Курсовая работа: Расчет и проектирование пастеризатора молока типа "труба в трубе"

д_н – толщина накипи в межтрубном пространстве, м;

л_н – теплопроводность накипи, Вт/(м*°С).

Коэффициент теплоотдачи от молока к стенке трубки равен

б_м =Nu_м *л_м /l₁ , (2.6)

где Nu_м – критерий Нуссельта для молока;

л_м – коэффициент теплопроводности молока, Вт/(м*°С);

l₁ – характерный линейный размер, равный для круглых трубок d_вн ;

d_вн – внутренний диаметр трубки, м.

Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубки равен

б_в =Nu_в *л_в /l₂ , (2.7)

где Nu_в – критерий Нуссельта для воды;

л_в – коэффициент теплопроводности воды, Вт/(м*°С);

l₂ – характерный линейный размер, равный для кольцевого сечения межтрубного пространства

l₂ =4*F_сеч /П_сеч , (2.8)

где F_сеч – площадь сечения межтрубного пространства, м² ;

П_сеч – смоченный периметр, м

П_сеч =*(D_вн +d_н ), (2.9)

где D_вн – внутренний диаметр рабочего цилиндра, м;

d_н – наружный диаметр трубки, м.

3. Расчет и проектирование пастеризатора молока типа «труба в трубе»

3.1 Конструктивное решение теплообменного аппарата

Для уменьшения габаритных размеров пастеризатор может состоять из нескольких секций. Это приводит с одной стороны к уменьшению занимаемой производственной площади, а с другой стороны – к некоторому усложнению конструкции. Поэтому целесообразно принять две горизонтально расположенные секции, установленные в два ряда. Для увеличения коэффициента теплоотдачи от молока к стенкам трубок теплообменника типа «труба в трубе» и соответственно коэффициента теплопередачи необходимо иметь развитой турбулентный режим в трубном пространстве. Это достижимо при выполнении теплообменника многосекционным, получая батарею. Наибольшая скорость молока достигается при его прокачке последовательно через все трубки, т.е. когда весь расход молока приходится на сечение одной трубки.

Теплообменный аппарат необходимо выполнить из нержавеющей стали. Для снижения потерь тепла в окружающую среду целесообразно снаружи теплообменника нанести теплоизоляционный слой.

3.2 Анализ факторов, принятые допущения

Расчёт трубчатого пастеризатора сводится к определению внутреннего диаметра трубок, внутреннего диаметра рабочего цилиндра, кратности расхода воды. Расчёт производится из условия обеспечения температуры пастеризации, а также обеспечения необходимой производительности пастеризатора по молоку. Причём, конструктивные параметры пастеризатора необходимо рассчитать таким образом, чтобы приведённые затраты были минимальны.

При разработке математической модели принимаются следующие допущения:

1) Ввиду незначительного изменения занимаемой площади пола по рассматриваемым вариантам в приведенные затраты можно не включать амортизацию здания.

2) Ввиду незначительной стоимости слоя утеплителя пренебрегаем затратами, связанными с наружной теплоизоляцией аппарата.

3) Пренебрегаем изменением стоимости насоса и электродвигателя при изменении потребляемой ими мощности.