Практическое задание 1 ПАПП. Практическое задание Расчет площади поверхности теплообмена в пастеризационных аппаратах

• Название: Практическое задание Расчет площади поверхности теплообмена в пастеризационных аппаратах
• Дата: 29.03.2023
• Размер: 228.8 Kb.
• Имя файла: Практическое задание 1 ПАПП.docx
• Тип: Документы; #1023845

Практическое задание 1. Расчет площади поверхности теплообмена в пастеризационных аппаратах

Тема 5. Тепловые процессы

Цель – получение навыков расчета основных параметров пастеризатора.

Задачи:

1. Изучение конструкции и принципа работы пастеризатора.

2. Расчет основных параметров пастеризатора.
Задание. Определите величину поверхностей теплообмена в секциях пастеризации, регенерации и охлаждения пластинчатого пастеризатора при заданных в таблице 1 исходных данных. Вариант задания выбирается по первой букве фамилии студента.
Расчет: (Вариант 10)

Определите величину поверхностей теплообмена в секциях пастеризации, регенерации и охлаждения пластинчатого пастеризатора при пастеризации виноградного сока при t_п = 90 °С, содержащего 18 % сухих веществ и подаваемого с производительностью W= 1,8 кг/с. Начальная температура сока t_н = 15 °С, конечная (после охлаждения) t_к = 20 °С. Коэффициент регенерации Е = 0,8.
Решение:

1. (1)
где – температура сока после подогревания его в секции регенерации, °С; t_н – начальная температура сока, °С; Е – коэффициент регенерации; t_п – температура пастеризации сока, °С.

t’_p = 15 + 0,8 (90 – 15) = 75 °С
2. (2)
где – расход теплоты в секции регенерации, кДж/с; С – удельная теплоемкость сока С = 3,69 кДж/(кг Град).

Q_p = 1,8 · 3,69 (75 – 15) = 1,8 · 221,4 = 398,52 кДж/с
3. (3)
где – расход теплоты в секции пастеризации, кДж/с.

Q_п = (1 – 0,8) · 1,8 · 3,69 · (90 – 15) = 0,2 · 1,8 · 3,69 · 75 = 99,63 кДж/с
4. (4)
где – количество теплоты, отданной охлаждающей воде, кДж/с; t_к – конечная температура сока, °С.

Q₀ = 1,8 · 3,69 [(90 – 20) – 0,8(90 – 15)] = 66,42 кДж/с
5. (5)
где F_р – площадь поверхности теплообмена секции регенерации, м²; k_р – коэффициент теплопередачи в секции регенерации.

Для расчета площадей поверхности теплообмена (по секциям) принимаем коэффициенты теплопередачи: k_р = 1,65, k_п = 1,75, k_о = 1,4.

F_p = 398,52 / 1,65 (90 – 75) = 398,52 / 24,75 = 16,10 м²
Для расчета площади теплообмена секции пастеризации сначала находим среднюю разность температур в этой секции:
(6)
где t^к_г – конечная температура горячей воды, °С; t^н_г – начальная температура горячей воды, °С.

t^k_г = 98 – 0,2387 · 3,69 (90 – 75) = 98 – 13,21 = 84,78 ≈ 85 °С
(7)

Δt_п = (98 – 90) + (85 – 75) / 2 = 9 °С
Площадь поверхности теплообмена секции пастеризации:

(8)

F_п = 99,63 / 1,75 · 9 = 99,63 / 15,75 = 6,3 м²
Температура сока перед секцией охлаждения:

(9)

t’’_p = 90 + 15 – 75 = 30 °С
где – температура сока перед секцией охлаждения, °С.
Средняя разность температур в секции охлаждения:
(10)
где t^н_о – начальная температура воды для охлаждения, °С; t^к_о – конечная температура воды для охлаждения, °С.
Задаемся начальной и конечной температурой охлаждающей воды: t^н_о = 4 °С,

t^к_о = 15 °С.

Δt₀ = (30 – 15) + (20 – 4) / 2 = 15,5 °С
Площадь поверхности теплообмена в секции охлаждения:
(11)

F₀ = 66,42 / 1,4 · 15,5 = 66,42 / 21,7 = 3 м²
Расход охлаждающей воды:
(12)
Удельная теплоемкость воды С_воды = 4,19 кДж/(кг∙Град).

W₀ = 1,8 · 3,69 · (30 – 20) / 4,19 (15 – 4) = 66,42 / 46,09 = 1,44


Рисунок 1.1 - Схема пластинчатого аппарата

Рама теплообменника (Рисунок 1.1) состоит из неподвижной плиты (1), стойки (4), верхней (2) и нижней (7) направляющих, подвижной плиты (3) и комплекта стяжных болтов (8).



Рисунок 1.2 - Сетчато-поточная (а) и ленточно-поточная (б) пластины