Re мг gt; 180, отже, режим руху молока є турбулентним.
Також, згідно з даними Барановського, можна вважати, що турбуляція потоку починається при Re=50 і лежить в діапазоні 50 lt; Re lt; 20000, а саме
lt; Re mx=1193,9 lt; 20000 і 50 lt; Re mг=1663,7 lt; 20000
Визначимо критерій Прандтля, який характеризує теплофізичні властивості рідини, т.е молока:
Prм=(48)
а) для холодного молока
Prмх=
б) для гарячого молока
Prмг=
Визначимо критерій Ніссельта (Nu) за емпіричною залежності, яка характеризується інтенсивністю теплообміну між теплоносієм і розділяє стінкою:
Num=(49)
де - поправка Міхєєва, яка враховує напрямок теплового потоку і характер теплових процесів, що відбуваються у розділової стінки, і лежить в діапазоні від 0,94 до 1,06;
Prst - значення критерію Прандтля у розділової стінки.
Для визначення Prst знаходять середню температуру стінки:
tсm=(50)
tcm=
При tст=40,5 ° С визначаємо теплофізичні характеристики молока:
? м (cт)=1019,4 кг/м3; ? м (ст)=0,514 Вт/(м? К); ? м (ст)=0,00983? 10-2 Па? с; см (ст)=3960,3 Дж/(кг? К).
Визначаємо критерій Прандтля у розділової стінки:
Prcm=(51)
Prcm=
Визначаємо критерій Нуссельта:
а) для холодного молока
Nuмх=0,135? 1193,90,73? 9,290,43?
б) для гарячого молока
Nuмг=0,135? 1663,70,73? 6,510,43?
Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі з холодною і гарячою сторін
(52)
а) для холодного молока
;
б) для гарячого молока
Визначаємо коефіцієнт теплопередачі:
Kp =, (53)
де - товщина стінки пластини;
- теплопровідність скла.
Кр=
Визначимо кількість тепла, необхідне для нагрівання молока (Qmx);
Qm=Gm? cm? (tpxm? tрм), (54)
де Gm - витрата молока (продуктивність), кг/с (прийняти Gmx=Gмг)
cm - питома теплоємність молока, Дж/(кг? К).
Gm=V? pm, (55)
Gmx=1,45? 10-3? 1022,9=1,48 кг/с
Qm=1,48? 3950,9? (35,89 - 5)=180,62 кВт
Визначимо площу контакту секції регенерації:
Fp=(56)
Fp=м2
Визначимо число каналів (n):
n=(57)
де F1 - площа одне пакету, м2
F1=m? Fпл? 2, (58)
де m - кількість каналів в одному пакеті (приймаємо по типу обраних пластин);
F пл - площа контакту однієї пластини (приймаємо по типу обраних пластин).
F1== 4
n
Отримане значення округлимо до більшого цілого числа, отже, число пакетів в секції регенерації одно 32.
Розрахунок секції пастеризації
Визначимо температуру гарячої води в секції пастеризації. Рекомендується приймати температуру води на 4 ... 5 ° С вище, ніж температуру пастеризації, т.е.
t нв=tn + (4 ... 5) (59)
Для секції пастеризації рівняння теплового балансу має такий же вигляд, як і для секції регенерації з урахуванням рівності теплових потоків молока і води:
(60)
(61)
де QB - кількість тепла, що віддається водою;
G e=2 GM - витрата води, кг/с;
с в - удельн?? я теплоємність води, кДж/(кг-К);
t HB - початкова температура води, ° С;
t KB - кінцева температура води, ° С.
Визначимо середню температуру молока, що знаходиться в секції пастеризації:
(62)
При отриманій середній температурі 71,39 ° С визначимо теплофізичні характеристики молока: рм.п=1004,8 кг/м; см.п=3 991 Дж/(); ? мп== 0,062 10-2; ? мп=0,531 Вт /().
Визначимо витрати тепла на пастеризацію за формулою (54):
Визначимо теплофізичні характеристики води при її середній температурі. Приймемо tcp.в=79 ° С. рв=972,43 кг/м3; св=4,215 кДж/();?. в -=361 10 ~ 6 Па/с; ? м.п=0,669 Вт /().
Визначимо кінцеву температуру води:
(63)
Складаємо баланс температур:
(64)
(65)
Так як, то визначення середнього температурного напору ведеться за логарифмічною формулою (в іншому випадку середній температурний напір визначається як середньоарифметичне температурної різниці більшого і меншого напорів):
(66)
Розрахуємо критерії подібності теплових процесів, що відбуваються в гарячому пастеризованому молоці за формулами 47, 48,49:...
