Тепловой расчет

Данные:

1) кинематическая вязкость продукта (молоко):

n₂ =0, 7× 10^-6, ;

2) плотность продукта (молоко): r₂ =1010 ;

3)удельная теплоёмкость продукта (молоко):

= 3, 85 ;

4)теплопроводность продукта (молоко): = 0, 51 ;

5) объёмный расход продукта (молоко): М2 = 4700 ;

6) начальная температура продукта (молоко) = 12 ;

7) конечная температура продукта (молоко): = 76 ;

8) начальная температура теплоносителя (вода): = 97 ;

9) массовый расход теплоносителя (вода): М ₁ = 1800 .

Независимо от типа аппарата площадь поверхности нагрева определяется из основного уравнения теплопередачи:

(1)

откуда, поверхность нагрева (в м²)

(2)

где Q – тепловой поток, переданный холодному теплоносителю, Вт;

k − коэффициент теплопередачи, Вт/(м² град);

– средний температурный напор, °С.

Количество тепла, которое необходимо сообщить пищевой среде производится по уравнению теплового баланса. Так как в нашем случае теплоносителе является жидкость, то уравнение теплового баланса имеет вид:

Следовательно, исходя из уравнения (3), количество тепла будет равно:

Конечная температура теплоносителя:

;

Определим расход внутренней трубы:

1. ;

Примем скорость кунжутного масла равную 1, 5м/с, следовательно, диаметр будет равен:

, м

;

Выбираем из таблицы П-4 стандартный диаметр трубы, равный 0, 035м.

Пересчитаем скорость с полученным диаметром:

;

При развитом турбулентном режиме течения теплоносителя в прямых трубах (Re > 10000) критериальное уравнение имеет вид:

Где , Pr = и

, тогда -

2. Выразим площадь кольцевого сечения, по которому протекает горячий теплоноситель-вода:

Sкольце. Сеч. =

Примем скорость греющей воды за U1=1, 5 м/c, тогда

M1/3600= , где d нар=0, 035+2*0, 0035=0, 042м

0, 5=1, 5 1000 ( - )

что соответствует

Пересчитаем скорость

U1= 2, 133 м/с

для воды:

В качестве характерного размера l подставляют эквивалентный диаметр:

, м

где S - площадь живого сечения потока, м²;

П - смоченный периметр, м.

Для труб круглого сечения d_экв = d_внутр.

Для канала кольцевого сечения эквивалентный диаметр равен
d_экв= = (D_внутр - d_наруж), где

D_внутр – внутренний диаметр «большой» трубы – 0, 050, d_наруж – наружный диаметр «малой» трубы.

режим турбулентный

При развитом турбулентном режиме течения теплоносителя в прямых трубах (Re > 10000) критериальное уравнение имеет вид:

Где , Pr = и

, тогда

Для воды: Pr для воды см. табл. П-2

Коэффициент теплопроводности углеродистой нержавеющей стали λ _ст = 14 Вт/(м °С), толщина стенки δ =0, 0035м

= = 361, 01 Вт/(м² град)