123252 (717146), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

де t_p — температура сирого молока після нагрівання його пастеризованим (температура регенерації), °С.

Кількість теплоти, що витрачається на пастеризацію молока, попередньо нагрітого в регенераторі, Дж,

де W₁ — кількість теплоти, яка потрібна для пастеризації продукту без використання регенераторів, Дж.

Кількість холоду, яка потрібна для охолодження пастеризованого молока після регенерації, Дж,

де W₁^` — кількість холоду, яка потрібна для охолодження пастеризованого, але не регенерованого молока, Дж; t_пр — температура пастеризованого молока після регенерації, °С; t₀ - температура охолодження пастеризованого молока, °С.

Економію тепла і холоду в процесі регенерації оцінюють за показниками економічності витрати теплоти Е_т і холоду Е_х, %:

При проведенні багатьох технологічних процесів пастеризацію, регенерацію та охолодження здійснюють послідовно на різних апаратах (як мінімум на трьох), а також на комбінованих (трубчастих і пластинчастих).

Вихідне молоко надходить у секцію регенерації, звідки воно спочатку спрямовується у молокоочисник, а потім у секцію пастеризації (за наявності двох секцій пастеризації молоко проходить їх послідовно). Після цього молоко надходить у витримувач, звідки через зворотний клапан направляється в секцію регенерації. Із секції регенерації молоко потрапляє в секцію охолодження водою і секцію охолодження розсолом або крижаною водою. Оскільки молоко послідовно проходить усі секції універсального апарата, продуктивність кожної з них має бути однаковою.

Пластинчастий пастеризатор. Продуктивність кожної секції пластинчастого пастеризатора визначають за формулою

де S — площа поверхні охолодження, м²; a = 2907...3372 — коефіцієнт тепловіддачі, кВт/(м^2.К); t₂, t₁ — відповідно вища та нижча температура молока, °С.

Тепловий баланс для кожної секції пластинчастого пастеризатора

де Q_Г — витрата нагрівальної чи охолоджувальної рідини, м³/с; с_г — питома теплоємність нагрівальної чи охолоджувальної рідини, Дж/(кг-К); р_г — густина нагрівальної чи охолоджувальної рідини, кг/м³; t_1г, t_2r — вища та нижча температура нагрівальної чи охолоджувальної рідини, °С.

Для універсальних апаратів, у яких продукт нагрівається в секції пастеризації паром, рівняння теплового балансу має вигляд

де W_П — витрата пари, кг/с; і_п — питома ентальпія пари, кДж/кг; с_к— питома теплоємність конденсату, Дж/(кг^.К); t_K — температура конденсату, °С.

Площа поверхні нагрівання кожної секції, м²,

де S_p — площа поверхні одного рифля з одного боку, м²; т — кількість пластин у секції; f — площа поверхні пластини з одного боку, м²; z_p — кількість рифлів на пластині, шт.; l_p — довжина одного рифля по вертикалі, м; b_р — ширина одного рифля по горизонталі, м.

Коефіцієнт теплопередачі в пластинчастих апаратах можна визначити за формулою

де a₁ — коефіцієнт тепловіддачі від гарячої рідини до стінки, Вт/(м^2.К); а₂ - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до холоднішої рідини, Вт/(м²-К); термічний опір стінки, м^2.К/Вт.

Якщо рідина рухається по обидва боки пластини, то природа а₁ та а₂ є цілком однаковою, критерій Нуссельта дорівнює

де А — експериментальний коефіцієнт; Re — критерій Рейнольдса; Рr — критерій Прандтля для середньої температури рідини; Рr_г.ш — критерій Прандтля для температури граничного шару; п, т, р — показники степеня.

Коефіцієнт А та показники степеня п, т, р для кожного типу пластин визначають експериментально. У більшості випадків для сучасних типів комбінованих пластинчастих апаратів відношення Рr/Рr_гш = 1. Тому в технічних розрахунках ним можна знехтувати. Критерій Нуссельта

де а — коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м^2.К); d_EKB — еквівалентний діаметр, м:

h — відстань між пластинами, м; λ — коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м^.К).

Критерій Прандтля

де с — питома теплоємність продукту, Дж/(кг^.К); μ — кінематична в'язкість, м²/с; р — густина продукту, кг/м³.

Швидкість руху рідини в зазорі між пластинами, м/с,

де z — кількість зазорів між пластинами, в яких рухається рідина; ; т — кількість пластин; z_n — кількість пакетів у секції.

Важливим показником роботи пластинчастого пастеризатора є тривалість перебування молока в кожній секції, с,

де L — довжина шляху руху молока в секції, м.

При послідовному переході молока з одного пакета пластин в інший L є добутком довжини шляху руху по одній пластині на кількість пакетів:

Тривалість перебування продукту в секції витримування, с,

де L_B — довжина витримувача, м; d_B — діаметр витримувача (якщо витримувач круглотрубчастий), м; v_в — швидкість руху продукту у витримувачі, м/с.

Ефект пастеризації можна гарантувати за умови

Потрібно також, щоб критерій Ра становив не менше ніж одиниця.

Щоб установити бактерицидну ефективність пластинчастого пастеризатора, треба визначити загальний критерій Пастера Ра_заг, тобто для секцій регенерації, пастеризації і витримування,

де Ра_р1, Ра_р2 — відповідно критерії Пастера в секції пастеризації на лінії холодного молока і на лінії пастеризованого молока; Ра_п, Ра_в — критерій Пастера відповідно в секції пастеризації й у витримувачі.

У загальному вигляді для секцій регенерації та пастеризації:

Для секцій регенерації і пастеризації критерій Ра визначити дуже важко, тому на практиці обмежуються розрахунком Ра_в.

Сумарні, або загальні, гідравлічні опори руху продукту в універсальному апараті, м,

де Н_р, Н_р1 — гідравлічний опір на лінії холодного і гарячого продукту в секції регенерації, м; Н_п - гідравлічні опори в секції пастеризації, м; Н_ов, Н_ор - гідравлічні опори в секціях охолодження відповідно водою і розсолом, м;Н_в - гідравлічні опори у витримувачі, м; Н_т - гідравлічні опори в трубопроводах установки, м.

Гідравлічні опори в кожній секції Н_с можна визначити за формулою

У суму коефіцієнтів місцевих опорів входять усі коефіцієнти, зумовлені поворотами рідини в зазорі між двома пластинами і між пакетами однієї секції. Коефіцієнт опору ξ_оп у рифлених пластинах, незважаючи на невелике значення критерію Re, визначають, як для турбулентного режиму. Це пояснюється тим, що за рахунок рифлів, які є штучними турбулізаторами, критичне число Re_Kp у зазорах між пластинами становить не більше ніж 150...300.

Пастеризатор молока миттєвої дії. Площа нагрівання пастеризатора, м³,

де Q — продуктивність пастеризатора, кг/год; с = 3,86...3,96 — теплоємність молока, кДж/(кг^.К); a = 2,90...3,37 — коефіцієнт тепловіддачі, кВт/(м^2.К); t_к= 85 — кінцева температура молока, °С;

t_п — початкова температура молока, °С (з ємкості — t_п = 5, після доїння — t_п = 37); Δе_ср — середня логарифмічна різниця температур, °С:

Визначення діаметра і висоти пастеризатора. Діаметр пастеризатора визначають із залежності D/h_n = 0,9...1,2, звідки

Годинну витрату пари на роботу пастеризатора обчислюють з виразу балансу теплообміну:

де W_п — витрата пари, кг/год:

і_п = 2679 — питома ентальпія пари, кДж/кг; і_к= 376 — питома ентальпія конденсату, кДж/кг; η_м- 0,85...0,90 — тепловий ККД пастеризатора.

Теплова продуктивність пастеризатора, Вт/год,

Частота обертання витіснювального барабана, хв^-1,

де Н— висота підйому молока витіснювальним барабаном, мм; r_л —радіус лопатей барабана, мм: r_д =D/2 + (50...60).

4. Машини для сепарування молока та молочних продуктів

Швидке отримання молочних вершків та очищення молока від механічних домішок і нормалізацію його за жирністю здійснюють на відцентрових сепараторах. За призначенням сепаратори поділяють на вершковідокремлювачі, очисники, нормалізатори, гомогенізатори та універсальні сепаратори і центрифуги (для виділення білкового згустку). Найширше застосовують вершковідокремлювачі, очисники і нормалізатори.

За конструкцією барабана розрізняють безтарілчасті і тарілчасті сепаратори, за конструкцією пристроїв для підведення молока і відведення фракцій — відкриті, напівзакриті (напівгерметичні) і закриті (герметичні).

Принципові схеми барабанів, які використовують у сепараторах для розділення молочних продуктів.

Безтарілчасті сепаратори (центрифуги) застосовують для зневоднення сирного зерна при виробництві сиру та казеїну.

Продукт, який подається в безтарілчастий барабан, починає обертатися разом із барабаном. Відцентрові сили діють на кожну часточку продукту і створюють тиск, який збільшується в радіальному напрямку. Цей тиск у тисячі разів більший від гідростатичного тиску і гравітаційних сил. Тому вільна поверхня продукту, що сепарується, є циліндричною. Важка фракція (осад) концентрується на внутрішній стінці барабана, легка — біля вільної поверхні продукту. Ширина кришки 2 визначає максимальну товщину шару продукту, що може оброблятися в центрифузі. Оскільки вплив сили тяжіння в барабані незначний, його можна обертати навколо довільно розміщеної осі в просторі. Це спрощує конструкцію машини, пристроїв для вивантаження фільтрату і осаду із барабана.

Характеристики

Список файлов реферата