ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА.

Оборудование этой группы (охладители, подогреватели, пасте­ризаторы и пастеризационно-охладительные установки) подбира­ют по часовой производительности с учетом особенностей выпол­няемого технологического процесса. В связи с тем что из техни­ческой характеристики теплообменных аппаратов обычно извест­ны количество, тип и размеры пластин, а также температурный режим их работы, задачей технологического расчета является адаптация выбранного оборудования к условиям конкретного производственного процесса. С этой целью определяют расход ко­личества теплоты и холода для обработки молока при принятых значениях температуры продукта, горячей и холодной воды, а так­же рассола.

В некоторых случаях, когда изменение теплового режима рабо­ты и производительности пластинчатого аппарата достигается за счет его перекомпоновки, следует провести проверочный расчет оборудования. Он позволяет определить площадь поверхности теплообмена и количество пластин каждой секции, а также полу­чить расчетные данные для построения температурного графика пластинчатого аппарата.

Расход количества теплоты Q_T (Дж/с) при нагревании продукта рассчитывают по формуле

Q_T=G_nc_n(t_K-t_H),

где G_n — массовый расход продукта, кг/с; с_п — удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг- °С); /_н и /_к — соответственно начальная и конечная температура продук­та, °С.

Если пластинчатый аппарат имеет регенератор, то расчет рас­хода количества теплоты проводят с учетом коэффициента регене­рации (Е):

Q_T=G_nc_n[(l-E)(t_K-t_H)].

Расход пара Р (кг/ч), необходимого для получения горячей воды, определяют по формуле

где;i" и;i' — энтальпия соответственно греющего пара и конденсата, Дж/кг; т|_т — тепловой КПД аппарата (г|_т = 0,75...0,85).

Расход холода Q_x (Дж/ч), необходимого для охлаждения про­дукта в рассольной секции пластинчатого аппарата, определяют по формуле

где ( и - температура продукта соответственно на входе и выходе рассольной секции, °С.

Полученный расход количества холода является основанием для выбора марки и количества холодильных машин (n_х):

где к_х — коэффициент, учитывающий потери холода в окружающую среду (к_х = 1,05...1,1); — производительность холодильной машины, кВт.

Площадь поверхности теплопередачи F (м²) многосекционного аппарата определяют для каждой секции в отдельности:

где G_n — массовый расход продукта, кг/с; k — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²°С); — средний температурный напор, °С.

В конструкторских расчетах общий коэффициент теплопереда­чи каждой секции рассчитывают по специальной методике. В технологических расчетах этими величинами задаются, исхо­дя из следующих рекомендаций.

Для пастеризационно-охладительных установок производи­тельностью 1,5...2 кг/с коэффициент теплопередачи секций пасте­ризации, регенерации, охлаждения водой и рассолом можно при­нять соответственно 2550...2620; 2100...2300; 1200... 1500; 1050... 1150 Вт/(м² ■ °С). Для установок производительностью меньше 1 кг/с эти величины принимаются равными соответственно 1200, 1150, 1100и950Вт/(м-°С).

Средний температурный напор определяют из температурного графика для построения которого рассчитывают недо­стающие значения температуры:

t₂=t₁+(t₃-t₁)E

t₄=t₁+t₃-t₂

t₅= t_B +2

где t₂ — температура регенерации, °С; t₁— начальная температура молока, °С (6...10°С); t₃— температура пастериза­ции, °С (74...76 °С при выработке пить­евого молока и 86...88 °С при выработ­ке кефира); Е— коэффициент регене­рации (0,8...0,85); t₄— температура мо­лока между секциями регенерации и водяного охлаждения, °С; t₅— темпе­ратура молока между секциями водя­ного и рассольного охлаждения, °С; t_B — начальная температура охлажда­ющей воды, °С (8...10 ⁰С).

Температуру горячей воды , холодной воды и рассола при их выходе из секций рассчитывают по формулам:

где t'_Р —начальная температура горячей воды, °С ( =t₂+2⁰C); с_м, с_г, с_в, с_р —удельная теплоемкость соответственно нагреваемого продукта, горячей воды, хо­лодной воды и рассола, Дж/(кг • °С); n_r n_в, n_р — кратность расхода горячей воды(n_r =4...8), холодной воды (n_в = 3), рассола (n_р = 2...2,5); — начальная темпера­тура рассола, °С (— 4...— 5 °С); — конечная температура пастеризованного моло­ка, ⁰С (4 °С).

Средний температурный напор Δt_cp (°C) определяют по фор­муле

где Δt₆ и Δt_М — соответственно разность температуры охлаждаемого продукта и хладоносителя на входе и выходе из секций, °С.

Число пластин в секциях рассчитывают по формуле

где — площадь поверхности теплообмена одной пластины, м² (принимают, исхо­дя из паспортных данных оборудования).