Выдержка из текста работы
В данном курсовом проекте проведен расчет пластинчатого те-плообменника для охлаждения 25000 л в час молока от 20 до 2 ?С водой и рассолом с начальной температурой -5 ?С. Выполнен материальный, тепловой и гидравлический расчеты, определены основные размеры аппарата и подобраны нормализованные конструктивные элементы.
Введение
Теплообменные аппараты (теплообменники) применяются для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагрева или охлаждения одного из них. В зависимости от этого теплообменные аппараты называют подогревателями или холодильниками.
По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов:
поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность стенки;
регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода и про-исходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки теплообменника;
смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредс-твенном соприкосновении теплоносителей.
В химической и пищевой промышленности наибольшее распространение получили поверхностные теплообменники, отличающиеся разнообразием конструкций. Особую группу представляют собой пластинчатые теплообменники (ПТ) для тепловой обработки различных жидких сред, являющиеся одним из прогрессивных типов жидкостных теплообменников непрерывного действия.
ПТ могут использоваться в качестве холодильников, подогревателей, конденсаторов и дефлегматоров. К достоинствам ПТ относится:
— компактность;
— высокая производительность;
— высокая интенсивность теплопередачи;
— легкость очистки рабочих поверхностей;
— возможность перекомпоновки аппарата для осуществления различных схем работы.
Недостатком ПТ является большое число и значительную протяжен-ность уплотнительных прокладок.
Конструктивные, технологические и эксплутационные достоинства позволили ПТ занять господствующее положение в линиях обработки молока, пива, вина, фруктовых соков, минеральных вод.
При пастеризации молока и сливок в одном аппарате удается совмес-тить все стадии процесса: подогрев продукта за счет регенерации тепла пастеризованного продукта, непосредственно пастеризацию горячей водой и охлаждение готового продукта в две стадии: сначала холодной водой и окончательно холодильным рассолом.
При пастеризации пива низкая начальная температура исходного продукта позволяет исключить секцию водяного охлаждения.
ПТ используются в качестве охладителей молока. В этом случае аппарат состоит из двух секций: водяного и рассольного охлаждения.
При пастеризации вина конечная температура продукта равна 15 °С, поэтому ПТ состоит из трех секций: регенерации, пастеризации (в отдельном трубчатом выдерживателе в течении 100 с) и охлаждении водой [1].
Технологическая схема
Технологическая схема
Аппарат состоит из двух секций: водяного охлаждения I и рассольного охлаждения II. Молоко с температурой 20 oС поступает в секцию водяного охлаждения, в которой навстречу ему движется холодная вода с начальной температурой 10 °С, затем охлажденное молоко поступает в секцию рассольного охлаждения, где за счет нагревания рассола от (-5 oС) и охлаждается до температуры 2 °.
1 Схема изменения температуры в аппарате
2 Тепловой баланс секции водяного охлаждения
Тепловой баланс секции водяного охлаждения
Qв = Gмcм(t1-t2) = Gвcв(tкв-tнв)
t2, t1–начальная и конечная температура молока в секции водяного охлаждения
tкв, tнв–начальная и конечная температура воды
t1 = 20 oС; tнв = 10 °С
Конечную температуру молока примем как среднюю
t2 = (20+2)/2 = 11,0 °C
см, св–теплоемкость молока и воды
см = 3880 кДж/кг*К; св = 4190 кДж/кг*К
*м = 1,03 кг/л–плотность молока
Gм = Vм*м/3600 = 25000*1,03/3600 = 7,153 кг/с
Gв = Vв*в/3600 = 50000*1,00/3600 = 13,89 кг/с
*в = 1,00 кг/л–плотность воды
Конечную температура воды в секции водяного охлаждения найдем из уравнения теплового баланса
tвк = tвн + Gмcм(t1 – t2)/Gвcв = 10+7,153·3880(20–11,0)/13,89·4190 =14,3 oС
Тепловая нагрузка секции водяного охлаждения
Qв = 7,153·3880(14,3–10,0) =119341 кВт
3 Тепловой баланс секции рассольного охлаждения
Qр = Gмcм(t2-t3) = Gрcр(tкр-tнр)
t2, t3–начальная и конечная температура молока в секции рассольного ох- лаждения
tкр, tнр–начальная и конечная температура рассола
tнр = -5 oС,
см, ср–теплоемкость молока и рассола
см = 3865 кДж/кг*К; ср = 3330 кДж/кг*К
Gр = Vр*р/3600 = 50000*1,18/3600 =16,39 кг/с
*в = 1,18 кг/л–плотность рассола
Конечная температура рассола в секции рассольного охлаждения
tкр = tнр + Gмcм(t2 – t3)/ Gрcр = -5+7,153·3865(11,0 – 2,0)/16,39·3330 = 0,4 °С
Тепловая нагрузка секции рассольного охлаждения
Qр = 7,153·3865(11,0 – 2,0) =248817 кВт
4 Определение средних температурных напоров …
Вывод
Выполнен тепловой, материальный, гидравлический и конструктивный расчет пластинчатого теплообменника для охлаждения 25000 л/ч молока. Определена средняя движущая сила процесса по секциям, требуемая начальная температура охлаждающей воды и требуемая поверхность теплообмена. Рассчитано требуемое количество стандартных пластин П-2 по секциям.
В результате гидравлического расчета определено общее сопротивле-ние теплообменника по линии движения продукта. Выполнен конструктивный расчет.
Литература
1. Барановский И.В. Пластинчатые теплообменники пищевой промышленности. 1962.
2. Исаев В.Н., Гусев Е.В. Пластинчатые теплообменники пищевой промышлености. Учебное пособие. Иваново 1997.
