17 Пластинчатые и трубчатые нагреватели молока. Коэф-т теплоот-чи, кратность теплоноси-ля, потери напора.

Трубчатые нагреватели, предназначенные для подогрева молока перед сепарированием (от 10 до 50°С). Нагреватель представляет собой две трубные доски, в которые ввальцованы 24 трубы диаметром 28 мм и длиной 1200 мм. Молоко проходит последо­вательно по трубам, обогревается паром, поступающим в межтрубное пространство. Трубчатые нагреватели, предназначенные для нагревания до более высоких температур (до 90 —135°С), состоят из одного или двух ба­рабанов, которые с торцов закрыты откидными крышками. На внут­ренней стороне крышек находятся

1— гайка; 2 — прижим; 3 — корпус; 4 — изоляция; 5 — обшивка; б— труба; 7— уплотнительная резина; 8 — крышка перегородки для очередного прохождения потока молока по нагревательным трубкам (секциям). Мо­локо подается в нижний барабан, в котором оно последовательно про­ходит ярус трубок, изменяя многократно направление движения. Перегородки, установленные горизонтально внутри нижнего бараба­на, разделяют полость на ярусы. Поэтому горячая вода, подаваемая из бойлера насосом, циркулирует противотоком молоку, проходя последовательно каждый ярус барабана. Трубчатые нагреватели ус­танавливают в линиях подготовки молока к сгущению, а также применяют при производстве масла поточным методом.

В зависимости от технологического назначения требования к труб­чатому нагревателю могут быть различны. При использовании их в качестве подогревателей перед сепарированием они должны рабо­тать на минимальных скоростях потока жидкости, с тем чтобы обеспе­чить интенсивную теплопередачу и свести к минимуму отложения бел­ка на греющей поверхности. В трубчатых нагревателях, предназначен­ных для нагревания до более высоких температур, возможно значи­тельное увеличение скорости потока.

Пластинчатые нагреватели и охладители представляют собой ком­плект теплообменных пластин. Пластины рифленые, штампо­ванные, с приклеенными по периферии резиновыми уплотнителями. Они изготовляются из нержавеющей стали и стягиваются стяжными болтами между упорной и нажимной плитами. С одной стороны м-у

n-кратность теплоносителя

k-коэф. теплопередачи теплообменной поверхности, Вт/м²град

F – площадь поверхности теплообмена, м²

средняя логарифмическая разность температур

Коэф. теплопередачи k зависит от условий движения жидкости по обеим сторонам стенки, а так же от физич. свойств этих жидкостей, от толщины стенки и материала стенки.

k = 1/(1/α₁+1/α₂+δ_ст/λ_ст+δ_з/λ_з)

α₁ – коэф.теплопередачи от горячей жидкости к стенке, Вт/ м²град

α₂ – коэф. теплопередачи от стенки к холодной жидкости, Вт/ м²град

δ_ст- толщина стенки (пластины), м

λ_ст – коэф. теплопроводности стенки , Вт/ м^*град

δ_з ,λ_з- толщина и коэф. теплопроводности отложившихся загрязнений

Наибольшую сложность представляют определение коэф-в теплопроводности α₁ ,α_2. Они зависят от вязкости, теплопроводности, скорости движения жидкости, также от профиля канала, режима движения жидкости и др. факторов.

Коэф. теплоотдачи α определяется ч-з критерий Нуссельта:

α = Nu·λ/ d_эк

λ- коэф. теплопроводности жидкости , Вт/ м^*град

d_эк – эквивалентный диаметр потока

Критерий Нуссельта является функцией критериев Re u Pr

Re= υ d_эк/ ν Pr= μgc/λ

υ – скорость жидкости, м/с

d_эк - эквивалентный диаметр

ν – кинематическая вязкость жидкости, м²/с

μ – коэф.динамической вязкости, Па*с

g= 9,81 м/с²

c- ср.удельная теплоемкость жидкости, дж/(кг град)

λ – коэф. теплопроводности жидкости , Вт/ м^*град

Nu= c Re^m Prⁿ (Pr_ж/ Pr_ст )^0,25

Коэф. с, m ,n определяются экспериментально. Поправочный коэф.

(Pr_ж/ Pr_ст )^0,25= 0,95 при охлаждении и =1,05 при нагреве жидкости

Кратность теплоносителя n существенно влияет на нагрев продукта. С увеличением кратности теплоносителя температура продукта на выходе будет увеличиваться за счет повышения средней температуры теплоносителя.

Рис. 68. Схема установки для на­гревания молока:

1 — приемный бачок; 2 — насос; 3 — стаби­лизатор потока; 4— нажимные плиты; 5 — клапан для выпуска нагретого молока или возврата в уравнительную емкость; 6 — клапан

пластинами протекает продукт, а с другой — тепло- или хладоноситель (холодная вода, рассол, горячая вода).

Такие аппараты м. б. одно- и двухсекционными. В односекционном аппарате нагревание осуществляется горячей водой (на­греватели), а охлаждение — холодной водой или рассолом (охладите­ли). В двухсекционном аппарате нагревание осуществляется в первой секции горячим молоком (регенеративная секция), во второй — го­рячей, подогретой в бойлере водой (нагреватели), а охлаждение — в первой секции водой, во второй —рассолом (охладители). При этом продукт первую и вторую секции проходит последовательно.

Суммарное сопротивление дв-я хладооносителя:

∆Р=∆Р_тр+∆Р_м

Где ∆Р_тр –сопротивление трению в каналах ∆Р_тр=λ·l·ρ·υ²/(d_эк·2·g)

Где λ – коэф.трени l - длина канала d_эк – эквивалентный диаметр потока

ρ – плотность жидкости, кг/м³ υ – ср. линейная скорость потока, м/с

g =9,81 м/с² ускорение свободн.падения Местные сопротивления опред-ся

∆Р_м=Σζ_i ·ρ·υ²/2·g

Σζ_i – сумма коэф-в местных сопротивлений

Осн. Уравнениями для расчета тепловых потоков являются ур-я теплового баланса и ур-я теплопередачи

Q= m₁c₁(t₂-t₁)= m₂c₂(t₂^/-t₁^/)

Q= n m₂c₁(t₂-t₁)= m₂c₂(t₂^/-t₁^/) , m₁= n ·m₂ n= m₁/ m₂

Q= kF∆t_cpτ

τ – время процесса, учитывается в том случае, когда m₁ и m₂ в кг. Если m₁ и m₂ кг/с, то τ не нужно.

Рассмотрим Q= kF∆t_cp

Q – кол-во подведенной или отведенной теплоты за единицу времени

m₁ , m₂-массовый расход нагревающей и охлаждающей жидкости, кг/с

c₁,c₂- удельн. Теплоемкость нагревающей и охлаждающей жидкости

t₁,t₂ –нач.и конечн. Темпер.нагревающей жидкости

t₁^/,t₂^/ - нач.и конечн. Темпер.охлаждающей жидкости