3.6 Расчет теплопотерь

3.6.1. Определяем изолированную суммарную боковую поверхность двухбарабанного пастеризатора(F_бок)

F_бок = 2 · π · (D_н + 2δ_из) · L = 2 · 3,14 · (0,214 + 2 · 0,045) · 4,3 = 4,105 м²

3.6.2. Определяем изолированную суммарную торцевую поверхность двухбарабанного пастеризатора(F_тор)

F_тор = 2 · π · (D_н² / 4) = 2 · 3,14 · (0,214² / 4) = 0,072 м

3.6.3. Определяем потери теплоты с изолированной поверхности пастеризатора (Q^из_пот)

Q^из_пот = q · ( F_бок + F_тор) = 152,1 · (4,105 + 0,072) = 635,3 = 635 Вт

3.6.4. Коэффициент теплоотдачи от неизолированной поверхности (α_н)

α_н = 9,74 + 0,07 · ∆t = 9,74 + 0,07·18 = 11 Вт/м²·град

3.6.5. Определяем потери теплоты с неизолированной поверхности пастеризатора (Q^н_пот)

Q^н_пот = α_н · F_н · (t₂ – t_в) = 11 · 0,072 · (40 – 22) = 14,256 Вт

3.6.6. Суммарные потери теплоты по всей поверхности теплообменника

Q_пот = Q^из_пот + Q^н_пот = 635 + 14,3 = 649,3 Вт

3.6.7. Относительные потери теплоты составляют (Q_отн)

Q_отн = Q_пот / Q = 649,3 / 158,2·10³ = 0,004 = 0,15 %

Таким образом, выполняется соотношение Q_отн 5 %.

3.7 Расчет насоса

3.7.1. Рассчитываем сумму коэффициентов местных сопротивлений (к.м.с.) ( ) в теплообменнике.

= ( + ₁) · z + 2 · ₂ · (z – 1) + ( ₃ + ₄) · e², (20)

где – к.м.с. при выходе жидкости из распределительной коробки в пучок трубок одного хода (внезапное сужение);

₁ – к.м.с. при выходе жидкости из пучка трубок одного хода в распределительную коробку (внезапное расширение);

₂ – к.м.с. при переходе из одного хода в другой, ₂ = 1,1;

₃ – к.м.с. при выходе жидкости из штуцера в распределительную коробку (внезапное расширение);

₄ – к.м.с. при входе жидкости из распределительной коробки в выходной штуцер.

= f · (F / F₂) = f · (F₃ / F₂), (21)

F₃ = 0,785 · d_ш² = 0,785 · 0,04² = 0,00126,

F₂ = 0,785 · (D² / z_ф) = 0,785 · (0,21 / 8) = 0,0043,

= f · (0,00126 / 0,0043) = f · (0,293), по таблице находим = 0,38

Аналогично находим ₄ = f · (F₃ / F₂), ₄ = 0,38

₁ = [1 – (F / F₂)]² = [1 – (F₃ / F₂)]² = (1 – 0,293)² = 0,498 = 0,5

Величину е находим из соотношения:

е = (d² · n_x) / d²_ш = 0,028 · 4 / 0,04 = 1,96

Определяем сумму к.м.с. в каждом барабане

= (0,38 + 0,5) · 8 + 2 · 1,1 · (8 – 1) + (0,38 + 0,38) · 1,96² = 25,3

Определяем полную сумму к.м.с. в теплообменнике

₀ = 2 · = 51

3.7.2. Определяем потери напора в местных сопротивлениях (h_м)

h_м = ( ₀) · = = 0,936 м

3.7.3. Рассчитываем потери напора по длине (h_l)

h_l = 𝜆 · · (22)

где – суммарная длина движения потока молока

= 2 · l · z = 2 · 2 · 8 = 32 м;

𝜆 – коэффициент гидравлического трения; 𝜆 = f · (Re)

𝜆 = = = 0,0265

h_l = 0,0277 · · = 0,278 м

3.7.4. Рассчитываем требуемый напор насоса (Н)

Н = ∆z + h_l + h_м (23)

где ∆z – геометрическая высота подъема жидкости с учетом дополнительных потерь на местных сопротивлениях и по длине. Принимаем ∆z = 5,5 м.

Н = 5,5 + 0,278 + 0,936 = 6,7 м

3.7.5. Полезная мощность насоса (N_п)

N_п = ρ · g · H · V_c = 1018 · 9,81 · 6,7 · 13,64·10^-4 = 91,3 Вт

3.7.6. Полная мощность насоса (N)

N = = = 130,4 Вт

3.7.7. Выбираем центробежный насос для подачи молока 36 МЦ 10-20. Подача V_c = 10м³/ч. Полный напор Н = 20 м. Мощность электродвигателя N = = 1700 Вт.