2 Методика расчета

При расчете аппаратов для пастеризации молока определяют поверхность теплопередачи, гидравлическое сопротивление аппарата, размеры выдерживателя, расход тепла и пара.

1. Для расчета площади поверхности пользуются формулой:

G*c*(t_к-t_н)

F = ^{______________} ,м² (1)

k* Δt_ср

где G – количество нагреваемого продукта (производительность аппарата), кг/с

с – удельная теплоемкость нагреваемого молока кДж/кг*К

tк, tн – соответственно конечная и начальная температуры нагреваемого продукта, °С

k – общий коэффициент теплопередачи, Вт/м²*К (1800 Вт/м²*К)

Δtср – средний температурный напор, °С

2. Средний температурный напор Δtср (°С)

Если Δtб/Δtм ≥2, то Δtср = (Δtб – Δtм) / 2,3*lg Δtб/Δtм (2.1)

Если Δtб/Δtм ≤2, то Δtср = (Δtб + Δtм) / 2 (2.2)

где Δtб, Δtм – соответственно большая и меньшая разность температур на концах секции,

3. Определяется тепловая нагрузка для секции рекуперации:

Q = M*c_м *(t₂-t₁), Вт (3)

где M – массовая производительность, Вт

c_м – теплоемкость продукта Дж/кг*К

4. Площадь поверхности теплопередачи многосекционного аппарата определяют для каждой секции в отдельности. Для этого необходимо рассчитать недостающие значения температур по следующим формулам:

t₂ = t₁ + (t₃ – t₁)*ζ (4.1)

t₄ = t₁ + (t₃ – t₂) (4.2)

t₅ = t_в' + 2 °С (4.3)

где t₁ – начальная температура молока (задается 6-10°С), °С

t₂ – температура рекуперации, °С

t₃ – температура пастеризации (задается 74-76°С при производстве пастеризованного молока, 86-88 °С при производстве кефира), °С

ζ – коэффициент рекуперации (0,65-0,85) ζ = (t₂ – t₁)/ (t₃ – t₁) (4.4)

t₄ – температура молока между секциями рекуперации и водяного охлаждения, °С

t₅ – температура молока между секциями водяного и рассольного охлаждения, °С

t_в' – начальная температура охлаждающей воды (2-4°С), °С

5. Температура горячей воды t_г'', температура холодной воды t_в'' и рассола t_р'' при их выходе из секции рассчитывается:

t_г'' = t_г' – ( с_м/с_г*п_г)*( t₃- t₂) (5.1)

t_в'' = t_в' – ( с_м/с_в*п_в)*( t₄- t₅) (5.2)

t_р'' = t_р' – ( с_м/с_р*п_р)*( t₅- t₆) (5.3)

где t_г' – начальная температура горячей воды, °С (t_г' = t₃+2°С)

с_м, с_г, с_в, с_р – удельная теплоемкость соответственно нагреваемого продукта (молоко, сливки, обезжиренное молоко, смесь мороженого), горячей воды, холодной воды и рассола, Дж/кг*К

п_г, п_в, п_р – кратность горячей воды (4÷8), холодной воды (3), рассола (2÷2,5)

t_р' – начальная температура рассола (-4÷-5)

t₆ – конечная температура пастеризованного молока (4°С)

6. Определяется рабочая поверхность секции:

Q

А = ^____________ , м² (6)

k*Δtср

7. Определяется количество пластин в секции:

F

Z = ^________ , шт (7)

f

где f – рабочая поверхность одной пластины, м²