Додатки Додаток а Формули для розрахунку теплофізичних властивостей продуктів

Під час виконання розрахунків теплофізичні властивості про­дуктів слід розраховувати за наведеними нижче формулами.

1.  Густини рідин, що містять сухі речовини (цукровий си­роп, фруктові соки, молоко з цукром та інші), при 20 ºС, ρ₂₀ (кг/м³):

де В – вміст сухих речовин, %.

При температурі t ºС, ρ_t (кг/м³):

Густина томатопродуктів (кг/м³):

2.  Динамічна в’язкість для соків і сиропів при 20 ºС, μ₂₀ (мПа∙с):

а при температурі, що відрізняється від 20 ºС:

Динамічна в’язкість томатопродуктів (Па∙с):

де В – вміст сухих речовин, %;

t – температура продукту, ºС.

3. Теплоємність томатопродуктів с [Дж/(кг∙К)]:

де В – вміст сухих речовин, %.

Теплоємність рослинної сировини у водних напівпродуктах:

де с_с – теплоємність сухих речовин, Дж/(кг∙К)

для буряка: с_с = 3,35…3,90 кДж/(кг·К),

для яблук: с_с = 3,77…3,91 кДж/(кг·К),

для томатопродуктів при В = 5…9 % сухих речовин: с_с = 3,94…4,05 кДж/(кг∙К);

W – вміст води у продуктах, %.

4. Теплопровідність томатопродуктів λ [Вт/(м∙К)]:

Теплопровідність соків, молока з цукром, сиропів та інших рідинних систем, що містять сухі речовини В, λ [Вт/(м∙К)] при 20 ºС:

а при температурі t ºС:

Додаток Б

Приклад розрахунку горизонтального кожухотрубчастого теплообмінника

Розрахувати та спроектувати горизонтальний кожухотруб­частий теплообмінник для нагрівання води від початкової тем­ператури t_поч = 13 ºС до кінцевої t_кін = 81 ºС. Продуктивність апа­рата – G = 2,4 кг/с. Гарячий теплоносій – суха насичена водяна пара тиском р = 0,18 МПа. Температура гріючої пари при за­да­ному тиску: t_г.п. = 116,93 °С [25, с. 293, табл. 38].

Тепловий розрахунок

Теплофізичні характеристики води визначаємо за таблицями [25, с. 273, табл. 4] при середній температурі:

°С.

Густина води при середній температурі кг/м³.

Динамічна в’язкість води Па·с.

Теплоємність води c_в = 4 180 Дж/(кг·К).

Теплопровідність води Вт/(м·К).

Теплове навантаження та витрата пари

Загальне теплове навантаження теплообмінника розрахо­вує­мо за формулою:

кВт.

З рівняння теплового балансу знаходимо необхідну витрату пари:

де  h″ – ентальпія сухої насиченої пари, кДж/кг;

кДж/кг при Р = 0,18 МПа [25, с. 292, табл. 38];

h_к – ентальпія плівки конденсату, кДж/кг:

де  h′ – ентальпія конденсату, кДж/кг,  кДж/кг [25, с. 293, табл. 38];

Δh – величина зменшення ентальпії конденсату; звичайно кДж/кг.

Приймаємо кДж/кг, тоді:

кДж/кг;

де  η – коефіцієнт втрат тепла; η = 0,98…0,99. Приймаємо η = 0,985.

Тоді:

кг/с.

Задаємося швидкістю руху води в трубі теплообмінника. Її величину вибираємо такою, щоб забезпечити розвинутий турбу­лентний рух у трубах. Звичайно швидкість руху продукту виби­рають у межах 0,5…1,5 м/с. Приймаємо швидкість руху w = 1 м/с.

Сумарну площу поперечного перерізу f′ всіх трубок в пучку знаходимо з рівняння витрати:

звідки:

м².

У теплообмінниках звичайно застосовуються латунні трубки, що мають значну теплопровідність. Вибираємо трубки зі стан­дарт­­ного ряду: мм. Тоді м; м.

Визначаємо приблизну кількість трубок :

де f_пр – площа поперечного перерізу трубки, м², що становить:

м².

Тоді кількість трубок буде:

шт.

Приймаємо z = 12 трубок.

Уточнюємо швидкість руху води в трубках теплообмінника:

м/с.

За даною швидкістю знаходимо критерій Рейнольдса, що ха­рактеризує режим руху рідини в трубці:

говорить про розвинутий турбулентний рух води в тру­бах теплообмінника, що задовольняє умовам розрахунку.