь поверхности теплообмена 1,5 м . 
 

      7.1.5 Механический расчет аппарата 

      Материал  корпуса, крышки рубашки – сталь  нержавеющая 12Х18H10Т.

      Расчет  толщины обечайки корпуса:

      S

=D /(2 +P )+C ,

где   D - внутренний диаметр аппарата, м;

      Р - внутреннее давление, 0,07 МПа;

       коэффициент прочности сварных  швов сырной ванны, равен 1;

       - допустимое  напряжение, 147 МПа;

      C - запас на коррозию, 0,002 м.

      S

= 1,9*0,07/(2*1*147+0,1)+0,002=2,45*10^-3 м.

      Должно  выполнятся условие:

      (S

- C )/D < 0,1.

      Условие выполняется.

      Допускаемое избыточное давление:

      P

=2 φ*(S_p-C )*10^-3 /(D +(S -C )*10^-3,

где      - допустимое напряжение, 147 МПа;

           φ - коэффициент прочности сварных швов сырозернителя;                                                                                                                                                                           

          C - запас на коррозию, 0,002 м;

          S - толщина обечайки корпуса, 2,45*10^-3 м;

         D - внутренний диаметр аппарата, м.

      P

=2*147*1*(2,45-2)*10^-3/(1,9+(2,45-2)*10^-3)=0,07 МПа.

      Расчет  толщины днища корпуса:

      S

=(D ,

где      Р -  внутреннее давление, 0,07 МПа;

        - допустимое напряжение, 147 МПа;

      β - коэффициент, для нержавеющей стали, равен 1,32;

      C - запас на коррозию, 0,002 м.

      S

= (1,9*0,07(2*147)*1,32+0,002)= 2,6*10^-3 м.

      Должно  выполняться условие:

      (S

-C_k)/D_вн <0,125,

где     S - толщина днища корпуса, м;

      C - запас на коррозию, 0,002 м;

      D - внутренний диаметр аппарата, м.

      2,6*10^-3-2*10^-3/1,9=0,0006 <0,125.

      Условие выполняется.

      Принимаем  аппарат высотой  H=0,7 м, объемом  V=2,0 м . Аппарат снабжен мешалкой. Мощность мешалки  N=895,5 Вт, установочная мощность двигателя  N =1600 Вт, площадь поверхности теплообмена 1,5 м . 

2. Расчет  пластинчатого теплообменника

 

      Установка пастеризационно-охладительная пластинчатая ОП2-У600 предназначена для тепловой обработки молока при производстве кисло-молочных продуктов. Пластинчатый аппарат смонтирован на станине 1, установленной на ножке 8, и имеет четыре секции: регенерации 3 и 4, пастеризации 2 и нагрева 5. Секции собраны из теплообменных рифленых пластин 10 из листовой нержавеющей стали. Каждая секция отделена от другой разделительной плитой 9.

       Герметичность в аппарате создается  за счет поджатия пластин зажимным устройством 7, установленным на нажимной плите 6. 

      Техническая характеристика установки ОП2-У600 

Производительность, л/ч                                                                                   5000

Температура молока, ºС:                                                                          

 поступающего  в аппарат                                                                                  5..10

 пастеризации                                                                                                 90…95

 охлаждения                                                                                                    22…50

Время выдержки при температуре пастеризации, с                              300…340

Коэффициент регенерации, %                                                                             87

Вид теплоносителя:

 первичный                                                                                                           пар

 вторичный                                                                                            горячая вода

Давление  пара в магистрали, МПа                                                                  0,3

Расход пара,  кг/ч                                                                                       112…186

Температура горячей  воды,^оС                                                                     93…98

Рабочее    давление в аппарате, МПа                                                                  0,3

Поверхность теплообмена пластины, м²                                                          0,2         

Число пластин в секциях, шт.:

          регенерации                                                                                                  46

          регенерации                                                                                                18

          пастеризации                                                                                               38

         нагрева                                                                                                           9

Общее число пластин в аппарате, шт                                                                111

Потребление за час работы:

 пара, кг                                                                                                                   86

 электроэнергии, кВт                                                                                          12,0

Мощность  установленных электродвигателей, кВт                                       13,0

Площадь, занимаемая    установкой, м²                                                               18

Габаритные  размеры, мм                                                                 2100^х700^х1450

Масса, кг                                                                                                               950 
 
 

      7.2.1 Определение начальных и конечных температур 

      1 Секция регенерации тепла

      Температуру сырого молока после секции регенерации (при входе в секцию пастеризации) определяют по формуле:

      

С.

        Температура пастеризованного молока  после секции регенерации (при входе в секцию охлаждения водой)

      

С.

      Средний температурный напор в секции регенерации при характерной  для нее постоянной разности температур равен.

      

,

      тогда симплекс

      

,