Тепловой расчет

2.3.2.1.1 Расчёт установки для высокотемпературного нагрева сливок Я7-ОВУ

Установку предусматривается использовать для нагрева 2360 кг/ч сливок с 4ºС до 115ºС и дальнейшее охлаждение до 70ºС. В секции предварительного нагрева осуществляется нагрев сливок до 80ºС за счёт конденсата, поступающего из секции высокотемпературного нагрева. Давление редуцированного пара р=0,063 до 0,25 МПа. /51/

Теплосодержание пара при t_п=120ºС i=2698 кДж/кг

t_п=120ºС, при р=0,1433МПа

Пр.Н ВТН ОХВ

t_к=?

t¹_к=? t₃=115ºС t₄=70ºС

t₂=80ºC

t¹_х.в.=?

t₁=4ºC t_х.в.=5ºC

Рис. 2.1 – Схема трубчатого пастеризатора Я7-ОВУ

Температура конденсата на выходе из секции высокотемпературного нагрева:

120 ºС 115 ºС

t_{ср.прод.} = (80 +115)/2 = 98 ºС

t_ср.ст. = (98 + 120)/2 = 109 ºС

t_кон. = (109 + 120)/2 = 114,5 ºС

t_к=? 80 ºС

Теплосодержание пара при t_к = 114,5 ºС i=2691 кДж/кг [29]

Температура конденсата на выходе из секции предварительного нагрева:

114,5 ºС 80 ºС

t_{ср.прод.} = (4 + 80)/2 = 42 ºС

t_ср.ст. = (42 + 114,5)/2 = 78,3 ºС

t ¹_кон. = (78,3 + 114,5)/2 = 96,4 ºС

t¹_к=? 4 ºС

Средний температурный напор по секциям:

Секция высокотемпературного нагрева:

120 ºС 115 ºС

t= 120 – 115 = 5 ºС

t = 114,5 - 80 = 34,5 ºС

t_ср. = ( t_б- t_м) / 2,3lg ( t_б/ t_м)

t_ср =(34,5 – 5)/2,3lg(34,5/5) = 15 ºС

114,5 ºС 80 ºС

Секция предварительного нагрева:

114,5 ºС 80 ºС

t = 114,5 – 80 = 34,5 ºС

t= 96,4 – 4 = 92,4 ºС

t_ср.= ( t_б- t_м) / 2,3lg ( t_б/ t _м)

t_ср.= (92,4 – 34,5)/2,3lg(92,4/34,5) = 59 ºС

96,4 ºС 4 ºС

Температура воды на выходе из секции охлаждения:

5 ºС 70 ºС М_сл·С_сл·t₁+М_хв·С_хв·t_хв = М_сл·С_сл·t₂+М_хв·С_хв·t¹ _хв

при кратности холодной воды М_хв / М_сл= П_хв= 3

t¹_хв= t_хв+С_сл·(t₁-t₂)/С_хв·П_хв=5+(3056·(115 – 70)/4200·3) = 16 ºС

С=3056Дж/кгºС-удельная теплоёмкость сливок при

t_cр=(70 + 5)/2 = 37,5 ºС

t¹_х.в.=? 115 ºС

Средний температурный напор в секции:

t_б = 115 - 16 = 99 ºС

t_м = 70 – 5 = 65 ºС

t_ср = (99 + 65)/2 = 82ºС

Поверхность теплопередачи секции предварительного нагрева:

F_пр = М_сл·С_сл·(t₂-t₁)/ t_ср·К₁·3600 = 2360·3295·(80 – 4)/(59·1700·3600) = 1,64 м²

С = 3295Дж/кгºС - удельная теплоёмкость сливок при t_ср= (80+4)/2 = 42ºС

Поверхность теплопередачи секции высокотемпературного нагрева:

F_втн = М_сл·С_сл·(t₃-t₂)/ t_ср·К₂·3600 = 2360·3056·(115 – 70)/(15·2500·3600) = 2,4 м²

К₁ = 1700 Вт/м² ºК и К₂ = 2500 Вт/м² ºК – коэффициенты теплопередачи для секций.

Общая поверхность теплопередачи секций нагрева:

F_нагр = F_пр+ F_втн = 1,64 + 2,4 = 4,04 м²

F_паспор= 2,25 + 1,9 = 4,15 м² > F_нагр

Поверхность секции охлаждения:

F_охл = М_сл·С_сл·(t₃-t₄)/ t_ср·К₂·3600 = 2360·3056·(115 – 70)/ (82·1200·3600)=0,92м²

F_паспор = 1,2 м² > F_охл; следовательно, установка обеспечит принятые режимы тепловой обработки сливок.

Расход пара:

М_п=М_ппред+М_пвтн=(М_сл·С_сл·(t₂-t₁)/(i₁-C_кон·t_кон)· )+(М_сл·С_сл·(t₂-t₁)/(i₁-
C_кон·t_кон)· )

М_п=(2360·3,295·(80-4))/((2691-4,2·96,4)·0,97)+(2360·3,056·(115-70))/ (2698-4,2·114,5)·0,97 = 267 + 151 = 418 кг/ч

Расход холодной воды:

М_хв = М_сл·П_хв = 2,36 · 3 = 7,1 м³/ч

Дата добавления: 2015-08-13