Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 234
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рср, Па.
, (8)
где
– давление вторичного пара в сепараторе при 
. 
МПа; [3, стр. 548]
– плотность молока, кг/м3. Принимаем равной 1042 кг/м3;
– высота слоя раствора без учета наличия паровых пузырей в кипящем растворе, м. Определяем по формуле
, (9)
где
– соответственно плотность молока и воды при средней температуре кипения молока в трубах, кг/м3. Так как средняя температура кипения молока неизвестна, то примем ее равной 100ºС. При данной температуре 
кг/м3, 
кг/м3;
– рабочая высота труб, м. принимаем 
(выбираем из стандартного ряда при диаметре кипятильных труб 38 мм ).
Подставляя числовые значения в формулу (9) и формулу (8) получим
м,
МПа.
Тогда
.
Подставляя имеющиеся данные в формулу (7) получим
.
Гидростатическую температурную депрессию
, ºС, определяем по следующей формуле
.
С учетом полученных данных температура кипения молока
, ºС, составляет
.
Тогда полезная разность температур
, ºС, составляет
.
Подставляя имеющиеся данные в формулу (3) выразим расход греющего пара
= 0,64 кг/с.
Поверхность теплообмена Fр, м2, определяем по следующей формуле
, (10)
где
– коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К). Определяем по формуле
, (11)
где
, 
– коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке и от стенки к молоку;
– тепловое сопротивление стенки, м2·К/Вт. Определяем следующим образом
, (12)
где
– толщина стенки трубки, м. принимаем равной 0,002 м;
– теплопроводность стенки, Вт/(м·К). принимаем для нержавеющей стали равной 17,5 Вт/(м·К);
– тепловое сопротивление загрязнений труб. Принимаем равным 5800 Вт/(м2·К).
Подставляя числовые значения в формулу (12) получим
м2·К/Вт.
Коэффициент теплоотдачи от греющего пара к стенке аппарата определяем по следующей формуле
, (13)
где
– теплопроводность конденсата при температуре конденсации греющего пара 100ºС, Вт/(м·К);
– плотность конденсата при температуре конденсации 100ºС, кг/м3;
– теплота конденсации греющего пара, кДж/кг;
– вязкость конденсата при температуре конденсации греющего пара, Па×с;
– высота нагревательных трубок, м;
– разность температуры конденсации пара и температуры стенки со стороны пара, предварительно принимаем 2ºС.
Подставляя числовые значения в формулу (13) получим
Вт/(м2·К)
Для установившегося процесса теплопередачи справедливо уравнение для удельного теплового потока
. (14)
Тогда перепад температур на стенке
, ºС, и разность между температурой кипения раствора 
, ºС, определяем по следующим формулам
, (15)
. (16)
Последовательно подставляя в формулы (15) и (16) числовые значения получим
,
.
Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубах при условии принудительной циркуляции определяем по формуле
, (16)
где А – коэффициент, определяемый по формуле
, (17)
где λ2 – теплопроводность молока, Вт/(м·К). Принимаем равной 0,519 Вт/(м·К);
- плотность молока, кг/м3. Принимаем равной 1013,94 кг/м3;
- плотность пара при температуре вторичного пара 61ºС. Принимаем равной 0,1363 кг/м3;
- поверхностное натяжение молока, Н/м. принимаем равным 0,0416 Н/м;
- теплота парообразования, кДж/кг. Принимаем равной 2260 кДж/кг;
- теплоемкость молока, кДж/(кг·К). принимаем равной 3972 Дж/(кг·К);
- вязкость молока, Па×с. Принимаем равной 0,07929 Па×с.
Подставляя числовые значения в формулы (17) и (16) получим
,
Вт/(м2·К).
Подставляя полученные данные в формулу (11) получим
Вт/(м2·К).
Тогда требуемая поверхность теплообмена
м2.
2.5 Конструктивный расчет проектируемого аппарата
Число нагревательных трубок n, шт., определяем по формуле
, (18)
где
– рабочая площадь теплообмена, м2;
м – внутренний диаметр трубки;
– рабочая высота труб, м.
Подставляя в формулу (18) числовые значения получим
шт.
Диаметр корпуса аппарата D, м, определяем по формуле
, (19)
где
– шаг между трубками, м. определяется как
, (20)
где
– наружный диаметр трубок, принимаем равным 0,038 м;
- при размещении труб по вершинам правильного треугольника;
– коэффициент использования трубной доски. Принимаем равным 0,85.
Подставляя имеющиеся данные в формулу (19) получим
=0,2 м.
Принимаем диаметр корпуса греющей камеры равным 0,4 м.
Диаметр циркуляционной трубы D2, м, определяем по формуле
, (21)
где
– площадь сечения циркуляционной трубы, м2. Определяем следующим образом
, (22)
где
– площадь сечения трубок, м2. Определяем по следующей формуле
, (23)
где
, (8)где
– давление вторичного пара в сепараторе при . МПа; [3, стр. 548] – плотность молока, кг/м3. Принимаем равной 1042 кг/м3; – высота слоя раствора без учета наличия паровых пузырей в кипящем растворе, м. Определяем по формуле , (9)где
– соответственно плотность молока и воды при средней температуре кипения молока в трубах, кг/м3. Так как средняя температура кипения молока неизвестна, то примем ее равной 100ºС. При данной температуре кг/м3, кг/м3; – рабочая высота труб, м. принимаем (выбираем из стандартного ряда при диаметре кипятильных труб 38 мм ).Подставляя числовые значения в формулу (9) и формулу (8) получим
м, МПа.Тогда
.Подставляя имеющиеся данные в формулу (7) получим
.Гидростатическую температурную депрессию
, ºС, определяем по следующей формуле .С учетом полученных данных температура кипения молока
, ºС, составляет .Тогда полезная разность температур
, ºС, составляет
.
Подставляя имеющиеся данные в формулу (3) выразим расход греющего пара
= 0,64 кг/с.Поверхность теплообмена Fр, м2, определяем по следующей формуле
, (10)где
– коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К). Определяем по формуле , (11)где
, – коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке и от стенки к молоку; – тепловое сопротивление стенки, м2·К/Вт. Определяем следующим образом , (12)где
– толщина стенки трубки, м. принимаем равной 0,002 м; – теплопроводность стенки, Вт/(м·К). принимаем для нержавеющей стали равной 17,5 Вт/(м·К); – тепловое сопротивление загрязнений труб. Принимаем равным 5800 Вт/(м2·К).Подставляя числовые значения в формулу (12) получим
м2·К/Вт.Коэффициент теплоотдачи от греющего пара к стенке аппарата определяем по следующей формуле
, (13)где
– теплопроводность конденсата при температуре конденсации греющего пара 100ºС, Вт/(м·К); – плотность конденсата при температуре конденсации 100ºС, кг/м3; – теплота конденсации греющего пара, кДж/кг; – вязкость конденсата при температуре конденсации греющего пара, Па×с; – высота нагревательных трубок, м;
– разность температуры конденсации пара и температуры стенки со стороны пара, предварительно принимаем 2ºС.
Подставляя числовые значения в формулу (13) получим
Вт/(м2·К)Для установившегося процесса теплопередачи справедливо уравнение для удельного теплового потока
. (14)Тогда перепад температур на стенке
, ºС, и разность между температурой кипения раствора , ºС, определяем по следующим формулам , (15) . (16)Последовательно подставляя в формулы (15) и (16) числовые значения получим
, .Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубах при условии принудительной циркуляции определяем по формуле
, (16)где А – коэффициент, определяемый по формуле
, (17)где λ2 – теплопроводность молока, Вт/(м·К). Принимаем равной 0,519 Вт/(м·К);
- плотность молока, кг/м3. Принимаем равной 1013,94 кг/м3; - плотность пара при температуре вторичного пара 61ºС. Принимаем равной 0,1363 кг/м3; - поверхностное натяжение молока, Н/м. принимаем равным 0,0416 Н/м; - теплота парообразования, кДж/кг. Принимаем равной 2260 кДж/кг; - теплоемкость молока, кДж/(кг·К). принимаем равной 3972 Дж/(кг·К);
- вязкость молока, Па×с. Принимаем равной 0,07929 Па×с.
Подставляя числовые значения в формулы (17) и (16) получим
, Вт/(м2·К).Подставляя полученные данные в формулу (11) получим
Вт/(м2·К).Тогда требуемая поверхность теплообмена
м2.
2.5 Конструктивный расчет проектируемого аппарата
Число нагревательных трубок n, шт., определяем по формуле
, (18)где
– рабочая площадь теплообмена, м2; м – внутренний диаметр трубки; – рабочая высота труб, м.Подставляя в формулу (18) числовые значения получим
шт.Диаметр корпуса аппарата D, м, определяем по формуле
, (19)где
– шаг между трубками, м. определяется как , (20)где
– наружный диаметр трубок, принимаем равным 0,038 м; - при размещении труб по вершинам правильного треугольника; – коэффициент использования трубной доски. Принимаем равным 0,85.Подставляя имеющиеся данные в формулу (19) получим
=0,2 м.Принимаем диаметр корпуса греющей камеры равным 0,4 м.
Диаметр циркуляционной трубы D2, м, определяем по формуле
, (21)где
– площадь сечения циркуляционной трубы, м2. Определяем следующим образом , (22)где
– площадь сечения трубок, м2. Определяем по следующей формуле , (23)где