Механизация производства молочной фермы с разработкой аккумулятора естественного холода
Дипломная работа - Сельское хозяйство
Другие дипломы по предмету Сельское хозяйство
µ значение удельной теплоемкости нагревающей воды и молока:
при = 95С = 4,2 кДж/(кгС) [6];
при = 35С = 3,9 кДж/(кгС) [6].
где - начальная температура горячей воды при пастеризации.
Находим температуру нагревающей воды на выходе по зависимости:
.(2.14)
Подставив в 2.14, получим:
С.
Вычисляем среднюю логарифмическую разность температур между молоком и нагревающей жидкостью по зависимости:
,(2.15)
где - разность температур жидкости в начале процесса, определяемая по зависимости:
С;(2.16)
- разность температур в конце процесса, определяемая по зависимости:
С.(2.17)
Подставив в 2.15, получим:
С.
Определяем тепловую нагрузку пастеризатора за период нагрева молока до нужной температуры по зависимости:
кДж.(2.18)
Принимаем во внимание, что при нагревании молока его вязкость снижается, и условия теплоотдачи улучшаются, поэтому рассчитанный коэффициент теплоотдачи увеличиваем в 1,5 раза.
, (кВт/(м2С))(2.19)
где - коэффициент теплоотдачи для цикла охлаждения, = 4,4 кВт/(м2С).
Подставив в 2.19, получим:
кВт/(м2С).
Определяем продолжительность достижения молока температуры пастеризации по зависимости:
, (мин)(2.20)
где - площадь теплообменной поверхности, = 5,72 м2 [4].
Подставив в 2.20, получим:
с = 4,4 мин.
Определяем расход горячей воды необходимой для пастеризации по зависимости:
.(2.21)
Подставив в 2.21, получим:
л.
Количество пара: 150 - 160 кг на тонну продукта [6].
Определяем продолжительность охлаждения молока после пастеризации и расход воды, необходимый для охлаждения.
Определяем температуру охлаждающей воды на выходе из теплообменной рубашки по зависимости:
.(2.22)
Подставив в 2.22, получим:
С.
Находим среднюю логарифмическую разность температур между молоком и охлаждающей жидкостью по зависимости:
,(2.23)
где - разность температур жидкостей в начале процесса, определяемая по зависимости:
С;(2.24)
- разность температур в конце процесса, определяемая по зависимости:
С.(2.25)
Подставив в 2.23, получим:
С.
Определяем тепловую нагрузку за период охлаждения молока после пастеризации:
. (кДж)(2.26)
Подставив в 2.26, получим:
кДж.
Учитываем, что охлаждение молока идет в интервале температур от 63 до 4С, включающем диапазон охлаждения свежевыдоенного молока и диапазон нагрева молока до температуры пастеризации.
Находим среднее значение коэффициента теплоотдачи:
. (кВт/(м2С))(2.27)
Подставим в 2.27 и получим:
кВт/(м2С).
Определяем продолжительность достижения молоком температуры охлаждения после пастеризации по зависимости:
с = 2 ч. 30 мин.(2.28)
Определяем расход воды для охлаждения молока после пастеризации по зависимости:
л.(2.29)
2.5 Расчет процесса рекуперации тепла
Схема процесса рекуперации тепла представлена на листах графической части.
Свежевыдоенное молоко входит в пластинчатый теплообменный аппарат с температурой = 35С. В секциях рекуперации оно подогревается до температуры равной = 52С теплотой встречного горячего молока, поступающего в рекуператор из выдерживателя при температуре = 63С. Горячее молоко (63С), в свою очередь, охлаждается до температуры = 32С. Данному режиму соответствует коэффициент регенерации тепла, вычисляемый по зависимости:
,(2.30)
где - температура молока подогреваемого в секции рекуперации, = 52С.
Подставив в 2.30, получим:
(61%).
Внутренняя теплота, циркулирующая в аппарате в следствие рекуперации, определяется по зависимости:
(кДж).(2.31)
Подставив в 2.31, получим:
кДж.
Определяем расход воды, необходимый для охлаждения молока до температуры = 4С, по зависимости:
(л),(2.32)
л.
Таким образом, применив рекуперацию, расход горячей воды и пара снижается до 15…16 кг на 1 т продукта. Кроме того, значительно сокращается и расход хладоносителей ледяной воды.
Применим рекуперацию тепла и для охлаждения молока без пастеризации, что позволит сократить расход хладоносителя ледяной воды.
Так как температура воды на выходе из пластинчатого охладителя 10,3С [3, 9], а для процесса охлаждения воды в холодильной установке, начальная температура воды 17,8С, из этого видно, что = 7,5С можно использовать для предварительного охлаждения молока в секции рекуперации и тем самым получим двойной эффект: нагревание охлаждающей воды и охлаждение молока, что позволит изменить замкнутый цикл движения ледяной воды. Так как свежевыдоенное молоко входит в пластинчатый теплообменник с температурой = 35С, а температура воды на выходе из секции охлаждения = 10,3С, то можно определить их температуру после рекуперации.
Определяем температуру молока на выходе по зависимости:
.(2.33)
Подставив в 2.33, получим:
С.
Определяем температуру воды на выходе:
,(2.34)
С.
Видно, что расчет проведен правильно. После этого вода идет на охлаждение в холодильную установку, а молоко ?/p>