Расчет технологического оборудования молочной отрасли с помощью ЭВМ. Методическое пособие для студентов специальности 260303 – «Технология молока и мо

Тогда

> dPrek;dPox;

200000.

171000.

3. Определяем максимально допустимые скорости продукта по секциях в межпластинных каналах:

Преварительно зададимся и вычислим вспомогательные величины:

-ожидаемый коэффициент теплоотдачи [Вт/(м*м*К)]

>alpha:=5000;

:= 5000

-средние температуры стенок в секциях рекуперации, пастеризации и охлаждения [град.С ]:

> tc_rek:=(t1 + t2 + t3+t4)/ 4.; tc_rek := 42.0

> tc_pas:=(t2+t3+t32+t31)/4.; tc_pas := 76.5

> tc_ox:=(t4+t5+t61+t62)/4.; tc_ox := 7.33

-плотность продукта [кг/(м*м*м) ] в секциях рекуперации, пастериации, охлаждения:

> rho_rek:=1019.9; rho_pas:=1002.; rho_ox:=1032.;

rho_rek := 1019.9 rho_pas := 1002. rho_ox := 1032.

-козффициент гидравлического сопротивления в секциях

xi_rek := 1.6 xi_pas := 1.4 xi_ox := 1.95

20

- удельная теплоемкость продукта в секциях рекуперации, пастеризации, охлаждения:[Дж/кг/К]:

> Cp_rek:=3959.; Cp_pas:=4000.;

Cp_ox:=3867.;

Cp_rek := 3959.

Cp_pas := 4000.

Cp_ox := 3867.

Определяем скорости продукта в секциях рекуперации, пастеризации, охлаждения: [м/с]:

> Vrek:=2.*(alpha*(tc_rek-

0.5*(t1+t2))*dPrek/(Cp_rek*(t2t1)*rho_rek*rho_rek*xi_rek))**(1./3.);

Vrek := .534

> Vpas:=2.*(alpha*(tc_pas-

0.5*(t3+t2))*dPpas/(Cp_pas*(t3t2)*rho_pas*rho_pas*xi_pas))**(1./3.);

Vpas := .616

> Vox:=2.*(alpha*(- tc_ox+0.5*(t4+t5))*dPox/(Cp_ox*(t4t5)*rho_ox*rho_ox*xi_ox))**(1./3.);

Vox := .584

Средняя скорость молока в секциях [м/c]: > Vpr:=(Vrek+Vpas+Vox)/3.;

Vpr := .577

Определяем площадь поперечного сечения канала в пакете для молока [м*м ]:

> fk:=Bp*h;

fk := .000504

Определяем число каналов в пакете для молока :

> m:=M/fk/Vpr;

m := 9.29

Округляем m до целого числа:

> mm:=10.;

mm := 10.

21

Уточняем скорость движения продукта:

> Vpr:=Vpr*m/mm;

Vpr := .536

Скорость горячей и холодной воды принимаем:

Количество горячей воды в секции пастеризации: > Mg:=n_gv*M;

Mg := .0135

Число каналов на линии движения горячей воды:

> mg:=Mg/fk/Vg;

mg := 25.0

Количество холодной воды в секции охлаждения:

> Mx:=n_xv*M;

Mx := .00810

Число каналов в пакете для ледяной воды:

> mx:=Mx/fk/Vpr;

mx := 30.0

4. Расчитываем средние температуры, числа Прандтля, Рейнольдса, Нуселбда, коэффициенты теплоотдачи, теплоперео и конструктивные параметрыаппарата.

4.1.Секция рекуперации.

4.1.1.Для стороны нагревания (для холодного молока):

>tcp_rek1:=(t1+t2)/2.;

tcp_rek1 := 34.4

Взависимости от tcp_rek1 выбираем по таблицам [1]:

-коэффициент теплопроводности [Вт/(м К)]

>lambda1:=0.558;

:= .558

-кинематическую вязкость [м*м/с ]

>nu1:=1.17*10**(-6);

:= .117 10-5

22

-удельная теплоемкость молока [Дж/(кг К)]

>C1:= 3940.;

C1 := 3940.

-плотность молока [кг/(м*м*м)]

>rho1:=1023.;

:= 1023.

Вычисляем числа Прандтля, Рейнольдса, Нусельда, коэффиициент теплоотдачи

> Pr_rek1:=C1*rho1*nu1/lambda1;

Pr_rek1 := 8.42

> dekv:=2.*h;

dekv := .00400

> Re_rek1:=dekv*Vpr/nu1;

Re_rek1 := 1830.

>

Nu_rek1:=0.1*Re_rek1**0.7*Pr_rek1**0.43*1.05;

Nu_rek1 := 50.4

> alpha_rek1:=Nu_rek1*lambda1/dekv; alpha_rek1 := 7020.

4.1.2.Для стороны охлаждения (для горячего молока):

>tcp_rek2:=(t3+t4)/2.;

tcp_rek2 := 49.6

Взависимости от tcp_rek2 выбираем по таблицам [1]:

-коэффициент теплопроводности [Вт/(м К)]

>lambda2:=0.575;

:= .575

-кинематическую вязкость [м*м/с ]

>nu2:=0.84*10**(-6);

:= .840 10-6

-удельная теплоемкость молока [Дж/(кг К)]

>C2:= 3966.;

C2 := 3966.

- плотность молока [кг/(м*м*м)]

23

> rho2:=1015.;

:= 1015.

Вычисляем числа Прандтля, Рейнольдса, Нусельда, коэффиициент теплоотдачи:

> Pr_rek2:=C2*rho2*nu2/lambda2;

Pr_rek2 := 5.91

> Re_rek2:=dekv*Vpr/nu2;

Re_rek2 := 2550.

>

Nu_rek2:=0.1*Re_rek2**0.7*Pr_rek2**0.43*0.95;

Nu_rek2 := 49.4

> alpha_rek2:=Nu_rek2*lambda2/dekv; alpha_rek2 := 7100.

Определяем коэффициенты теплопередачи: -толщина стенки [м]

> delta:=0.001;

:= .001

-коэффициент теплопроводности материала стенки [Вт/(м

К)]

> lambda:=15.;

:= 15.

-коэффициент теплопередачи [Вт/(м*м*К)]

>

Krek:=1./(1./alpha_rek1+delta/lambda+1./alpha _rek2);

Krek := 2860.

Определяем конструктивные размеры секции рекуперации:

Рабочие поверхности пластин [м*м]

> Frek:=M*C1*rho1*(t2-t1)/(Krek*tcp_rek);

Frek := 15.1

Число пластин в секции

> n_rek:=Frek/f;

n_rek := 76.3

24

Принимаем

> n_rek:=76;

n_rek := 76

Число пакетов в секции

> X_rek:=n_rek/(2.*mm);

X_rek := 3.80

Принимаем

> X_rek:=4.;

X_rek := 4.

4.2.Секция пастеризации.

4.2.1.Для стороны нагревания (для холодного молока)

>tcp_pas1:=(t3+t2)/2.;

tcp_pas1 := 72.4

В зависимости от tcp_pas1 выбираем по таблицам [1]:

-коэффициент теплопроводности [Вт/(м К)]

>lambda1:=0.6;

:= .6

-кинематическую вязкость [м*м/с ]

>nu1:=0.6*10**(-6);

:= .600 10-6

-удельная теплоемкость молока [Дж/(кг К)]

>C1:= 3995.6;

C1 := 3995.6

-плотность молока [кг/(м*м*м)]

>rho1:=1003.1;

:= 1003.1

Вычисляем числа Прандтля, Рейнольдса, Нусельда, коэффиициент теплоотдачи:

> Pr_pas1:=C1*rho1*nu1/lambda1;

Pr_pas1 := 4.00

> Re_pas1:=dekv*Vpr/nu1;

Re_pas1 := 3570.

25

>

Nu_pas1:=0.1*Re_pas1**0.7*Pr_pas1**0.43*1.05;

Nu_pas1 := 58.7

> alpha_pas1:=Nu_pas1*lambda1/dekv; alpha_pas1 := 8800.

4.2.2.Для стороны охлаждения (горячей воды)

>tcp_pas2:=(t31+t32)/2.;

tcp_pas2 := 80.6

В зависимости от tcp_pas2 выбираем по таблицам [1]:

-коэффициент теплопроводности [Вт/(м К)]

>lambda2:=0.67;

:= .67

-кинематическую вязкость [м*м/с ]

>nu2:=0.366*10**(-6);

:= .366 10-6

-удельная теплоемкость горячей воды [Дж/(кг К)]

>C2:= 971.8;

C2 := 971.8

-плотность горячей воды [кг/(м*м*м)]

>rho2:=4216;

:= 4216

Вычисляем числа Прандтля, Рейнольдса, Нусельда, коэффиициент теплоотдачи:

> Pr_pas2:=C2*rho2*nu2/lambda2;

Pr_pas2 := 2.24

> Re_pas2:=dekv*Vpr/nu2;

Re_pas2 := 5850.

>

Nu_pas2:=0.1*Re_pas2**0.7*Pr_pas2**0.43*0.95;

Nu_pas2 := 58.1

> alpha_pas2:=Nu_pas2*lambda2/dekv; alpha_pas2 := 9720.

26

Определяем коэффициенты теплопередачи: -толщина стенки [м]

> delta:=0.001;

:= .001

-коэффициент теплопроводности материала стенки [Вт/(м

К)]

> lambda:=15.;

:= 15.

-коэффициент теплопередачи [Вт/(м*м*К)]

>

Kpas:=1./(1./alpha_pas1+delta/lambda+1./alpha _pas2);

Kpas := 3520.

Определяем конструктивные размеры секции пастериза-

ции:

Рабочие поверхности пластин [м*м]

> Fpas:=M*C1*rho1*(t3-t2)/(Kpas*tcp_pas);

Fpas := 7.44

Число пластин в секции

> n_pas:=Fpas/f;

n_pas := 37.6

Принимаем

> n_pas:=39.;

n_pas := 39.

Число пакетов в секции

> X_pas:=n_pas/(2.*mm);

X_pas := 1.95

Принимаем

> X_pas:=2.;

X_pas := 2.

4.3.Секция охлаждения

4.3.1.Для стороны нагревания (для холодной воды)

>tcp_ox1:=(t61+t62)/2.;

27

tcp_ox1 := 3.56

В зависимости от tcp_ox2 выбираем по таблицам [1]:

-коэффициент теплопроводности [Вт/(м К)]

>lambda1:=0.562;

:= .562

-кинематическую вязкость [м*м/с ]

>nu1:=1.625*10**(-6);

:= .162 10-5

-удельная теплоемкость молока [Дж/(кг К)]

>C1:= 4200.;

C1 := 4200.

-плотность молока [кг/(м*м*м)]

>rho1:=999.7;

:= 999.7

Вычисляем числа Прандтля, Рейнольдса, Нусельда, коэффиициент теплоотдачи:

> Pr_ox1:=C1*rho1*nu1/lambda1;

Pr_ox1 := 12.1

> Re_ox1:=dekv*Vpr/nu1;

Re_ox1 := 1320.

>

Nu_ox1:=0.1*Re_pas1**0.7*Pr_pas1**0.43*1.05;

Nu_ox1 := 58.7

> alpha_ox1:=Nu_ox1*lambda1/dekv; alpha_ox1 := 8250.

4.3.2.Для стороны охлаждения (молока)

>tcp_ox2:=(t4+t5)/2.;

tcp_ox2 := 11.1

В зависимости от tcp_ox2 выбираем по таблицам [1]:

-коэффициент теплопроводности [Вт/(м К)]

>lambda2:=0.532;

:= .532

- кинематическую вязкость [м*м/с ]

28

> nu2:=2.32*10**(-6);

:= .232 10-5

-удельная теплоемкость молока [Дж/(кг К)]

>C2:= 3876.2;

C2 := 3876.2

-плотность молока [кг/(м*м*м)]

>rho2:=1031.5;

:= 1031.5

Вычисляем числа Прандтля, Рейнольдса, Нусельда, коэффиициент теплоотдачи:

> Pr_ox2:=C2*rho2*nu2/lambda2;

Pr_ox2 := 17.4

> Re_ox2:=dekv*Vpr/nu2;

Re_ox2 := 922.

> Nu_ox2:=0.1*Re_ox2**0.7*Pr_ox2**0.43*0.95;

Nu_ox2 := 38.7

> alpha_ox2:=Nu_ox2*lambda2/dekv; alpha_ox2 := 5150.

Определяем коэффициенты теплопередачи. -толщина стенки [м]

> delta:=0.001;

:= .001

-коэффициент теплопроводности материала стенки [Вт/(м

К)]

> lambda:=15.;

:= 15.

-коэффициент теплопередачи [Вт/(м*м*К)]

>

Kox:=1./(1./alpha_ox1+delta/lambda+1./alpha_o x2);

Kox := 2620.

Определяем конструктивные размеры секции охлаждения. Рабочие поверхности пластин [м*м]

> Fox:=M*C2*rho2*(t4-t5)/(Kox*tcp_ox);

29