3. Методика проектного расчета пластинчатого теплообмена

Объемная производительность: V_ч = 6000

Температура пастеризации молока: t₂ = 75⁰C

Начальная температура молока: t₁ = 14⁰С

Начальная температура горячей воды: t_r’ = 94⁰C

Конечная температура горячей воды: t_r” = 18⁰C

Кратность объема горячей воды: n = 6

Давление молока на входе в пастеризатор: p₁ =0.15 МПа

Давление молока на выходе из пастеризатора: p₂ = 0.10 МПа

Применяемые пластины «ПР-0,2». Материал сталь Х18Н10Т

3.1 Тепловой расчет

1. Средняя температура воды

2. При по таблице Приложения №2 находим для воды, следующие теплофизические свойства:

 Плотность: p = 985,6 кг/м³

 Удельная теплоемкость: c = 4,203 Дж/кг град.

 Теплопроводность Вт/м град.

 Коэффициент кинематической вязкости

 Коэффициент динамической вязкости

 Критерии Прандтля

. Средняя температура молока:

4. При по таблице Приложения №2 находим для воды, следующие теплофизические свойства:

 Плотность: p = 1018,8 кг/м³

 Удельная теплоемкость: c = 9,918 Дж/кг град.

 Теплопроводность Вт/м град.

 Коэффициент кинематической вязкости

 Коэффициент динамической вязкости

 Критерии Прандтля

. Для пластин «ПР-0,2» из стали Х18Н10Т находим следующие технические данные:

 поверхность теплопередачи одной пластины F₁ = 0,2 м²;

 эквивалентный диаметр межпластинного канала d_э = 7,5 мм;

 площадь поперечного сечения одного канала f = 0,0016 м²;

 длина канала, привиденная L_n = 0,44 м;

 диаметр углового отверстия D_y = 100 мм;

 толщина пластины

 коэффициент теплопроводности стали Вт/м град.

. Определяем тепловую нагрузку пастеризатора:

. Рассчитываем необходимый массовый расход горячей воды:

8. Объемный расход горячей воды:

9. Вычисляем средний температурный напор между горячей водой и молоком при приямотоке:

 большая разность температур:

 меньшая разность температур

10. Средняя скорость молока в межпластинном канале:

11. Критерий Рейнольдса для потока молока:

12. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления:

. Критерий Пратандтля при средней температуре молока опред. :

Средняя температура стенки:

При температуре критерии Пратандтля в пристеночном слое по табл.

14. Уравнение Нуссельта

15. Коэффициент теплоотдачи:

. Средняя скорость воды в межпластинном канале:

17. Критерий Рейнольдса для потока воды:

18.

19. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления:

. Критерий Пратандтля при средней температуре воды опред. :

Критерий Пратандтля для воды в пристеночном слое при по табл.

. Для данного типа пластин при движений воды в диапазоне чисел Рейнольдса: 50<Re<20000 критериальное уравнение Нуссельта по аналогии имеет вид:

. Коэффициент теплоотдачи:

. Термическое сопротивление загрязнения R₁ на стенке со стороны молока:

24. Термическое сопротивление стенки R₂ из стали марки Х18Н10Т при ее тольщине

. Термическое сопротивление загрязнения со стороны воды R₃:

. Коэффициент теплопередачи:

27. Рассчитываем общую поверхность теплопередачи аппарата:

Принимаем стандартную поверхность: F = 25 м²