2. Основні розрахункові залежності

Продуктивність любої секції універсального пластинчатого теплообмінного апарату визначають за формулою:

(1)

де k - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м² • К);

F - поверхня нагріву секції;

с_п - питома теплоємність продукту, Дж/(кг • К);

ρ_п - густина продукту, кг/м³;

t_2Г, t_1Г - відповідно більша і менша температури молока, К;

rt_ср - середня різниця температур, К.

Тепловий баланс для секції унісерсального теплообмінного апарату можна записати наступним чином:

М_п · с_п · р_п (t₂ – t₁) = М_г · с_г ·р_г (t_1г - t_2г), (2)

де М_г - кількість гріючої або охолоджуючої рідини, м³/с;

с_г - питома теплоємність гріючої або охолоджуючої рідини, Дж/(кг • К);

ρ_г - густина гріючої або охолоджуючої рідини, кг/м³;

t_2r, t_1r - відповідно більша і менша температури гріючої або охолоджуючої рідини, К;

Для універсальних апаратів, в яких продукт нагрівається парою, рівняння теплового балансу має вигляд:

M_п-c_п-ρ_п(t₂-t₁,) = D(i-c_K-t_K), (3)

де D - витрата пари, кг/с;

с_к - питома теплоємність конденсату, Дж/(кг • К);

і - питомий тепловміст гріючої пари, Дж/кг;

t_K - температура конденсату, °С.

Поверхня нагріву кожної секції F (в м²) залежить від числа пластин:

F = m·f=m·K·f_p = m·K·l_p·b_p (4)

m - кількість пластин в секції;

f - поверхня пластини з одного боку, м²;

К - кількість рифлів н пластині;

f_p - площа поверхні одного рифля з одного боку, м²;

l_р - довжина одного рифля по вертикалі, м;

b_р - ширина одного рифля по горизонталі, м;

Коефіцієнт теплопередачі k в пластинчатих апаратах можна визначити за формулою:

де α_г - коефіцієнт теплопередачі від гарячої рідини до стінки, Вт/(м² • К);

α_п - коефіцієнт теплопередачі від стінки до більш холодної рідини,

Вт/(м²·К);

3. Опис лабораторного стенду

δ_CT - товщина стінки, м;

λ_ст - коефіцієнт теплопровідності стінки, Вт/(м · К).

У випадку, коли теплоагентом і оброблюваним продуктом є рідини, природа α_г і α_П є однаковою і їх можна визначити з рівняння:

(6)

де λ - коефіцієнт теплопровідності рідини, Вт/(м · К). Значення λ, вибирають з таблиць за середньою температурою потоку;

- еквівалентний діаметр для універсальних

пласнинчатих апаратів, м;

h - відстань між пластинами, м;

Рr₁ і Рr₂ - відповідне більший і менший за значенням з критеріїв Рr і Рr_ст;

Рr - критерій Прандтля для середньої температури рідини;

Re - критерій Рейнольдса;

Рr_ет - критерій Прандтля для температури пристінного шару рідини.

В більшості випадків для сучасних типів комбінованих пластинчатих

Апаратів

З начення критерію Прандтля Рr вибирають з таблиць або розраховують за формулою:

де с - питома теплоємність рідини, Дж/(кг • К);

ρ- густина рідини, кг/м³.

(8)

де швидкість руху рідини між пластинами, м/с;

М - витрата рідини, м³/с;

z - кількість ходів між пластинами, в яких рухається рідина; v - кінематична в'язкість рідини, м²/с;

S = 2-(b_p+h) - змочений периметр для універсальних пласнинчатих апаратів, м.

Рисунок 4.- Схема лабораторної установки.

Лабораторна установка включає бачок 1 для продукту, молочний відцентровий самовсмоктуючий насос 2 марки МЦС 12-10, пластинчатий теплообмінник 3, вентилі 4, 6, 7 для регулювання подачі продукту і гарячої води і термометрів 8.

(7)

Т еплообмінник складений на базі охолоджувача ООТ-М (продуктивністю 3000 л/год). В теплообміннику використані пластинии П-1. При складанні теплообмінника прийнята компоновка: Пластини виготовлені із нержавіючої сталі 18Н 10Т, коефіцієнт теплопровідності якої λ = 17,5 Вт/(м-К).