Определение продолжительности опорожнения резервуара

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени В.Я.ГОРИНА

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по дисциплине

«Технологическое оборудование молочной отрасли»

для студентов направления

260200.62 - продукты питания животного происхождения

Майский, 2012

 

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Технологическое оборудование молочной отрасли». –Белгород. Изд-во БелГСХА, 2012, 91 с.

 

 

Составители: к.т.н., доц. Н.П. Салаткова

ст. препод., Н.А. Жаворонко

 

Рецензент: к.с/х.н., доцент П.И. Афанасьев

 

Методические указания разработаны для выполнения лабораторного практикума по дисциплине «Технологическое оборудование молочной отрасли» для студентов направления 260200.62 - продукты питания животного происхождения.

Методические указания содержат цель, теоретическое обоснование, аппаратуру и материалы, методику выполнения и контрольные вопросы к защите лабораторных работ.

 

 

© Белгородская государственная сельскохозяйственная академия

Оглавление

Введение……………………………………………………………… … 4

Рекомендации по выполнению работ и составлению отчетов… … …5

Работа 1. Определение продолжительности опорожнения резервуара

(продолжительность работы – 2 часа)……………… … … … 7

Работа 2. Изучение работы счетчика-расходомера РМ-5-П

(продолжительность работы – 4 часа)………..… … …… …. 9

Работа 3. Определение гидравлических сопротивлений в молочном

трубопроводе (продолжительность работы – 4 часа)…...14

Работа 4. Составление рабочих характеристик центробежного

насоса (продолжительность работы – 4 часа)……… …….20

Работа 5. Изучение конструкции и работы гомогенизатора

(продолжительность работы – 4 часа)…………….… …23

Работа 6. Изучение конструкции пластинчатого охладителя молока

(продолжительность работы – 2 часа)………… … ……..33

Работа 7. Изучение работы пластинчатого охладителя

ООТ-МУХЛ 4 (продолжительность работы – 4 часа)… … …..41

Работа 8. Изучение конструкции сепаратора – сливкоотделителя

ОСП-3М (продолжительность работы – 4 часа)…… ……..47

Работа 9. Изучение конструкции сепаратора – молокоочистителя

ОЦМ-10 (продолжительность работы – 4 часа)……….. 57

Работа 10. Изучение работы сырной ванны

(продолжительность работы – 4 часа)…………… ……77

Работа 11. Изучение работы лопастной мешалки сырной ванны

(продолжительность работы – 2 часа)…… ………...…....83

Список литературы ……………………………….. … ………… …..88

 

Введение

Постоянное развитие техники и технологии пищевых производств требует подготовки специалистов с более высокой квалификацией. Эксплуатация современного технологического оборудования немыслима без глубоких знаний основ теории процессов, машин и аппаратов, а также владения микропроцессорной техникой.

Программа курса «Технологическое оборудование» в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования предусматривает лекции и лабораторные занятия, цель которых закрепить теоретические знания и получить практические навыки технического обслуживания оборудования.

Лабораторный практикум содержит 11 работ, при этом основную долю лабораторных установок составляет современное технологическое оборудование - емкости, трубопровод, насосы, сепараторы, теплообменники и мешалки, применяемые в молочной промышленности.

Перечисленное оборудование по своей технической сути в отношении объекта обработки является универсальным и поэтому используется в других пищевых отраслях.

Лабораторное оборудование с целью более глубокого изучения технологических процессов, устройств рабочих органов и принципа действия подготовлено для его легкой разборки. Наглядность внутреннего устройства механизмов оборудования достигается установкой смотровых окон из прозрачного оргстекла.

Часть лабораторных работ составлена в соответствии с рекомендациями Н.Н.Липатова, изложенными в руководстве к лабораторным и практическим занятиям по курсу оборудования предприятий молочной промышленности /6/.

Отличием большинства работ является использование в качестве объекта обработки моделей (воды, масляной эмульсии), имитирующих теплофизические свойства пищевых жидкостей.

Подобная замена вызвана сложностью выполнения санитарно-гигиенических требований в условиях учебной лаборатории. Кроме того, применение дешевых и химически стабильных моделей экономически целесообразно и освобождает учебно-вспомогательный персонал от организационных сложностей своевременного

приобретения и надлежащего хранения сырья, а также от финансовой отчетности.

В работах для определения геометрических, кинематических, тепловых и гидродинамических характеристик оборудования используются современные контрольно-измерительные приборы.

Проводя неоднократные измерения параметров процесса, студенты впоследствии подвергают их статистической обработке по известным методикам, благодаря чему приобретают навыки научно-исследовательской работы.

В практикуме приведен теоретический материал, способствующий самостоятельной подготовке студентов к выполнению и защите отчетов по лабораторным работам.

Рекомендации по выполнению работ и составлению отчетов

Перед началом занятий студенты обязаны ознакомится с правилами по технике безопасности выполнения лабораторных работ и расписаться в соответствующем журнале.

Перед выполнением лабораторных работ студентам следует изучить устройство оборудования, порядок выполнения работы, приготовить бланки протоколов измерений и расчетов, получить у ведущего преподавателя или учебного мастера необходимые приборы и инструменты.

Категорически запрещается включать оборудование, производить его ремонт или разборку без разрешения преподавателя (учебного мастера).

Приступая к работе, необходимо тщательно осмотреть лабораторное оборудование и убедиться в отсутствии на его поверхности посторонних предметов. Особое внимание следует обратить на целостность защитного заземления, а также токоведущих частей – кабеля, выключателей, вилок, розеток.

В случае обнаружения каких-либо повреждений студенты должны известить об этом преподавателя (учебного мастера).

При отсутствии внешних признаков неисправностей следует произвести пробное включение оборудования и убедиться в отсутствии посторонних (нехарактерных) звуков, в противном случае необходимо выключить его до выяснения причин.

Для более организованного проведения работы студентам рекомендуется образовать бригады численностью не более 3-х человек с распределением обязанностей.

По окончании работы следует отключить оборудование от электропитания, убрать рабочее место, возвратить приборы и инструменты и предъявить преподавателю (учебному мастеру) заполненные протоколы измерений и расчетов.

Расчеты, статистическая обработка полученных результатов и оформление отчетов осуществляются в оставшееся свободное или во внеурочное время.

Отчет по лабораторной работе должен быть выполнен на листах формата А4, иметь титульный лист и содержать:

• цель работы;

• схему установки (устройства);

• техническую характеристику установки (устройства);

• порядок проведения работы;

• протоколы измерений и расчетов;

• основные определения, формулы и расчеты;

• графики и диаграммы;

• статистическую обработку данных;

• выводы по работе.

При подготовке к защите отчетов рекомендуется ответить на контрольные вопросы, имеющиеся в конце каждой из работ, используя материал практикума, техническую литературу по приложенному списку.

Студенты, правильно оформившие отчеты, допускаются до их защиты, а в последствии - до сдачи экзамена (зачета).

Лабораторная работа №1

Методика проведения работы

1. Измерить геометрические размеры сырной ванны и вычислить ее объем.

2. Измерить внутренний диаметр и вычислить площадь сечения выходного патрубка сырной ванны.

3. Наполнить ванну водой до уровня, заданного преподавателем, и определить ее объем.

4. Открыть (полностью) кран на выходном патрубке и секундомером определить продолжительность опорожнения ванны.

5. Установить между выходным патрубком и краном диафрагму 1 и вновь наполнить ванну до требуемого уровня.

6. Открыть (полностью) кран на выходном патрубке и секундомером определить продолжительность опорожнения ванны.

7. Аналогичную процедуру повторить с диафрагмой 2.

Все результаты измерений и расчетов занести в протоколы № 1 и 2.

 

 

Протокол № 1 измерений и расчетов

Внутренние размеры резервуара, м	Объем резервуара, м ^3	Высота уровня жидкости, м	Объем жидкости, м ^3
длина	ширина	высота

 

Протокол № 2 измерений и расчетов

Параметры	выходной патрубок:	диафрагма 1	диафрагма 2
диаметр, м
площадь сечения, м^2
продолжительность опорожнения, с
коэффициент истечения

Обработка полученных данных

При опорожнении самотеком продолжительность истечения жидкости из вертикальных резервуаров определяют по формуле:

где - продолжительность истечения жидкости, с

V – объем жидкости,

- коэффициент истечения;

- площадь сечения выходного патрубка, ;

g – ускорение силы тяжести,
h – высота столба (уровня) жидкости, м.
Зная продолжительность опорожнения следует определить коэффициенты истечения при различных значениях диаметра отверстия выходного патрубка (диафрагм).7

В заключение работы необходимо построить графическую зависимость коэффициента истечения µ (ось ординат) от диаметра d

отверстия выходного патрубка (диафрагм) – ось абцисс.

Вопросы для самопроверки

1. Технологическое назначение резервуаров.

2. Конструктивное отличие резервуаров для хранения молока и резервуаров для проведения технологических процессов.

3. Особенности расчета продолжительности истечения

(опорожнения) вертикальных и горизонтальных резервуаров.

Лабораторная работа №2 Изучение работы счетчика-расходомера РМ-5-П

Цель работы:

-изучить устройство и принцип действия счетчика-расходомера РМ-5-П;

- определить точность его показаний.

Приборы: первичный преобразователь расхода, измеритель-ный блок, электронное вычислительное устройство, линейка (рулетка).

Рекомендуемая литература: 9

Методика проведения работы

1. Перед началом измерений следует включить счетчик-расходомер и произвести его прогрев в течение 20-30 мин.

2. Наполнить приемный бак водой до отметки, указанной преподавателем, и определить ее объем V.

3. Перевести счетчик-расходомер в «СОСТОЯНИЕ СЧЕТ». При этом, перед каждым измерением объема V_рз необходимо сбрасывать величины предыдущего измерения.

4. Включить насос и по мере полного истечения воды из приемного бака снять показания счетчика.

5. Повторить аналогичные измерения 2 раза.

Все результаты измерений и расчетов занести в протокол № 1

Протокол № 1 измерений и расчетов

Объем воды в приемном баке,
Показание счетчика – расходометра,
Измерение №1	Измерение №2	Измерение №3
Среднеарифметическое значение объема воды, прошедшей через счетчик,

 

Обработка полученных данных

Точность показаний счетчика определяют по формуле

где Т - точность показаний счетчиков, %;

V - объем воды в приемном баке, м³;

V ₃ - среднеарифметическое значение объема воды, прошедшей через счетчик, м³.

Вопросы для самопроверки

1. Разновидности устройств для учета молока.

2. Принцип работы счетчика-расходомера РМ-5-П.

3. Какую информацию выдает счетчик-расходомер РМ-5-П.

Лабораторная работа №3

Методика проведения работы

1. Разобрать трубопровод и определить форму его входной кромки (острая, тупая, закругленная), а также внутренний диаметр и длину его участков.

2. Собрать трубопровод.

3. Разобрать центробежный насос, определить диаметр рабочего колеса и вновь собрать насос.

4. Определить количество местных сопротивлений (кранов, отводов, расширений и сужений).

5. Определить радиус закругления отводов.Составить схему трубопровода.

6. Наполнить приемный бак водой до уровня, заданного преподавателем.

7. Открыть краны (повернуть их на заданные преподавателем углы) на входном и выходном патрубках центробежного насоса.

8. Записать показания водосчетчика и одновременно включить насос и секундомер.

9. Во время работы насоса определить давление воды.

10. При полном исчезновении воды из приемного бака быстро выключить насос (и одновременно выключить секундомер) и записать показания водосчетчика.

11. Сравнить расчетный расход воды с показаниями водосчетчика. В случае расхождения результатов дать объяснения.

Все результаты измерений и расчетов занести в протоколы № 1, 2 и 3.

Протокол № 1 измерений и расчетов

 

 

 

Трубопровод с условным диаметром	Внутренний диаметр трубопровода, м	Длина участка трубопровода, м	Общая длина трубопровода L, м
l1	l2	…	ln
Dу =38 мм	d1
Dу =50 мм	d2

 

 

Протокол № 2 измерений и расчетов

 

 

Трубопровод с условным диаметром	Местные сопротивления
краны	отводы	расширения (количество)	сужения (количество)
кол-во	кол-во	радиус закруг- ления, м	внезап-ных	посте-пен-ных	внезап-ных	посте-пен-ных
Dу =38 мм
Dу =50 мм

Протокол № 3 измерений и расчетов

Показания водосчетчика, м^3	Объем воды в баке м^3	Длительность ьперекач ки Т,с	Расход М, м^3/с	Давление Р,МПА	Диаметр рабочего колеса D, м	Частота вращения рабочего колеса n, с^-1
исходное	теку- щее	расход

Обработка полученных данных

Все расчеты необходимо производить из условия полного открытия кранов.

Зная расход воды, следует определить скорость ее движения

где - скорость движения жидкости, м/с;

М - расход жидкости, м³/с;

f_TP - площадь сечения трубопровода, м²;

d₁ - внутренний диаметр трубопровода м.

Потери напора (гидравлическое сопротивление движению жидкости) в трубопроводе равны

Н_Б - потери напора, м; / - длина трубопровода м;

ζ _ТР - коэффициент сопротивления трения;

ζ _м. _с - коэффициент местных сопротивлений.

Для определения коэффициента сопротивления трения ζ _ТР необходимо вычислить критерий Рейнольдса.

где Re - критерий Рейнольдса;

V - кинематическая вязкость, м²/с.

В случае, если Re>2320, то режим течения жидкости считается турбулентным и коэффициент сопротивления трения ζ _ТР определяют по следующей формуле:

 

При ламинарном режиме коэффициент сопротивления трения

равен:

Коэффициенты ζ м с определяют в зависимости от вида местных сопротивлений. Сопротивления движению жидкости, возникающие при входе в трубопровод, различны по величине и зависят от формы входной кромки трубы.

При острых кромках ζ м с = 0,5, при тупых кромках ζ м с = 0,25,

при закругленной кромке трубы ζ м. с = 0,06 - 0,005.

При выходе из трубопровода ζ м с = 1.

В случае, если труба внезапно расширяется (сужается), то коэффициент местных сопротивлений ζ м с зависит от отношения квадрата диаметра узкой трубы к квадрату диаметра широкой трубы:

 

d 1^2 / d 2^2	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
ζм с при расширении	0,81	0,64	0,49	0,36	0,25	0,16	0,09	0,04	0,01
ζм с при сужении	0,47	0,45	0,38	0,34	0,3	0,25	0,2	0,15	0,09

 

Если труба расширяется (сужается) постепенно, то коэффициент местных сопротивлений ζ м с также зависит от отношения квадрата диаметра узкой трубы к квадрату диаметра широкой

 

d 1^2 / d 2^2	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
ζ М.С при расширен	0,49	0,36	0,25	0,16	0,09	0,04	0,01	0,009	0,005
ζ М.С при сужении	0,38	0,34	0,3	0,25	0,2	0,15	0,09	0,06	0,03

 

При наличии в трубопроводе отводов коэффициент местных сопротивлений определяют по формуле

 

где R - радиус закругления, м;

а - угол поворота, а=90^о.

 

В кранах коэффициент местных сопротивлений зависит от угла поворота крана а:

а
ζ М.С	0,05	0,29	1,56	5,47	17,3	31,2	52,6	20,6	48,6

 

К основным характеристикам центробежных насосов относят напор, создаваемый рабочим колесом, и потребляемую мощность.

Напором Н (м) считают максимальную высоту подъема жидкости, которая определяется по следующей формуле:

 

 

где - окружная скорость рабочего колеса насоса, м/с;

п - частота вращения рабочего колеса, с¹;

D - диаметр рабочего колеса, м.

Мощность, потребляемая центробежным насосом, равна

где N - потребляемая мощность, кВт;

M - производительность насоса, м³/с;

р _Ж - плотность жидкости, кг/м³;

- коэффициент полезного движения центробежного насоса ( =0,2..0,4).

При сравнении геометрически подобных центробежных насосов учитывают коэффициент быстроходности п_Б

Вопросы для самопроверки

1. Материал, используемый при изготовлении молочных (пищевых) трубопроводов.

2. Типоразмеры (диаметры) металлических нержавеющих труб, применяемых в молочной промышленности.

3. Виды гидравлических сопротивлений и их функциональная зависимость.

4. Критерий (число) Рейнольдса (написать формулу), его смысл.

5. Рекомендуемые скорости движения молочных продуктов.

6. Параметры, влияющие на расход жидкости в трубопроводе (написать формулу).

Лабораторная работа № 4

Насоса

Цель работы:

- изучить устройство и принцип действия центробежного насоса;

- расчетным и экспериментальным путем определить производительность центробежного насоса;

- рассчитать основные технологические параметры работы насоса;

- установить зависимость производительности наcoca от напора при постоянной частоте вращения рабочего колеса насоса.

Приборы и инструменты: водосчетчик, секундомер,

манометры, линейка (рулетка)

Рекомендуемая литература: 5, 6, 9

Напор, создаваемый насосом, м

Методика проведения работы

1. Наполнить уравнительный бак водой до уровня, заданного преподавателем, и определить объем набранной воды.

2. Открыть полностью краны, установленные перед и после центробежного насоса.

3. Включить насос, при этом одновременно включить секундомер.

4. С помощью манометров определить давление воды.

5. При полном истечении воды из бака одновременно выключить насос и секундомер.

6. С помощью водосчетчика определить расход воды.

7. Вновь наполнить уравнительный бак водой до прежнего уровня.

8. Уменьшить производительность насоса путем поворота кранов на 30^о и повторить действия по п.4 и 5.

9. Аналогичные действия произвести при повороте крана на 60^о.

Все результаты измерений и расчетов занести в протокол № 1.

Протокол измерений и расчетов № 1

Угол поворо та кранов	Объем воды в баке, м^3	Длитель-ность перекачки воды, с	Производительность насоса (расход), м ^3 /с	Давление воды по манометру, Па
			расчетная	по водосчет- чику	до насоса	после насоса
0 ^о
30 ^о
60 ^о

 

Обработка полученных данных

Зная расчетную производительность насоса, следует определить скорость движения жидкости по следующей формуле:

По данным протокола расчетов следует построить график, харак-теризующий зависимость между производительностью насоса М (ось абсцисс) и создаваемым им напором Н (ось ординат).

где - скорость движения жидкости, м/с;

М - производительность насоса, м³/с;

f_TP - площадь сечения трубопровода, м²;

d - внутренний диаметр трубопровода м

Полный напор насоса равен:

где Н - напор, создаваемый насосом, м;

Рd - давление у выходного патрубка насоса, Па; P_s - давление у входного патрубка насоса, Па; р _ж - плотность жидкости, кг/м³;

3 _d - скорость жидкости в нагнетательном трубопроводе, м/с;

3 _s - скорость жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с;

Данные расчетов занести в протокол расчетов № 2

. Протокол № 2 расчетов

Угол поворота кранов	Производительность насоса (расчетная), м ^3 /с	Напор создаваемый насосом
0^0
30^0
60^0

 

По данным протокола расчетов следует построить график, характеризующий зависимость между производительностью насоса М (ось абсцисс) и создаваемым им напором (ось ординат).

Вопросы для самопроверки

1. Классификация насосов.

2. Принцип действия центробежного насоса.

3. Основные характеристики центробежных насосов.

Лабораторная работа № 5

Общие сведения

Гомогенизация применяется для раздробления жировой фазы (шариков), входящей в состав молока и жидких молочных продуктов, при этом жировой шарик обычного молока, имеющий диаметр до 18 мкм, уменьшается в размере в среднем до 1 мкм. Вследствие гомогенизации улучшается качество продукта, поскольку не происходит самопроизвольного отстаивания жира при его хранении. Консистенция продукта становится однородной, вследствие чего снижаются потери продукта на стенках тары, труб и аппаратов, увеличивается стойкость при его хранении. Кроме того, гомогенизированный продукт, имеющий мелкодисперсную жировую фазу, усваивается легче и полнее.

Кроме молока и сливок, гомогенизации подвергаются смеси мороженого. Для обработки более вязких продуктов, таких как сливочное масло и плавленые сыры, применяют гомогенизаторы-пластификаторы.

Принцип действия гомогенизаторов различен и основан на использовании центробежных сил, ультразвука и др., однако для обработки жидких молочных продуктов более эффективными являются гомогенизаторы клапанного типа.

Сущность процесса гомогенизации заключается в следующем. Продукт с помощью плунжерного насоса (Рис.3) нагнетается в сторону гомогенизирующего клапана 1, прижатого к седлу 3 регулировочным винтом 4 и пружиной 5.

Рис.3 Схема гомогенизирующего устройства для двухступенчатой гомогенизации

1 – клапан первой ступени, 2 – клапан второй ступени, 3 – седло клапана, 4 – пружина, 5 – регулировочный винт.

При достижении высокого давления 5 – 25 МПа, клапан 1 под напором молока отходит от седла 3, образуя узкую кольцевую щель. Жировые шарики, перемещаясь к ней, резко изменяют свою скорость движения, т.е. переходят из зоны относительно малых скоростей (в отверстии седла клапана) в зону высоких (в щели). Скорость движения потока увеличивается от нескольких метров в секунду до сотен метров в секунду. При этом, каждый из шариков, попадая в щель вследствие резкого возрастания скорости, вытягивается в каплю эллипсовидной формы, а затем в нить и дробится (отрывается) на отдельные более мелкие жировые частицы, размер которых зависит от давления.

На качество гомогенизации также влияет температура молока, которая должна быть выше точки плавления молочного жира, т.е. более 28-36^оС, но не более 65^оС, т.к. при повышении температуры снижается вязкость молока и увеличивается отстаивание жира.

Для повышения эффективности процесса обычно используют двухступенчатую гомогенизацию.

Методика проведения работы

1. Перед включением гомогенизатора следует:

- убедиться в отсутствии на нем посторонних предметов, а в приемном устройстве (воронке) – какой-либо жидкости;

- убедиться в наличии под выходным патрубком емкости для приема жидкости;

- проверить наличие масла в картере плунжерного насоса;

- измерить диаметр плунжера;

- разобрать запасную гомогенизирующую головку и выполнить сборочный чертеж и деталировку с указанием необходимых размеров;

- выполнить кинематическую схему гомогенизатора.

2. Произвести пробное (вхолостую) включение гомогенизатора
и убедиться в отсутствии посторонних звуков, в противном
случае следует выключить гомогенизатор и обратиться к
ведущему преподавателю или учебному мастеру.

3. С помощью мерной линейки и секундомера определить длину хода плунжера и частоту вращения кривошипа.

4. Затянуть винт гомогенизирующей головки и заполнить воронку гомогенизатора модельной жидкостью (эмульсией).

5. Довести давление гомогенизации путем регулировки винтом до величины, указанной преподавателем.

6. По окончании регулировки давления гомогенизации дождаться полного истечения жидкости из воронки и выключить гомогенизатор.

7. Залить в мерную емкость модельную жидкость в количестве, заданном преподавателем.

8. Измерить начальную температуру жидкости

9. Одновременно включить гомогенизатор и секундомер.

10. При полном истечении жидкости из воронки одновременно выключить гомогенизатор и секундомер.

11. Измерить конечную температуру жидкости.

12. Повторить 2 раза аналогичные измерения при других значениях давления гомогенизации, заданных преподавателем.

Все результаты измерений и расчетов занести в протоколы № 1 и 2.

 

Протокол № 1 измерений и расчетов

Диаметр плунжера, мм
Ход плунжера, мм
Частота вращения кривошипа, с^-1
Электродвигатель тип… - мощность, кВт - частота вращения, с^-1 (об/мин)
Габариты гомогенизатора, мм - длина -ширина -высота

 

Протокол № 2 измерений и расчетов

Объем жидкости, л
Температура жидкости до гомогенизации, ^оС
Номер измерений
Давление гомогенизации Р, МПа
Длительность гомогенизации, с
Температура жидкости после гомогенизации t г, оС
Действительная производительность, л/ч

 

Обработка полученных данных

Теоретическая производительность гомогенизатора равна:

М = 60 f S n z η,

где М - производительность плунжерного насоса, м³/ч;

f - площадь сечения плунжера м²;

S - ход плунжера м;

n - число оборотов коленчатого вала в минуту;

z - количество плунжеров;

η - объемный к.п.д. насоса (η = 0,8).

 

Повышение температуры продукта можно определить по формуле:

где ∆t - повышение температуры продукта, ^оС

Р - давление гомогенизации, Па;

ρ - плотность продукта. ρ = 1031 кг/м³;

с - удельная теплоемкость продукта, с = 3885 Дж/(кгоС).

 

Мощность, необходимая для гомогенизации молока, равна:

где N - мощность, Вт;

η- механический КПД гомогенизатора (η =0,75).

По полученным данным следует построить график зависимости температуры гомогенизируемой жидкости t _г от давления гомогенизации Р.

Вопросы для самопроверки

1. Назначение гомогенизации

2. Сущность процесса гомогенизации

3. Объекты гомогенизации

4. Устройство и принцип действия клапанного гомогенизатора

5. Основы расчета клапанных гомогенизаторов

Лабораторная работа № 6 Изучение конструкции пластинчатого охладителя

Цель работы:

- изучить устройство и принцип действия пластинчатых теплообменников;

- определить геометрические параметры пластинчатого охладителя;

- расчетным путем определить технологические параметры пластинчатого охладителя.

Приборы и инструменты: штангенциркуль, линейка

(рулетка)

Рекомендуемая литература: 1, 2, 4, 5, 9

Общие сведения

Пластинчатые теплообменники благодаря своей компактности,
высоким теплотехническим показателям, а также большой
производительности относятся к наиболее совершенным

теплообменным аппаратам. И поэтому они нашли широкое применение в пищевых отраслях для тепловой обработки (нагрева, охлаждения, пастеризации и стерилизации) таких жидкостей, как молоко и молочные продукты, фруктовые и ягодные соки, пиво, вина и др. напитки.

Пластинчатые аппараты способны легко разбираться с целью перекомпоновки пластин и их ремонта, что является преимуществам перед остальными конструкциями.

Теплообменной поверхностью в аппарате является набор пластин, изготовленных путем штампования из нержавеющей стали толщиной 0,7 – 1 мм.

Пластины (Рис.10) имеют рифленую (гофрированную) поверхность, благодаря которой жидкость течет по ее

поверхности в

Рис.10. Пластины:

а) ленточно-поточная, б)сетчато-поточная 1 – малая прокладка, 2 – большая прокладка турбулентном режиме, что, в свою очередь, существенно повышает эффективность теплопередачи. Кроме того, волнообразный профиль пластины увеличивает ее поверхность теплообмена.

Рифли на пластинах имеют треугольную форму и расположены на поверхности пластин по разному. Пластины, у которых рифли расположены горизонтально, называются ленточно-поточными (Рис.10а). У сетчато-поточных пластин (Рис.10б) рифли расположены под наклоном – «елочкой».

Наиболее распространенными являются ленточно-поточные пластины типа П-1, П-2 и П-3, имеющие поверхность теплопередачи соответственно 0,15; 0,21; 0,42 м².

Ленточно-поточные пластины при сборке их в пакет образуют извилистые каналы (Рис.11), по которым поочередно текут обрабатываемая жидкость и рабочая среда.

Рис.11. Турбулизация потоков жидкостей в каналах ленточно-поточных пластин

Сборка в пакет сетчато-поточных пластин осуществляется по-иному. За пластиной с наклонными рифлями «елочкой» вверх следует пластина с рифлями «елочка» вниз. Такое расположение пластин увеличивает их жесткость, поэтому при высоких давлениях жидкостей внутри каналов предотвращает их прогиб. Кроме того, взаимное пересечение рифлей усиливает турб