Типы резервуаров-теплообменников

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Типы резервуаров-теплообменников

Число разновидностей современных резервуаров-теплообменников для молока значительно. На рис. 1 показана классификация резервуаров-теплообменников по технологическим и различным конструктивным признакам.

Основное место в этой классификации занимает разделение по технологическим признакам, согласно которому существуют следующие типы резервуаров-теплообменников:

· резервуары для охлаждения и хранения молока;

· резервуары для пастеризации, охлаждения и хранения молока.

В зависимости от исполнения системы нагрева и охлаждения резервуары-теплообменники подразделяются на:

· аппараты с рубашкой;

· аппараты со змеевиком;

· аппараты с оросительной системой.

Резервуары-теплообменники получили широкое распространение как в молочной промышленности, так и сельском хозяйстве. Рубашечная система нагрева и охлаждения заложена в ваннах длительной пастеризации и универсальных танках. Ввод пара непосредственно в воду, заполняющую межстенное пространство ванн и танков позволяет достаточно интенсивно нагревать как воду, так и обрабатываемый продукт. Для охлаждения молока в межстенное пространство вводится водопроводная или ледяная вода. В универсальных танках охлаждение воды, находящейся в межстенном пространстве, осуществляется рассолом, который циркулирует между змеевиком и испарителем холодильной машины. Для более интенсивного теплообмена между змеевиком и теплоносителем в универсальных танках предусмотрена его принудительная циркуляция.

Резервуары-теплообменники со змеевиком позволяют применять для охлаждения как промежуточный теплоноситель (воду или рассол) (рис. 29), так и непосредственно хладагент. Кроме того, для нагрева продукта до температуры пастеризации может быть применена горячая вода, подогреваемая в автономно расположенном аппарате.

В литературе имеются данные, свидетельствующие о том, что змеевиковая система нагрева и охлаждения несколько эффективней рубашечной системы. Последнее объясняется очевидно тем, что скорости движения тепло- и хладоносителя в змеевиковых каналах значительно выше, чем в межстенном пространстве аппаратов с рубашкой.

Рисунок 1. Классификация резервуаров-теплообменников для молока

При применении в змеевиковой системе аппарата непосредственного испарения хладагента, поверхность охлаждения снижается и составляет около 20% поверхности резервуара для молока, при этом располагается она обычно в нижней части резервуара. Это приводит к тому, что в процессе работы аппарата, воздух над продуктом не охлаждается, стенки над уровнем молока в течении длительного времени остаются теплые и сухие. Брызги молока, попадая на эту поверхность, высыхают и образуют трудноудалимые отложения.

Скорость охлаждения при непосредственном испарении хладагента невелика, возможны колебания температуры молока до 3°С и примерзание его к стенкам. Перерывы в подаче электроэнергии или неисправность холодильного агрегата могут привести к порче молока, так как применение в этом случае другого хладоносителя при такой системе невозможно.

По энергетическим показателям данная система намного экономичнее системы охлаждения с аккумулированием на панелях испарителя, поскольку температура испарения на 1°С повышает холодопроизводительность компрессора на 3%. По данным фирмы «Сорди» на один литр охлажденного молока в танке с непосредственным испарением хладагента затрачивается 12 Вт электроэнергии, в то время как для танков с промежуточным хладоносителем, соответственно - 30-35 Вт.

Аппараты с оросительной системой имеют достаточно эффективную и гибкую систему охлаждения. Ледяная вода, разбрызгиваемая на наружную поверхность молочного резервуара, подается из аккумулятора холода, размещенного в нижней части резервуара-теплообменника. Стенки резервуара над молоком всегда холодные и влажные, никаких отложений на них не образуется. Скорость охлаждения значительно выше, чем при непосредственном испарении хладагента, а возможность его примерзания исключена. Холодильный агрегат может работать с небольшой нагрузкой, накапливая лед в промежутки между доением и используя периоды минимальной загруженности электросети. По холодопроизводительности компрессорно-конденсаторный агрегат может быть в 2-3 раза меньше, чем при непосредственном испарении хладагента. В холодное время года такая система охлаждения позволяет обходиться без предварительной аккумуляции холода и использовать естественные источники холодной воды. Последнее дает значительный экономический эффект.

В зависимости от компоновки холодильной машины резервуары-теплообменники подразделяются на автономные и встроенные. Для резервуаров большей емкости предпочтение отдается автономной системе, а для резервуаров малой емкости - встроенной. Это объясняется как компактностью установки в целом, так и условиями эксплуатации. Резервуары большей емкости требуют мощных холодильных агрегатов, выделяющие в помещение молочной большое количество тепла. Последнее требует установки специальной вентиляции.

Рисунок 2. Классификация перемешивающих устройств к резервуарам-теплообменникам для молока

резервуар теплообменник технологический

По геометрической форме резервуары-теплообменники подразделяются на цилиндрические вертикальные, цилиндрические горизонтальные и прямоугольные. Однако при любой форме исполнения предпочтение отдается резервуарам-теплообменникам доступным для промывки и обслуживания.

Важнейшим технологическим процессом при обработке молока в резервуарах-теплообменниках является процесс перемешивания. Он служит не только для обеспечения равномерного распределения жировой фазы по всему объему продукта, но и для интенсификации тепло- и массообмена, предотвращения образования на теплообменной поверхности пригара и примораживания продукта к стенкам резервуара при непосредственном испарении хладагента в охлаждающей рубашке.

Несмотря на особою значимость, процесс перемешивания до настоящего времени остается недостаточно изученным, ввиду сложного характера движения перемешиваемой жидкости.

Отсутствие четких представлений о гидродинамических особенностях явлений привело, в частности, к неопределенно большому разнообразию применяемых в резевуарах - теплообменниках типов механических мешалок. Последние состоят из трех основных частей: собственно мешалки, вала и привода. Мешалка является рабочим элементом устройства, закрепляемым на вертикальном, горизонтальном или наклонном валу. От размера и формы лопастей мешалки зависит получение желаемого эффекта перемешивания.

По устройству лопастей, мешалки подразделяют на лопастные, пропеллерные и специальные.

В резервуарах-теплообменниках открытой формы наибольшее распространение получили мешалки лопастного типа. Это объясняется прежде всего тем, что лопастные мешалки просты по устройству и при небольших затратах энергии и низких скоростях обеспечивают достаточно эффективное перемешивание продукта. Вместе с тем такие мешалки, в силу их тихоходности, не оказывают заметного влияния на степень дисперсности жира свежевыдоенного молока. Потоки, создаваемые ими, носят тангенциальный характер.

В резервуарах с мешалкой возвратно-поступательного действия поле скоростей меняется постоянно, что говорит о турбулентном характере движения жидкости внутри резервуара.

Список литературы

1. Краснокутский, Ю.В. Резервуар-охладители молока - М.: Россельхозиздат, 1983,-62 с., ил.

2. А.с. 2007909 СССР, МКИ А01J 9/04 Резервуар-охладитель молока (СССР)- №4606766/30-13 (159384); заявл. 17.1188; опубл. 20.11.89-3 с.:ил.

3. Патент RU №2337535, А01J 9/04 Резервуар-охладитель молока.

4. А.с. 1644838 СССР, МКИ А01J 9/04 Резервуар-охладитель молока (СССР)- №4606766/30-13 (159384); заявл. 17.1188; опубл. 20.11.89-3 с.: ил.

5. А.С. SV 803912, кл. A 01 J 9/04, 1981. МПК 7 A01J9/04, F25D1/00 (RU) (11) 2238642. Опубликовано: 27.10.2004.

6. А.с. 1644838 СССР, МКИ A 01 J 9/04. Резервуар-охладитель молока (СССР). - №4606768/13; заявл. 17.11.88; опубл. 30.04.91, Бюл. №16.-3 с.:ил.

7. Резервуар-охладитель молока Пат. 143773 Российская федерация, МПК А01J 9/04. Резервуар-охладитель молока; заявитель и панетнообладатель Кабардино-Балкарский ГАУ. - №2013148696/13; зявл. 31.10.2013; опубл. 27.07.2014, Бил. №21.-2 с.:ил.

8. Кишев, М.А. Современные резервуары-охладители молока. Проблемы развития АПК Саяно-Алтая. Материалы Международной научно-практической конференции. Абакан. - 2013. - с. 187-190.

Размещено на Allbest.ru