Матеріальний баланс.

Місце й призначення апарата в технологічній схемі.

Пластинчасті теплообмінники найчастіше встановлюються в лінію для виробництва бульйону.

У технологічному процесі виробництва бульйону встановлені теплообмінник: один для нагрівання бульйону.

Бульйон із прийомної ємності (поз.1) за допомогою насоса (поз.2) перекачується в зрівняльну ємність (поз.3), звідки надходить на пластинчастий теплообмінник для бульйону, де відбувається процес нагрівання. Основна мета нагрівання - знешкодити продукт у мікробіологічному відношенні й охоронити від псування. Крім цього в процесі нагрівання змінюється в'язкість, поверхнева напруга, і що, найважливіше, при цьому процесі поліпшується здатність бульйону до споживання.

2. Розрахунки.

Матеріальний баланс.

Матеріальний баланс, заснований на законі збереження маси, становлять для визначення витрати вихідних речовин або виходу готової продукції. Згідно закону збереження речовини, масова кількість речовин G₁ й G ₂ поступивших на переробку, дорівнює масовій кількості отриманого продукту. Оскільки в проектованому апарату маса продукту, що надійшов, дорівнює масі отриманого, те матеріальний баланс запишеться у вигляді:

G₁ = G₂ (1)

де G₁ – маса бульйону, що надходить в апарат, кг.; G₂ – маса бульйону, що йде з апарата, кг.

З урахуванням втрат, що мають місце у виробництві, матеріальний баланс можна записати у вигляді:

G₁ = G₂+G_П (2)

де G_П – втрати продукту, кг.

2.2 Тепловий розрахунок теплообмінника.

Визначаємо теплове навантаження на апарат:

(3)

тут або (4)

[1] c. 183

де Q - теплове навантаження, Вт;

V - продуктивність теплообмінника, л/с;

r_б - густина бульйону, кг/м³;

С_б - кінцева температура бульйону, Дж/(кг ×К)

t_к - кінцева температура бульйону, °С

t_п – початкова температура бульйону, °С

х – коефіцієнт, що враховує втрати тепла. Приймаємо рівним 1,05.

Фізичні властивості бульйону вибираємо по таблиці [8, с.24, таблиця 16] залежно від середньої температури бульйону.

(5)

(°С)

Густина r_б =1024 кг/м³=1,024 кг/л

Теплоємність С_б =3910 Дж/(кг×ДО)

В'язкість бульйону m =1,04×10^-3 Па×с

Теплопровідність бульйону l =0,513 Вт/(м×К)

(Вт)

Визначаємо кінцеву температуру води, що гріє.

(6)

[1]c.210

де - кінцева температура води, що гріє,°С;

- початкова температура води, що гріє, °С;

С_в – теплоємність води, приймаємо 4187 Дж/кг×К

n - кратність гарячої води, приймаємо рівної 2.

(°С)

Визначаємо середню температуру води:

(7)

(°С)

По середній температурі знаходимо фізичні властивості води по таблиці

Густина r_в =971,8 кг/м³

Теплоємність С_в =4216 Дж/(кг×К)

Теплопровідність l_в=0,674Вт/(м×К)

Кінематична в'язкість n_в=0,336×10^-6 м²/с

Визн ачаємо витрата води, що гріє

(8)

[1]c.183

де G - масова витрата води, що гріє, кг/с

(кг/с)

Визначаємо об'ємна витрата води, що гріє

(м³/с)

Обчислюємо середній температурний напір

Рис.1 Графік зміни температур робітничих середовищ по поверхні апарата при протитечії.

(°С)

(°С)

(10)

[1] c. 183

(°C)

Апарат намічений проектувати на базі пластин П-2 з горизонтальними гофрами стрічково-потокового виду [1, C. 210].

Основні дані пластини:

робоча поверхня F₁ =0,2 м²;

робоча ширина b =0,270 м;

наведена висота L_Н =0,800 м;

відстань між пластинами h =0,0028 м;

площа поперечного переріза одного каналу f₁ =0,0008 м²;

еквівалентний діаметр потоку d_e =0,0056 м;

товщина пластини d =0,0012 м;

теплопровідність пластини l =16 Вт/(м×К)

При швидкості бульйону =0,46 м/с число каналів у пакеті складе:

(11)

Об'ємна продуктивність установки по бульйону:

(м³/с)

Тоді,

Тому що число каналів у пакеті не може бути дробовим, округляємо до m =8

Уточнюємо у зв'язку із цим величину швидкості потоку бульйону:

(м/с)

Швидкість гарячої води приймаємо рівної 0,85 м/с

Визначаємо критерій Рейнольдса для бульйону:

(12)

Визначаємо критерій Прандтля для бульйону:

(13)

Визначаємо критерій Нуссельта з боку бульйону. При русі потоків у каналах, утворених пластинами типу П-2 критерій Нуссельта визначаємо з рівняння:

(14)

Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі a ₁:

(15)

(16)

(Вт/(м²×К))

Визначаємо критерій Рейнольдса для води:

(17)

Визначаємо критерій Прандтля для води, де:

(18)

Визначаємо критерій Нуссельта для води:

Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі для води a ₂:

(Вт/(м²×К))

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі:

(19)

[1] c. 185

(Вт/(м²×К))

Коефіцієнт теплопередачі з урахуванням відкладень:

2909×0,85=2473 Вт/(м²×К)

Визначаємо загальну поверхню теплопередачі апарата:

(20)

(м²)

Приймаємо найближчу стандартну F =10 м²

Дата добавления: 2015-08-18