Эти потоки определяются аналогично зависимости (2.8).
Поток тепла, проходящий через стенки охладителя, можно выразить уравнением
Ньютона:
G = k F Δtcp Вт, (2.11)
где: k – коэффициент теплопередачи через плоскую стенку, Вт/м2 ·град;
F – общая теплообменная поверхность;
Δtcp – средний градиент температур между теплообменными средами.
Приравняв (2.7) и (2.11), можно определить общую теплообменную поверхность:
(2.12)
Средний градиент температур или температурный напор определяется как среднее логарифмическое:
(2.13)
где: Δtmax и Δtmin – 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 Δtmax / Δtmin < 2 , то средний температурный напор можно определить как среднее арифметическое с погрешностью в большую сторону, не превышающей 3 %:
(2.14)
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):
(2.15)
где: fпл – площадь рабочей поверхности одной пластины.
Чтобы молоко успело охладиться до заданной температуры, оно должно находиться в охладителе определенное время и это можно представить, как необходимое количество тепла для охлаждения молока, находящегося одновременно в охладителе (количество каналов для молока Zпл / 2):
(2.16)
Выражая (2.16) через количество тепла общеизвестного по формуле Ньютона определим время нахождения молока в охладителе:
(2.17)
Это же время можно определить по скорости движения молока в охладителе vм :
(2.18)
Приравняв (2.17) и (2.18), определим скорость движения молока в охладителе:
(2.19)
Производительность охладителя:
(2.20)
поскольку hb = fпл .
Пользуясь приведенными формулами, по заданной производительности можно определить параметры охладителя. Если охладитель многосекционный (водяные секции, рассольные), расчет производится для каждой секции отдельно.
При этом конечная температура предыдущей секции является начальной для последующей.
2.4. Пастеризаторы молока, их классификация, принцип работы и конструкции
С целью уничтожения находящихся в молоке бактерий его подвергают нагреванию до определенной температуры. Факт обеззараживания различных материалов, в том числе продуктов, путем их нагревания установил выдающийся французский ученый Луи Пастер. По его имени этот процесс назван пастеризацией, а аппараты, в которых осуществляется этот процесс, - пастеризаторами.
По мере развития науки и техники уничтожение вредных бактерий стали осуществлять не только нагреванием, но и другими физическими методами, однако процесс обеззараживания все равно называется пастеризацией. Пастеризаторы молока подразделяются по способу обработки на термические, в которых молоко нагревается ниже температуры кипения, и холодные, в которых уничтожение бактерий осуществляется различными физическими воздействиями - облучением ультрафиолетовыми или инфракрасными лучами, радиацией, обработкой ультразвуком и т.п.; по источнику энергии - на паровые, электрические с индукционным нагревом, излучательные; по характеру выполнения процесса - непрерывного и периодического действия; по конструктивному выполнению - пластинчатые, трубчатые, центробежные с вытеснительным барабаном, емкостные с рубашкой и мешалкой; по числу секций - одно-, двух-, многосекционные или комбинированные; по направлению жидкости и теплоносителя — прямоточные и противоточные. Наибольшее распространение при обработке молока получили термические пастеризаторы. При этом по режиму работы они подразделяются на три типа:
� Аппараты длительной пастеризации молока, в которых нагрев осуществляется до 63...65°С с выдержкой при этой температуре в течение 30 минут.
