Технологическая модернизация и расчет трубчатой пастеризационной установки марки П 8-ОПТ

      5 Рассчитываем конечную температуру  водопроводной воды, учитывая равенство  молока и теплоносителя по  формуле (6):

                                                                                (6)    

      4.2 Конструктивный расчет

      1 Определяем объемный расход молока  по формуле (7):

                                                                                         (7)                   

      2 Определяем количество труб в  одном элементе по формуле  объемного расхода (8):

                                                                                                 (8)                 

      3 Определяем число трубок по  диагонали внешнего шестиугольника  по формуле (9):

                                                                                                  (9) 

      8 Определяем число трубок на сторонах внешнего шестиугольника по формуле (10):

                                                                                                        (10)              

      9 Определяем шаг между центрами  смежных трубок по формулам (11) и (12):

                                                                                      (11)         

                                                                                          (12)          

      10 Определяем диаметр окружности  по формуле (13):

                                                                                          (13) 

     11 Находим внутренний диаметр кожуха  элемента по формуле (14):

                                                                                        (14)            

     12 Определяем площадь поперечного  сечения теплообменных трубок  по формуле (15):

                                                                                              (15)              

     13 Определяем площадь поперечного  сечения межтрубного пространства  по формуле (16):

                                                                       (16)            
 

     4.3 Кинематический расчет

     1 Определяем скорость водопроводной  и горячей воды исходя из  уравнения материального расхода  этих теплоносителей по формуле  (17):

;                                                                                   (17)                       ;

.

      2 Рассчитываем критерий Рейнольса  по формуле (18):

                                                                                     (18)                        Для молока 1 секции: 

      Для молока 2 секции: 
 

      Для водопроводный воды: 
 
 

      Для горячей воды: 
 

      3 Рассчитываем критерий Прандля  по формуле (19):

                                                                                         (19)               

     Для молока 1 секции: 

      Для молока 2 секции: 

     Для водопроводной воды: 

      Для горячей воды: 

      4 Рассчитываем критерии Нуссельта  по формуле (20):

                                                                        (20)               

     Для молока 1 секции: 

      Для молока 2 секции: 

     Для водопроводной воды: 

      Для горячей воды: 

      5 Определяем коэффициент теплоотдачи  по формуле (21):

                                                                                                  (21)                

     Для молока 1 секции: 

      Для молока 2 секции: 

     Для водопроводной воды: 

      Для горячей воды: 

      6 Определяем коэффициент теплопередачи  по формуле (22): 

     Для молока 1 секции: 

     Для молока 2 секции: 

      7 Определяем необходимую поверхность теплообмена по формуле (23):

                                                                                              (23)                 

                                                                                 (24)                 

                                                                                 (25)     

                                                                                              (26)                  

 

  

      8 Определяем поверхность теплообмена одного элемента по формуле (27):

                                                                                   (27)                     

      9 Определяем количество элементов  в каждой секции по формуле  (28) 

                                                                                                       (28)                  

Для секции 1: 

Принимаем 2 элемента для 1 секции.

      Для секции 2:

 

Принимаем 4 элемента для 2 секции.

      10 Определяем толщину трубной решетки по формуле (29):

                                                                                        (29)                 

.

      11 Определяем диаметр патрубков  по формуле (30):

                                                                                                 (30)                                          Для молока:

 

      Для водопроводной воды:

 

      Для горячей воды:

 

      Таким образом был произведен расчет трубчатого пастеризатора и определены основные технические характеристики. 

5. Описание проектируемой установки с учетом изобретения

      В данном курсовом проекте  подвергнута модернизации широко применяющаяся в молочной промышленности трубчато-пастеризационная установка типа П 8-ОПТ. Модернизация заключается в усовершенствовании размера диаметра трубок, с целью увеличения производительности и соответственно интенсификации производства мы их увеличим с 27мм до  30 мм.

      Установка теплообменная трубчатая  П8-ОПТ предназначена для подогрева  жидких, маловязких, пищевых продуктов.  Может быть использована как пастеризатор для нагрева молока от +10 до +80-90 град. С производительностью 2000...3500 литров в час. Но в результате модернизации производительность увеличится до 2500…4000 литров в час. Нагрев молока осуществляется и до более высокой температуры при соответствующем уменьшении производительности. При необходимости аппарат служит охладителем молока. Изготовлена на базе унифицированного теплообменного цилиндра, применяемого для трубчатых пастеризационных установок. В процессе нагрева молоко насосом подается в цилиндр и последовательно проходит по 24 трубкам длиной 1,2 м каждая с внутренним диаметром 30 мм. Нагрев молока осуществляется паром, который подается в межтрубное пространство, подача его регулируется вентилем. При нормальной работе аппарата, вследствие обильной конденсации, давление в цилиндре несколько меньше атмосферного. Применяется на маслодельных, сыродельных заводах и крупных сепараторных пунктах.

     Трубчатый теплообменник представляет собой пучок герметичных медных труб с алюминиевым оребрением заполненных хладагентом. Теплообмен осуществляется благодаря испарению хладагента в теплоотдающей среде и конденсации хладагента в среде, принимающей теплоту. Циркуляция промежуточного теплоносителя в трубчатом теплообменнике осуществляется под действием естественной конвекции или сил капиллярного давления. Трубы отдельно полностью закрыты и установлены вертикально или с наклоном в разделительной перегородке, и каждая ее сторона выступает в каналы, по которым движутся потоки, имеющие различную температуру. Трубы в трубчатом теплообменнике никогда не укладываются горизонтально, так как принцип работы зависит от силы тяжести. При вертикальной установке трубчатого теплообменника канал удаляемого воздуха находится снизу. Одна сторона трубки омывается потоком с высокой температурой и образует зону отвода теплоты. Образовавшиеся пары хладагента перемещаются в зону низкого давления, которая омывается потоком с более низкой температурой и образует зону отвода теплоты. Сконденсировавшийся в этой зоне хладагент в виде жидкости перемещается из зоны конденсации в зону испарения, где снова превращается в пар.

      В установке с трубчатым теплообменником должны быть предусмотрены: каплеуловитель, поддон для сбора конденсата и обводной канал (байпас). Тепловая эффективность трубчатого теплообменника (расчетный относительный перепад температур) достигает 40-60%.

      Важнейшим требованием является соответствие аппарата технологическому процессу обработки данного продукта. Это достигается при таких условиях: поддержание необходимой температуры процесса, обеспечение возможности регулирования температурного режима; соответствие рабочих скоростей продукта минимально необходимой продолжительности пребывания продукта в аппарате; выбор материала аппарата в соответствии с химическими свойствами продукта; соответствие аппарата давлениям рабочих сред. 
 
 
 
 

6. Обслуживание,  ремонт и техника  безопасности

 

     К обслуживанию теплообменной трубчатой установки допускается персонал, прошедший обучение по правилам ее эксплуатации и техники безопасности. Монтаж начинают с установки пастеризационного теплообменного аппарата без крепления на ровном, выверенном по уровню бетонном полу. Установленный аппарат выверяют по уровню так, чтобы трубки его находились строго горизонтально. Затем размечают и устанавливают все остальное комплектующее оборудование в соответствии с паспортными монтажными схемами.

       Оборудование перерабатывающих отраслей АПК объединено, как правило, последовательно в технологические линии. В этих условиях потери от простоя даже несложного оборудования чрезвычайно велики. Это делает необходимым проведение ремонтно-обслуживающих работ не после отказа, а заблаговременно, в планово-предупредительном порядке.

       Совокупность средств технического обслуживания и ремонта, документации, исполнителей и обслуживаемых машин (оборудования) образует систему технического обслуживания и ремонта (система ТОР). Эта система является важнейшей составной частью инженерной сферы АПК, обеспечивающей функционирование перерабатывающих отраслей.

      Основное место в системе технического обслуживания и ремонта занимают операции технического обслуживания, являющиеся обязательными профилактическими мероприятиями. Сюда входят работы по периодической проверке, очистке, смазыванию, креплению и регулированию узлов машин и оборудования, имеющие целью предупредить преждевременные износы, появление неисправностей и обеспечить работоспособное состояние изделия.