ку першого нижнього робочого циліндра. Пройшовши по цій трубці, молоко потрапляє в наступну трубку. Пройшовши по всіх трубках робочих циліндрів, виводяться по вихідний трубці 4.
Вода по водопроводах 6 і 7 подається в межтрубное простір робочих циліндрів.
Молоко під час пастеризації проходить послідовно по 20 трубках робочих циліндрів і нагріваються водою, яка надходить у межтрубное простір циліндрів, до температури пастеризації, тобто до 75 В° С.
Вода з міжтрубному простору циліндрів автоматично видаляється по патрубку для відведення води 5.
На виході молока з пастеризатора встановлений поворотний клапан (не показаний), за допомогою якого у разі недогріву молока до необхідної температури, спрямовуються на повторну пастеризацію.
2. Механізм дії процесу пастеризації
Процес пастеризації молока полягає в нагріванні молока в теплообміннику типу В«труба в трубіВ», в якому теплопередача тепла здійснюється від нагрітої води при температурі 75 В° С до нагрівається молоку через розділяє стінку. Молоко рухається по трубному простору, а нагріта вода подається в межтрубное простір.
Тепловий потік прямо пропорційний площі теплопередачі f, коефіцієнту теплопередачі до і середньої рушійну силу процесу теплопередачі, якій є середній температурний напір О”t cp ,
Q = k * f * О”t cp . (2.1)
В
Малюнок 1. Схема зміни температур теплоносіїв при протитоку
На малюнку 1 представлена ​​схема зміни температур теплоносіїв при протитоку. Середній температурний напір визначається за формулою
О”t cp = (О”t max -О”t min )/ln (О”t max /О”t min ), (2.2)
де О”t max - різниця кінцевої температури води і початкової температури молока, В° С;
О”t min - різниця початкової температури води і кінцевої температури молока, В° С.
О”t max = t в.к. -t м.н. ; (2.3)
О”t min = t в.н. -t м.к. , (2.4)
де t в.н. - початкова температура води, В° С;
t в.к. - кінцева температура води, В° С;
t м.н. - початкова температура молока, В° С;
t м.к. - кінцева температура молока, В° С.
Коефіцієнт теплопередачі залежить від коефіцієнта тепловіддачі від молока до стінки трубки б м , коефіцієнта тепловіддачі від води до стінки трубки б в , термічного опору трубки і термічного опору накипу в міжтрубному просторі і визначається за формулою
k = 1/((1/б м ) + (1/б в ) + (д тр /Л ст ) + (д н /л н )), (2.5)
де д тр - товщина стінки трубки, м;
л ст - теплопровідність стінки, Вт/(м * В° С);
д н - товщина накипу в міжтрубному просторі, м;
л н - теплопровідність накипу, Вт/(м * В° С). p> Коефіцієнт тепловіддачі від молока до стінки трубки дорівнює
б м = Nu м * л м /l 1 , (2.6)
де Nu м - критерій Нуссельта для молока;
л м - коефіцієнт теплопровідності молока, Вт/(м * В° С);
l 1 - характерний лінійний розмір, рівний для круглих трубок d вн ;
d вн - внутрішній діаметр трубки, м.
Коефіцієнт тепловіддачі від води до стінки трубки дорівнює
б в = Nu в * л в /l 2 , (2.7)
де Nu в - критерій Нуссельта для води;
л в - коефіцієнт теплопровідності води, Вт/(м * В° С);
l 2 - характерний лінійний розмір, рівний для кільцевого перерізу міжтрубному простору
l 2 = 4 * F січ /П січ , (2.8)
де F січ - площа перерізу міжтрубному простору, м 2 ;
П січ - змочений периметр, м
П січ = * (D вн + d н ), (2.9)
де D вн - внутрішній діаметр робочого циліндра, м;
d н - зовнішній діаметр трубки, м.
3. Розрахунок та проектування пастеризатора молока типу В«труба в трубіВ»
3.1 Конструктивне рішення теплообмінного апарату
Для зменшення габаритних розмірів пастеризатор може складатися з декількох секцій. Це призводить з одного боку до зменшення займаної виробничої площі, а з іншого боку - до деякого ускладнення конструкції. Тому доцільно прийняти дві горизонтально розташовані секції, ...
