Технологическое оборудование для охлаждения молока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Цель и задачи курсового проекта

2. Исходные данные и объем проектирования

3. Методические указания к выполнению курсового проекта

3.1 Выбор и составление технологической схемы

3.2 Выбор технологического оборудования

4. Проектный тепловой расчет пластинчатых пастеризаторов и охладителей молока

4.1 Расчет температур молока и воды в пастеризационно-охладительной установке

4.2 Расчет коэффициента теплопередачи

4.3 Определение числа пластин

4.4 Выбор схемы компоновки

4.5 Расчет потерь давления

5. Поверочный тепловой расчет пластинчатых пастеризаторов и охладителей молока

5.1 Предварительный расчет температур. Расчет конечных температур и теплового потока

5.2 Расчет коэффициента теплопередачи и коэффициента эффективности

6. Тепловой расчет системы охлаждения

6.1 Системы охлаждения с емкостными охладителями

6.2 Системы охлаждения с пластинчатыми охладителями

7. Расчет тепловой изоляции

8. Компоновка оборудования в производственных помещениях

Список литературы

Приложение

охладитель пастеризатор молоко оборудование

1. Цель и задачи курсового проекта

Цель курсового проекта:

- закрепление и систематизирование теоретических знаний по важному разделу теплопередачи «Расчет теплообменных аппаратов»;

- формирование навыков самостоятельного решения инженерных задач по применению энергоэффективных технологий в народном хозяйстве Республики Беларусь;

- подготовка студентов к решению более сложных задач, которые необходимо решать при дипломном проектировании.

Поставленная цель достигается на примере решения задачи применения пластинчатых теплообменных аппаратов в системах обеспечения микроклимата жилых и административных зданий, в технологических процессах различных отраслей народного хозяйства.

Одно из основных мероприятий по снижению энергоемкости отопления и воздухообмена зданий - это рекуперация воздуха, воды или стоков. Только за счет обеспечения в помещениях рекуперации удельный расход энергии на отопление и воздухообмен можно снизить до 40 кВт·ч/м² в год [1].

Курсовой проект рассматривает следующие позиции:

- выбор технологического оборудования;

- тепловой расчет пластинчатых теплообменников;

- поверочный расчет пластинчатых теплообменников.

Существенной задачей курсового проекта является приобщение студентов к изучению специальной литературы и руководящих материалов по проектированию, приобретению навыков работы с ними, что должно быть продемонстрировано в выполненном проекте.

2. Исходные данные и объем проектирования

Проектирование предусматривает расчет и выбор теплотехнологического оборудования линии первичной обработки молока.

Данные для его выполнения собираются студентом или выдаются руководителем проекта. Они включают в себя строительные чертежи молочных и доильно-молочных блоков, сведения о температурном режиме обработки и другие данные, необходимые для выполнения проекта.

Исходные данные берутся из приложения А, где вариант задания зависит от последней цифры номера зачетной книжки:

- производительность технологической линии Q_v, л/ч;

- вид расчета пластинчатой пастеризационно-охладительной установки;

- тип используемых пластин; допустимые потери давления по тракту молока ДР_м, кПа;

- коэффициент эффективности е; назначение молока; начальная температура молока t₁, С;

- температура пастеризации t₃, С ;

- температура холодной воды t'_в, С;

- допустимые потери давления по трактам горячей, холодной и ледяной воды ДР_в, кПа.

Технические характеристики пластин указаны в приложении Б. Кратность расхода воды определена по отношению к расходу обрабатываемого молока. При расчетах следует принять: температуру охлажденного молока t = 4 С, ледяной воды на входе в охладители молока t'_р=1 C; кратность расхода горячей воды n_г = 4, расхода холодной и ледяной воды n_в = n_л = 3.

Курсовое проектирование предусматривает следующие этапы:

- составление технологической схемы линии первичной обработки молока;

- выбор теплотехнологического оборудования;

- расчет необходимого количества теплотехнологического оборудования.

При этом проектируют пластинчатую пастеризационно-охладитель-ную установку (проектный расчет) или проверяют возможность использования выбранной, из числа выпускаемых, установки в условиях, оговоренных заданием проектирования (поверочный расчет).

Графическая часть курсового проекта включает схему технологической линии первичной обработки молока, спецификацию оборудования, последовательность и формы компоновки секций пастеризационно-охладительной установки. На схеме показывают оборудование для очистки и охлаждения молока, конструктивные элементы пастеризационно-охладительной установки, холодильную машину, водяные и молочные насосы, трубопроводы молока, горячей, холодной и ледяной воды, резервуары для приема и хранения молока, устройства для получения горячей воды и др.

Пояснительную записку и графическую часть оформляют в соответствии с требованиями стандарта СТП МГЭУ им. А. Д. Сахарова.

3. Методические указания к выполнению курсового проекта

3.1 Выбор и составление технологической схемы

Работу над технологической схемой линии первичной обработки молока выполняют в следующей последовательности:

- устанавливают перечень технологических операций по первичной обработке молока;

- составляют структурную схему технологической линии;

- разрабатывают схему первичной обработки молока.

Основными технологическими операциями первичной обработки молока являются очистка, охлаждение и хранение молока. При подготовке молока для реализации через торговую сеть предусматривается пастеризация молока.

С учетом принятых операций и очередности их проведения составляют структурную схему технологической линии, начиная с поступления молока в молокосборник (молокоприемный бак, молокоприемник-воздухоразделитель доильной установки). Пастеризацию молока включают в структурную схему как вторую стадию обработки молока при его поставке на молочные заводы или как основную операцию при реализации молока населению. Структурную схему приводят в пояснительной записке, примеры оформления даны в литературе [3, 7].

На ее основании разрабатывают технологическую схему линии первичной обработки молока [3, 5]. Ее выбор определяется размером молочнотоварной фермы (производительностью разрабатываемой технологической линии), способом доения и назначением молока. Производительность технологической линии задается в исходных данных [4, 7].

На малых фермах (с поголовьем до 200 коров) она не превышает 1000 л/ч, а на крупных - составляет не менее 3000 л/ч.

При разработке схемы необходимо предусмотреть энергосберегающие мероприятия:

- применение пластинчатых охладителей и пастеризаторов молока;

- утилизацию (рекуперацию, регенерацию) теплоты пастеризованного молока;

- естественное охлаждение молока как холодной водопроводной водой, так и натуральным льдом, заготовленным в холодный период года [8];

- использование водопроводной воды после секции охлаждения молока для поения животных.

3.2 Выбор технологического оборудования

Общие положения. Оборудование выбирают из числа выпускаемых промышленностью. При этом используют производительность технологической линии и тепловые нагрузки оборудования [3-5, 8-10]. Для выбранного оборудования приводят технические характеристики, определяющие тепловой режим работы. Проектирование нового оборудования выполняют в соответствии с заданием.

Эффективность оборудования зависит от тепловых и технологических режимов работы, его технических и эксплуатационных характеристик. Поэтому следует выполнять поверочные расчеты оборудования применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Охладители молока. Для первичной обработки молока применяют пластинчатые охладители молока АДМ-13.000 с одной секцией охлаждения и пластинчатые охладительные установки ООТ-МУ4 с двумя секциями охлаждения. Предварительное охлаждение осуществляется водопроводной водой, окончательное - ледяной [1, 2, 7, 8].

На малых молочнотоварных фермах предусматривают резервуары (танки): охладители молока, в которых молоко собирают, охлаждают и хранят до отправки потребителям. Кроме того используют резервуары-охладители с непосредственным охлаждением РНО-1,5; РНО-2,5; МКА-2000Л-2А и с промежуточным хладоносителем РПО-1,5 и РПО-2,5, а также ТОМ-2А и СМ-1200.

В резервуарах-охладителях предусмотрена аккумуляция холода в период между дойками путем намораживания льда на панелях испарителя.

Оборудование для пастеризации молока. Для пастеризации и охлаждения молока используют автоматизированные пластинчатые пастеризационно-охладительные установки следующих марок: ОПФ-1, ОПУ-3М и ОП2-У5. Их технологические схемы и характеристики приведены в литературе [1-3].

Наибольшее распространение получил кратковременный режим пастеризации при температуре 74-78 єС с выдержкой молока 20-30 с. При заболевании коров увеличивают как температуру пастеризации от 85 єС и выше, так и выдержку молока при этой температуре 300 с и более.

На малых молочнотоварных фермах используют ванны длительной пастеризации молока марок ВДП с продолжительным режимом пастеризации и выдержкой молока в течение 30 мин. при температуре 63-65 єС. Они могут быть использованы для подогрева молока до 35 єС перед сепарированием. Их основной недостаток состоит в больших расходах теплоты и пара по сравнению с пластинчатыми пастеризационно-охладительными установками.

Резервуары для сбора и хранения молока. Молоко после охлаждения хранится в вертикальных или горизонтальных резервуарах-термосах. При этом его температура повышается не более чем на 10 єС за 12 ч хранения.

Технические характеристики резервуаров-термосов и методика их выбора приведены в литературе [3,4].

Требуемое количество резервуаров-термосов и их вместимость определяют, исходя из максимального разового надоя молока, кг:

,

где с_мл - плотность молока, принятая равной 1030 кг/м³; Q_V - производительность резервуара-термоса, ; Т - длительность дойки стада (1,5-2,5 ч.).

При вывозе молока один раз в сутки вместимость резервуаров для хранения молока не должна быть менее максимального суточного надоя, л:

,

где в - коэффициент, учитывающий максимальный надой молока за одну дойку (при двухкратном доении в = 0,65, при трехкратном - в = 0,4).

Холодильные машины и установки. Охладители молока ТОМ-2А, СМ-1200 и МКА-2000Л-2, а также резервуары с непосредственным охлаждением содержат встроенные холодильные машины. При охлаждении молока используют водоохлаждающие машины МКТ, УВ-30 и др. Характеристики резервуаров-охладителей и холодильных машин приведены в литературе [3, 4, 9].

Насосы. В технологических линиях устанавливаются водяные и молочные насосы, а также радиальные (центробежные). Предварительно они могут быть подобраны по подаче насоса, соответствующей требуемым расходам молока и воды. В дальнейшем выполняется гидравлический расчет трубопроводов с целью определения потерь давления и напора насоса.

Методика расчетов насосов и трубопроводов дана в литературе [3, 9].

4. Проектный тепловой расчет пластинчатых пастеризаторов и охладителей молока

Общие положения. Проектный (конструктивный) тепловой расчет выполняют совместно с гидравлическим при разработке новых аппаратов, которые не выпускаются промышленностью. Исходные данные к расчету - это требуемая тепловая мощность, расходы и температуры молока и воды, коэффициент рекуперации, тип и технические характеристики пластин, допустимые потери давления и другие сведения, необходимые для выбора конструктивных элементов и компоновки проектируемого аппарата.

Тип пластин принимают в соответствии с заданием проектирования или по данным рекомендуемой литературы [3, 6].

Для заданного (принятого) типа пластин выписывают технические характеристики (см. приложение Б):

- площадь поверхности теплообмена А₁, м²;

- толщина пластины д, мм;

- эквивалентный диаметр канала между пластинами d_э, м;

- зазор между пластинами Д, мм;

- приведенная длина канала l, м;

- площадь поперечного сечения канала S, м².

Цель расчета состоит в определении площади поверхности теплообмена, числа пластин, потерь давления по трактам молока и воды, схемы компоновки пластинчатого теплообменного аппарата или отдельных его секций. Основные этапы: расчет температур молока и воды, коэффициента теплопередачи, потерь давления; определение числа пластин; выбор схемы компоновки. Примеры расчета приведены в литературе [6, 11].

При этом необходимо указать наименование величин (рассчитываемых и принятых), их обозначения и единицы, источник получения (определения) с указанием «принято», номеров литературных источников или уравнений из текста записи, наименование секций, или трактов молока и воды и расчетных (принятых) значений. Заполнение таблицы производят, повторяя ход подробного расчета.

4.1 Расчет температур молока и воды в пастеризационно-охладительной установке

Температуру горячей воды , поступающей в секцию пастеризации, принять на 3С выше температуры пастеризации t₃, а температуру молока t₅ после секции водяного охлаждения - на 2С выше температуры холодной воды , на входе в секцию охлаждения. Температура подогретого молока после секции рекуперации, С:

.

Температура пастеризованного молока после секции рекуперации, С:

.

Температура горячей воды после секции пастеризации, С:

,

где С_мл и С_в - удельные теплоемкости молока и воды соответственно, кДж/(кг·К); n_г - кратность расхода горячей воды.

Температура воды после секции охлаждения холодной водой, С:

, (1)

где n_в - кратность расхода холодной воды.

Температура ледяной воды после секции охлаждения, С:

, (2)

где п_л - кратность расхода ледяной воды.

Формулы (1) и (2) могут быть использованы при расчете пластинчатых охладителей молока.

При расчете температур следует принять = 3,95 кДж/(кг·К) и = 4,2кДж/(кг·К).

После определения температур молока и воды в пастеризационно-охладительной установке строят график изменения температур в секциях установки [4] и приводят его в записке.

4.2 Расчет коэффициента теплопередачи

Средние температуры молока (воды) определяют как средние арифметические значения температур на входе в выходе, выписывают их теплофизические характеристики из приложения В.

Рассчитывают средний температурный напор, С:

,

где Дt_Б и Дt_М - больший и меньший температурные напоры на концах теплообменного аппарата (его секции).

При их определении используют температурный график и значения температур молока и воды.

В случае используют формулу:

.

Затем определяют коэффициенты теплоотдачи на поверхностях пластин. Расчет ведут отдельно для одной и другой стороны пластин в следующей последовательности.

Оптимальное значение скорости рабочей среды определяют в каналах между пластинами, м/с:

,

где К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К); ДР - допустимые потери давления, кПа; с_р - удельная изобарная теплоемкость, кДж/(кг·К); Дt - перепад температур рабочей среды на входе и выходе, С; с - плотность рабочей среды, кг/м³; о - коэффициент общего гидравлического сопротивления межпластинных каналов.

При расчете рекомендуется принимать:

- коэффициент теплопередачи - 1000-3000 Вт/(м²·К);

- коэффициент общего гидравлического сопротивления - 1,5-3;

- допустимые потери давления равными, приведенными в исходных данных значениям.

По тракту обрабатываемого молока во всей пастеризационно-охладительной установке допустимую потерю давления следует распределить по отдельным секциям, используя следующие соотношения:

; , (3)

где ДР₁, ДР₂, ДР₃ и ДР₄ - допустимые потери давления по тракту молока в секциях пастеризации, рекуперации, охлаждения холодной и ледяной водой.

Под ДР₂ подразумевают потери давления по одному потоку молока (пастеризованного или поступающего на пастеризацию) в секции рекуперации. Вычисляют число каналов в пакете:

,

где - объемный расход рабочей среды (молока, воды), м³/ч;

S - площадь поперечного сечения одного канала, м².

Объемный расход молока:

.

Объемный расход воды:

,

где n - кратность расхода воды.

Полученное число каналов округляют до целого и уточняют скорость рабочей среды при принятом числе каналов, m_k:

. (4)

Рассчитывают:

1. Число Рейнольдса:

, (5)

где d_Э - эквивалентный диаметр межпластинных каналов, м; н - кинематическая вязкость среды, м²/с.

2. Число Нуссельта:

,

где a₀ и m - коэффициент и показатель степени соответственно, принимаемые по таблице в зависимости от типа пластин и числа Re; Nu и Pr - числа Нуссельта и Прандтля при средней температуре среды; Pr_с - число Прандтля при температуре пластины.

Коэффициенты a₀, a₁ и показатель степени m

Тип пластин	Re	a0	m	a1
АДМ	100-30 000	0,109	0,65	11,2
П-1, П-2	100-30 000	0,1	0,7	11,2
0,3	100-30 000	0,1	0,73	19,3
0,5Е	50-20 000	0,135	0,73	22,4

3. Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К):

,

где л - теплопроводность среды (приложение Г), Вт/(м·К).

Значение при нагревании среды принять равным 1,0, а при охлаждении - 0,95.

После определения коэффициентов теплопередачи б₁ и б₂ на обеих сторонах пластины рассчитывают коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К):

,

где д - толщина пластин, м; л - теплопроводность стали, Вт/(м·К); R₃ - термическое сопротивление загрязнений пластин, м²·К/Вт.

При расчете следует принять л = 17 Вт/(м·К) и R_з = 0,0001 м²·К/Вт.

4.3 Определение числа пластин

Вычисляют:

1. Тепловой поток, передаваемый в секции (аппарате), Вт:

, (6)

где Дt_мл - перепад температур по потоку молока в данной секции, С; с_мл - плотность молока, кг/м³;

2. Требуемую площадь поверхности теплообмена, м²:

.

3. Расчетное число пластин

,

где A₁ - площадь поверхности теплообмена одной пластины, м².

4. Число пакетов пластин для трактов рабочих сред с округлением да целого числа:

.

Суммарные числа каналов для трактов каждой из сред могут отличаться друг от друга не более чем на единицу. Для выполнения этого условия изменяют число пакетов или каналов в пакете. Можно предусмотреть разное число каналов в пакетах одной среды. Для изменения числа каналов в пакете приводит к заметному изменению скорости среды в каналах (более чем на 30 %), то следует повторить расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. Действительное число пластин z, устанавливаемых в секции (аппарате), принимают на единицу больше суммарного числа каналов в пакетах обеих сред. При этом должно быть выполнено условие:

.

С целью уменьшения теплопотерь рекомендуется принимать суммарное число каналов в пакетах для холодной среды на единицу больше суммарного числа каналов в пакетах для более нагретой среды.

4.4 Выбор схемы компоновки

В секции (аппарате) следует обеспечивать противоточную схему движения рабочих сред. При компоновке используют симметричные и несимметричные схемы.

При мало отличающихся друг от друга расходах рабочих сред выбирают симметричные схемы компоновки, характеризующиеся одинаковым числом каналов в пакете для каждой рабочей среды. Они обеспечивают чистый противоток, т. е. противоточную схему в каналах пакетов и в аппарате.

При различных расходах рабочих сред используют несимметричные схемы: число пакетов и каналов в пакете не одинаковы для первой и второй рабочих сред. Схемы ПС520ЛЛЮГ обеспечивают допустимые потери давления на каждой из рабочих сред и оптимальные значения скоростей и коэффициентов теплоотдачи.

Общий противоток организуют, применяя несимметричные схемы и допуская при этом прямоток в отдельных пакетах. Возможны и такие схемы, когда все каналы по одной из сред (с большим расходом через секцию) объединены в один пакет. Примеры схемы компоновок приведены в приложении Д. После выбора схемы необходимо записать формулу компоновки в виде дроби с указанием в числителе числа каналов и пакетов для охлаждаемой среды, а в знаменателе - для другой рабочей среды:

,

где числа в числителе указывают число каналов в пакетах охлаждаемой среды, а их количество - число пакетов по ходу этой среды.

В знаменателе приведены аналогичные сведения о тракте нагреваемой среды. Горизонтальные стрелки указывают направление движения каждой рабочей среды в аппарате.

4.5 Расчет потерь давления

Потери давления рассчитывают отдельно для каждого тракта молока и воды. Коэффициент общего гидравлического сопротивления

,

где а₁ - постоянный коэффициент (см. таблицу из п.4.2).

Если при компоновке аппарата (секции) было изменено число каналов в пакете (п. 4.3), то уточняют скорость среды в каналах и число Рейнольдса по уравнениям (4) и (5).

Потери давления, кПа:

,

где l - приведенная длина канала между пластинами, м; n - принятое число пакетов.

Значения потерь давления следует сравнить с допускаемыми по исходным данным. В случае необходимости повторить расчет, изменив число каналов в пакете. При этом возможно уменьшение числа пакетов.

Потери давления по тракту молока определяют, суммируя потери давления по тракту молока во всех секциях. Суммарная потеря давления не должна превышать допустимое значение ДР_м, но в отдельных секциях возможно превышение рассчитанных значений потерь давлений над ранее принятыми в соответствии с соотношением (3). Изменение числа каналов пакетов при расчете потерь давления и сопоставления их с предельно допустимыми вносят в формулу компоновку.

5. Поверочный тепловой расчет пластинчатых пастеризаторов и охладителей молока

Общие положения. Поверочный тепловой расчет выполняют для выявления возможности использования выбранного охладителя молока или пастеризационно-охладительной установки в заданных эксплуатационных условиях, отличающихся от номинальных (паспортных).

Исходные данные - расходы, начальные (на входе в аппарат) температуры молока и воды, площадь поверхности теплообмена и другие конструктивные размеры, необходимые для выполнения расчетов.

Цель расчета состоит в определении конечных (на выходе из аппарата) температур молока и воды, действительного теплового потока, передаваемого в аппарате, и потерь давления по трактам рабочих сред.

Результаты необходимо сравнить с допустимыми значениями конечных температур молока и воды, теплового потока потерь давления.

Выводы и предложения должны содержать заключение о возможности использования выбранного оборудования и мерах по обеспечению заданного температурного режима обработки молока. В качестве мер могут быть предложены: доохлаждение молока в танках (резервуарах), его пастеризация при повышенной температуре горячей воды и др.

Поверочный тепловой расчет выполняют по методу эффективности с коэффициента эффективности, который определяет долю действительного теплового потока в аппарате от максимального (теоретического возможного).

Основные этапы:

- предварительный расчет температур;

- расчет коэффициента теплопередачи;

- расчет коэффициента эффективности;

- определение конечных температур рабочих сред и теплового потоков в аппарате;

- расчет потерь давления (п. 4).

Поверочный расчет пластинчатой пастеризационно-охладительной установки нужно выполнять по ходу обрабатываемого молока, начиная с секции рекуперации. Найденные температуры молока на выпаде из секций используют при расчете последующих секций. Рекомендуется применять табличную форму расчетов (п. 4).

5.1 Предварительный расчет температур. Расчет конечных температур и теплового потока

При расчете пастеризационно-охладительной установки выполняют предварительный расчет неизвестных температур молока и воды, используя соотношение, приведенное в п. 4. Далее уточняют температуры на выходе из секций установки и строят температурный график.

Конечные температуры рабочих сред (молока и воды), ^оС:

,

,

где и - температуры рабочих сред на входе в аппарат (в секцию пастеризационно-охладительной установки).

Индекс «1» относится к греющей среде, а индекс «2» - к нагреваемой.

Тепловой поток, передаваемый в аппарате (в секции), рассчитывают по формуле (6).

5.2 Расчет коэффициента теплопередачи и коэффициента эффективности

Основные положения расчета изложены в п. 4.2. Средние температуры рабочих сред определяют с учетом начальных и конечных температур, принимаемых равными номинальным значениям или рассчитываемых по п. 4.1. Скорости молока и воды в каналах между пластинами следует определить, используя заданные числа каналов в пакетах. Рассчитанные значения необходимо сравнить с приведенными в технических характеристиках аппаратов (установок).

Расчет проводят в следующей последовательности:

1. Определяют полные теплоемкости рабочих сред (молока и воды), Вт/К:

,

,

где с - плотность воды, кг/м³.

2. Меньшему из этих произведений присваивают индекс «М», а большему - индекс «Б».

3. Вычисляют отношение полных теплоемкостей и число единиц переноса:

,

,

где К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²К); А - площадь поверхности теплообмена, м².

Коэффициент эффективности рассчитывают для противоточной схемы движения [10]:

.

При щ = 1 расчетная зависимость приобретает следующий вид:

.

Расчетное значение коэффициента эффективности секции рекуперации пастеризационно-охладительной установки следует сравнить с начальным (паспортным) значением коэффициента рекуперации.

6. Тепловой расчет системы охлаждения

Общие положения. Исходные данные - производительность технологической линии, технические характеристики принятого к установке оборудования, температурный режим охлаждаемого молока.

Цель расчета состоит в определении требуемой холодопроизводительности (холодильной мощности) и выборе холодильной машины. По требуемой холодопроизводительности выбирают холодильную машину или проверяют возможность применения выбранного холодильного оборудования при заданных условиях эксплуатации.

6.1 Системы охлаждения с емкостными охладителями

Холодопроизводительность определяют, исходя из теплового баланса емкостного охладителя молока, кДж:

,

где - количество теплоты, отводимое холодильной машиной в период охлаждения молока; , и - теплопоступления при охлаждении молока от окружающей среды и электродвигателей мешалок и насосов; - теплота аккумуляции холода при намораживании льда на испарители холодильной машины.

Составляющие теплового баланса рассчитывают следующим образом:

,

где V - рабочая вместимость резервуара-охладителя, м³; - изменение температуры молока при его охлаждении, ^оС;

,

где П - процент теплопоступлений от окружающей среды (в пределах 2-31);

,

где и - мощности электродвигателей мешалки и насоса в системе циркуляции веды, кВт; и - КПД электродвигателей (0,85-0,9); - продолжительность охлаждения, с;

,

где r - удельная теплота плавления льда, кДж/кг; т_л - масса намороженного льда, кг.

Требуемая холодопроизводительность холодильной машины, кВт:

При аккумуляции холода определяют продолжительность намораживания льда, ч:

где - количество теплоты, отводимое холодильной машиной в период намораживания льда, кДж; Ф - холодопроизводительность принятой к установке холодильной машины, кВт;

,

где - теплопоступления от окружающей среды в период аккумуляции холода, кДж;

,

где - процент теплопоступлений от окружающей среды в период аккумуляции холода (0-6 %).

Расчетная продолжительность намораживания льда должна соответствовать приведенной в параметрах технологического процесса или технических характеристиках емкостного охладителя молока.

6.2 Системы охлаждения с пластинчатыми охладителями

Требуемая холодопроизводительность машины, кВт:

,

где , и - тепловые потоки теплопоступлений при охлаждении молока от окружающей среды и электродвигателей насосов в системе циркуляции охлаждающей воды.

Тепловой поток рассчитывают по уравнению (6), принимают в размере 2-3 % от .

Тепловой поток от электродвигателей насосов, кВт:

,

где N - мощность i-го электродвигателя, кВт; з_i - КПД i-го электродвигателя (п. 6.1).

7. Расчет тепловой изоляции

Тепловая изоляция трубопроводов и технологического оборудования необходима для предотвращения потерь тепла от горячих поверхностей и появления конденсата на холодных поверхностях.

Исходные данные:

- температура окружающей среды t_{окр. ср.}, °С;

- максимально допустимая температура изоляции горячих труб t_с1, °С;

- влажность , %.

Теплоизоляционный материал необходимо выбрать из приложения Г. Выбираем диметр трубопровода d, мм. Коэффициент теплоотдачи от изоляции к воздуху принимаем б = 10 Вт/м²•К.

Критический диаметр изоляции:

,

где коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала, Вт/м²•К (приложение Г). Использовать эту изоляцию целесообразно при d_кр ? d.

Тепловой поток через изоляцию, Вт/м:

,

где t_c1 - температура стенки трубы равная температуре жидкости в трубе, поскольку теплоотдача от жидкости к стенке трубы бесконечна, С; t_c2 - температура изоляции, С.

Тепловой поток от изоляции к окружающей среде, Вт/м:

,

где d₂ - диаметр изоляции, м.

Приравниваем тепловые потоки и выражаем диаметр изоляции для трубопроводов с горячей водой и горячим молоком, м:

, м.

Для предотвращения образования конденсата на поверхностях холодных трубопроводов необходимо на них наложить изоляцию. По i-d-диаграмме влажного воздуха (приложение Е) определяется точка росы для температуры помещения с температурой t_{окр. ср}. (°С) и влажностью (%), возможен запас. Определяем точку росы t_р при = 100 %. Наружная температура изоляции должна быть выше данной точки росы.

Для трубопроводов с ледяной водой и холодным молоком определяем диаметр изоляции по формуле:

.

8. Компоновка оборудования в производственных помещениях

Основное и вспомогательное оборудование следует размещать в помещении в соответствии с технологической схемой по ходу рабочих сред. Рациональное расположение оборудования позволит сократить протяженность соединительных трубопроводов и упростить монтаж.

При размещении оборудования следует предусмотреть проходы:

- между выступающими частями аппаратов не менее 1,0 м;

- вдоль фронта обслуживания, а также между электрическими щитами и оборудованием не менее 1,5 м;

- между оборудованием и стенами не менее 0,7 м.

Допускается отсутствие прохода со стороны, где не требуется обслуживание оборудования. При его расположении необходимо обеспечить возможность разборки и ремонта. Возле него должны быть предусмотрены площадки, достаточные для размещения отдельных деталей и частей эксплуатируемого оборудования. Для размещения холодильных установок предусматривают отдельные помещения.

Приложение А

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

А.1. Данные по последней цифре номера зачетной книжки

Последняя цифра номера	, л/ч	Вид расчета	Тип пластины	ДРм, кПа
0	8000	проектный	0,5Е	400	0,92
1	500	проектный	АДМ	100	0,85
2	1000	поверочный	П-1	по расчету	0,8
3	1000	проектный	П-1	250	0,9
4	2000	поверочный	П-2	по расчету	0,82
5	2000	проектный	0,3	250	0,88
6	3000	поверочный	П-2	по расчету	0,82
7	3000	проектный	0,3	400	0,85
8	5000	поверочный	П-2	по расчету	0,82
9	5000	проектный	0,3	200	0,85

А.2. Данные по предпоследней цифре номера зачетной книжки

Предпоследняя цифра номера	Назначение молока*	Температура, оС	ДРв, ** кПа	Схема компоновки теплообменника
		t1	t2	tв
0	А	15	76	8	200	а
1	Б	20	80	10	300	б
2	А	25	85	12	400	в
3	Б	30	90	8	400	г
4	А	35	93	10	200	а
5	Б	15	93	12	300	б
6	А	20	90	8	200	в
7	Б	25	76	10	300	г
8	А	30	80	12	400	а
9	Б	35	85	8	200	б

*А - сырье для молочных заводов; Б - для реализации населению.

** При выполнении поверочных расчетов определяется по методу соответствующих подсчетов.

Приложение Б (справочное)

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАСТИН

Наименование характеристик	Ед. изм.	Тип пластин с гольфами
		горизонтальными	в «елочку»
		от АДТ	П-1	П-2	0,3	0,5Е
Площадь поверхности теплообмена	м2	0,038	0,14	0,2	0,3	0,5
Толщина пластин	мм	0,7	1,2	1,2	1,0	1,0
Зазор между пластинами	мм	1,1	4,4	2,8	4,0	4,0
Эквивалентный диаметр канала	м	0,0022	0,0088	0,0056	0,008	0,008
Приведенная длина канала	м	0,49	0,56	0,81	1,12	1,15
Площадь сечения канала	м2	0,000077	0,0088	0,00076	0,0011	0,018
Габаритные размеры:
длина	мм	640	800	1025	1370	1380
ширина	мм	90	225	315	300	500
масса	кг	0,3	1,7	3,05	3,2	5,4

Приложение В

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И МОЛОКА ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ

Вещество	t, оС	с, кг/м3	Ср, кДж/(кг•К)	л, Вт/(м•К)	а•106, м2/с	н•106, м2/с	Pr
Вода	0	1000	4,215	0,561	0,133	1,79	13,46
	10	1000	4,19	0,58	0,138	1,307	9,47
	20	1000	4,18	0,598	0,143	1,003	7,01
	30	995	4,18	0,616	0,148	0,802	5,41
	40	993	4,18	0,631	0,152	0,658	4,33
	50	988	4,18	0,644	0,156	0,554	3,55
	60	983	4,18	0,655	0,159	0,475	2,98
	70	978	4,19	0,663	0,162	0,413	2,55
	80	972	4,195	0,67	0,164	0,365	2,22
	90	965	4,205	0,675	0,166	0,327	1,97
	100	958	4,215	0,679	0,168	0,295	1,75
Молоко	0	1040	3,85	0,52	0,13	2,98	22,92
	10	1033	3,88	0,531	0,132	2,393	18,12
	20	1028	3,94	0,542	0,134	1,74	12,99
	30	1024	3,94	0,553	0,137	1,3	9,49
	40	1020	3,96	0,564	0,14	1,02	7,29
	50	1015	3,97	0,575	0,143	0,837	5,85
	60	1010	3,98	0,586	0,146	0,703	4,82
	70	1005	3,99	0,597	0,149	0,617	4,14
	80	1000	4,0	0,608	0,152	0,57	3,75
	90	993	4,0	0,619	0,156	0,55	3,53

Приложение Г

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Материал	, Вт/(мК)
Алюминий	204
Асбест	0,151
Асбозурит	0,213
Асбослюда	0,208
Бетон	1,28
Бронза	48
Вата минеральная	0,052
Вермикулит	0,328
Вермикулитовые плиты	0 186
Ви питает	0,165
Диатомит молотый	0,314
Кирпич
диатомовый	0,25
динасовый	0,35
красный	0,76
силикатный	0,82
шамотный	1,14
Латунь	93
Лед	2,22
Масляный слой загрязнения	0,15
Медь	384
Накипь	1,75
Новоасбозрит	0,175
Ньювель	0,11
Пенопласт	0,05
Пеношамот	0,29
Поперечные волокон сосны	0,151
Пористые отложения, пропитанные нефтепродуктами	0,1
Потнэтилен	0,29
Пробковые плиты	0,047
Резина	0,16
Ржавчина	1,15
Сажа	0,09
Снег уплотненный	0,46
Совелит	0,09
Сталь углеродистая	45
Сталь нержавеющая	18
Стекловата	0,047
Стекло обыкновенное	0,745
Титан	15
Чугун	90
Шлаковата	0,16
Фарфор	1,04

Приложение Д

СХЕМЫ КОМПОНОВОК ТЕПЛООБМЕННИКОВ

а)

б)

в)

г)

а) симметричные схемы;

б) несимметричные схемы с объединением каналов одной из сред в один пакет;

в, г) несимметричные схемы с разными числами каналов и пакетов.

Приложение Е

I-D ДИАГРАММА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

Размещено на Allbest.ru

...