Расчет габаритных размеров вибрационного подогревателя для молока
УДК 637.133.2.001.24
Расчет габаритных размеров вибрационного подогревателя для молока
Вороненко Б.А., Демидов С.Ф., Демидов А.С., Акжигитова А.А.
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий,
факультет пищевой инженерии и автоматизации, кафедра техники мясных и молочных производств
Разработана методика инженерного расчета вибрационного подогревателя.
Ключевые слова: вибрационный подогреватель, среднее время пребывания, длина, диаметр, температура, производительность.
При проектировании вибрационного подогревателя для нагрева обезжи-
ренного молока задача состоит в определении оптимальных геометрических
соотношений его длины и диаметра, количеств греющих элементов, обеспечи-
вающих заданную производительность. Для разработки методики инженерного
расчета воспользуемся результатами проведенных нами исследований в лабо-
раторных и полупромышленных условиях, которые дали возможность опреде-
лить наилучшие условия проведения процесса.
Настоящая методика базируется на непосредственном определении сред-
него времени пребывания обезжиренного молока, достаточного для доведения
продукта до заданной температуры.
При расчетах использовано кинетическое уравнение, полученное при
обобщении экспериментальных данных с использованием математической мо-
дели процесса нагрева обезжиренного молока в вибрирующей трубке. Мате-
риалы исследования были обобщены в виде критериального уравнения, которое
затем решили относительно длины греющей трубки, достаточной для обеспе-
чения заданной производительности, и представлено в виде:
( )l
= 3, 60 ⋅10−2
⋅ Re1,53⋅ Re1,5 ⋅ Pr2,06
θ
−θ0
4,2
жк
t ст
−θ
d −2 ⋅ 4a ⋅ G ап
⋅ D ⋅ D3,8 6,18 −3,38
вн внеш ,
1
где Re
— критерий (число) Рейнольдса ( Re
=
ϑ
⋅D вн
⋅ρ
;
ϑ
— скорость движе-
ж жµ
ния продукта по теплообменному аппарату, D — внутренний диаметр тевн
плообменной трубки, ρ — плотность жидкости, µ — динамическая вяз-
кость жидкости);
Re — критерий Рейнольдса ( Re = 2π na1d ; n — частота вращения вала
к к 2µ
двигателя, d — диаметр белковой частицы, a1 — амплитуда колебаний греющей поверхности);
Pr
— критерий Прандтля ( Pr = µcp ;
λ
cp
— изобарная теплоемкость жидко-
сти, λ — коэффициент теплопроводности молока);
D — внешний диаметр греющего элемента; внеш
θ ,θ0 — температура продукта на входе и выходе теплообменного аппарата;
t — температура стенки греющего элемента; ст
l — длина греющего элемента теплообменника;
a — коэффициент температуропроводности молока;
G — единовременная масса жидкости, находящаяся в теплообменном апап
парате;
G — производительность.
Значения производительности аппарата, начальная и конечная температура продукта определяются заданием на проектирование.
Результаты расчета сведены в таблицу:
№
G ⋅10−3 , кг/с
1 14,0
D ⋅10−3 , вн м 16
D ⋅10−3 , внеш м 22
t, ст
ϑ,
l , a1 ⋅10−3 ,
°C м/с м
м
86 0,5 0,33 1,5
2 19,5 3 22 4 22
18 16 20
24 85 0,5 0,97 1,5 22 85 0,5 1,13 1,5 26 85 0,5 1,38 1,5
2
Список литературы
1. Авторское свидетельство СССР № 1429361, А 23 L 3/22. Способ нагрева молочных продуктов [Текст]/ Демидов С.Ф., Семенюк В.Н., Мартынов Ю.В., Дубинский Л.Р.: Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексного использования молочного сырья и Институт проблем механики АН СССР- №4166429/28-13; заявл. 24.12.86;опубл. 08.06.88, — 4 с.
2. Авторское свидетельство СССР № 1600675, А 23 С 3/03. Устройство для пастеризации молока “Вихрь” [Текст]/ Молочников В.В., Демидов С.Ф., Семенюк В.Н., Малахова Т.А.: заявитель Северо-Кавказский филиал всесоюзного научно-исследовательского института маслодельной и сыродельной промышленности и Институт проблем механики АН СССР. — №3720884/28-13; заявл. 18.04.84;опубл. 23.10.90, Бюл. №39. — 4 с.
Calculation of overall dimensions of a vibratory milk heater
Voronenko B.A., Demidov S.F., Demidov A.S., Akzhighitova A.A.
Saint-Petersburg State University of Refrigeration and Food Engineering
A method of engineering calculation for vibratory heater has been developed. Keywords: vibratory heater, mean residence time, length, diameter, temperature, productivity.
3
Расчет габаритных размеров вибрационного подогревателя для молока
Вороненко Б.А., Демидов С.Ф., Демидов А.С., Акжигитова А.А.
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий,
факультет пищевой инженерии и автоматизации, кафедра техники мясных и молочных производств
Разработана методика инженерного расчета вибрационного подогревателя.
Ключевые слова: вибрационный подогреватель, среднее время пребывания, длина, диаметр, температура, производительность.
При проектировании вибрационного подогревателя для нагрева обезжи-
ренного молока задача состоит в определении оптимальных геометрических
соотношений его длины и диаметра, количеств греющих элементов, обеспечи-
вающих заданную производительность. Для разработки методики инженерного
расчета воспользуемся результатами проведенных нами исследований в лабо-
раторных и полупромышленных условиях, которые дали возможность опреде-
лить наилучшие условия проведения процесса.
Настоящая методика базируется на непосредственном определении сред-
него времени пребывания обезжиренного молока, достаточного для доведения
продукта до заданной температуры.
При расчетах использовано кинетическое уравнение, полученное при
обобщении экспериментальных данных с использованием математической мо-
дели процесса нагрева обезжиренного молока в вибрирующей трубке. Мате-
риалы исследования были обобщены в виде критериального уравнения, которое
затем решили относительно длины греющей трубки, достаточной для обеспе-
чения заданной производительности, и представлено в виде:
( )l
= 3, 60 ⋅10−2
⋅ Re1,53⋅ Re1,5 ⋅ Pr2,06
θ
−θ0
4,2
жк
t ст
−θ
d −2 ⋅ 4a ⋅ G ап
⋅ D ⋅ D3,8 6,18 −3,38
вн внеш ,
1
где Re
— критерий (число) Рейнольдса ( Re
=
ϑ
⋅D вн
⋅ρ
;
ϑ
— скорость движе-
ж жµ
ния продукта по теплообменному аппарату, D — внутренний диаметр тевн
плообменной трубки, ρ — плотность жидкости, µ — динамическая вяз-
кость жидкости);
Re — критерий Рейнольдса ( Re = 2π na1d ; n — частота вращения вала
к к 2µ
двигателя, d — диаметр белковой частицы, a1 — амплитуда колебаний греющей поверхности);
Pr
— критерий Прандтля ( Pr = µcp ;
λ
cp
— изобарная теплоемкость жидко-
сти, λ — коэффициент теплопроводности молока);
D — внешний диаметр греющего элемента; внеш
θ ,θ0 — температура продукта на входе и выходе теплообменного аппарата;
t — температура стенки греющего элемента; ст
l — длина греющего элемента теплообменника;
a — коэффициент температуропроводности молока;
G — единовременная масса жидкости, находящаяся в теплообменном апап
парате;
G — производительность.
Значения производительности аппарата, начальная и конечная температура продукта определяются заданием на проектирование.
Результаты расчета сведены в таблицу:
№
G ⋅10−3 , кг/с
1 14,0
D ⋅10−3 , вн м 16
D ⋅10−3 , внеш м 22
t, ст
ϑ,
l , a1 ⋅10−3 ,
°C м/с м
м
86 0,5 0,33 1,5
2 19,5 3 22 4 22
18 16 20
24 85 0,5 0,97 1,5 22 85 0,5 1,13 1,5 26 85 0,5 1,38 1,5
2
Список литературы
1. Авторское свидетельство СССР № 1429361, А 23 L 3/22. Способ нагрева молочных продуктов [Текст]/ Демидов С.Ф., Семенюк В.Н., Мартынов Ю.В., Дубинский Л.Р.: Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексного использования молочного сырья и Институт проблем механики АН СССР- №4166429/28-13; заявл. 24.12.86;опубл. 08.06.88, — 4 с.
2. Авторское свидетельство СССР № 1600675, А 23 С 3/03. Устройство для пастеризации молока “Вихрь” [Текст]/ Молочников В.В., Демидов С.Ф., Семенюк В.Н., Малахова Т.А.: заявитель Северо-Кавказский филиал всесоюзного научно-исследовательского института маслодельной и сыродельной промышленности и Институт проблем механики АН СССР. — №3720884/28-13; заявл. 18.04.84;опубл. 23.10.90, Бюл. №39. — 4 с.
Calculation of overall dimensions of a vibratory milk heater
Voronenko B.A., Demidov S.F., Demidov A.S., Akzhighitova A.A.
Saint-Petersburg State University of Refrigeration and Food Engineering
A method of engineering calculation for vibratory heater has been developed. Keywords: vibratory heater, mean residence time, length, diameter, temperature, productivity.
3