Проектирование и расчеты поточных технологических линий животноводческих ферм и комплексов

• tср – средняя логарифмическая разность температур (средний градиент температур между теплообменными средами), град;

−∆
∆ ср = ∆ , (9.29)
2,3l g ∆ ∆

где ∆ – разность температур нагревающей (вода) и нагреваемой (молоко) среды в начале процесса, град; ∆ = 95 – 37 = 58 °C; ∆ – разность температур нагревающей и нагреваемой среды в конце процесса, град. ∆ = 95 – 90 = 5 °C.

Тогда

53
=
∆ ср = 58 −5 = 22 град.
2,3 ∙1,06
2,3

Подставив полученное значение ∆tср в выражение (9.28), получим

49480
=
= 1,94 м .
1160 ∙22

Количество пластин в пастеризаторе

=
, (9.30)

где f – площадь поверхности одной пластины, м² ; рекомендуют f = 0,15 м² [6].

Тогда

= 1,94 = 12,9.
0,15

Принимаем количество пластин, равное 13.

Расчет регенератора теплоты

Процесс возвращения теплоты от нагретого продукта к холодному называется регенерацией. Отношение возвращенного

количества теплоты к общему, затраченному на пастеризацию продукта, называется коэффициентом регенерации.

Поверхность теплообмена регенератора

∙
= пл ∙Сп
, (9.31)
К 1 −

где  – коэффициент регенерации теплоты, принимают  = 0,6–0,8;

Тогда

= 0,7 ∙0,24 ∙3890 = 1,9 м .
1160(1 −0,7)

Минимальное количество пластин в регенераторе

=
, (9.32)

где – площадь поверхности одной пластины, м² ; рекомендуют = 0,15 м² [6].

Тогда

= 1,9 = 12,6.
0,15

Принимаем количество пластин в регенераторе, равное 13. С учетом регенерации теплоты расход пара на пастеризацию молока составит

Пп = 0,023(1 −0,7) = 0,007 кг/с.

При этом часовой расход пара Пп = 24,6 кг/ч.

Расчет секций охлаждения молока

В принятой охладительно-пастеризационной установке для охлаждения молока установлены две секции. В одной из них используют артезианскую воду, а в другой – ледяную воду (охлажденную в холодильной машине).

В этой связи расчет включает последовательное определение параметров указанных секций.

В первой (водяной) секции тепловой поток, отбираемый артезианской водой от молока, Вт

та = М п ∙С п ( нп − кп ), (9.32)

где Мп – массовая подача молока, кг/с; составляет 875 кг/ч (0,24 кг/с);

Сп – удельная массовая теплоемкость молока, составляет [14] Сп = 3890 Дж/кг∙град;

t нп и t кп – начальная и конечная температура молока соответственно, °С; нп^{= 90 °С;} кп^{= 40 °С.}

Без учета потерь в окружающую среду это же количество теплоты получает хладоноситель. Тогда

та = 0,24 ∙3890(90 −40) = 46680 Вт.

Во второй (ледяной) секции тепловой поток, отбираемый ледяной водой от молока,

тл = М п ∙С п ( нп − кп ), (9.33)

тл = 0,24 ∙3890(40 −5) = 32680 Вт.

Теплообменная поверхность водяной секции

та
в = , (9.34)
∙∆

где – коэффициент теплопередачи через плоскую стенку, Вт/м² ∙град; рекомендуют [8] = 4,18 МДж/м²  град (1160 Вт/м² ∙град);

∆ – средняя логарифмическая разность температур, град;

−∆ = (90 −6) −(40 −8) = 84 −32 = 54 °С.
∆ ср = ∆ 2,3 lg ∆ 2,3 2,3 ∙0,42
∆