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>