Расчет ванны длительной пастеризации

Определяем значение планируемого суточного количества молока подлежащего пастеризации:

 

(41)

 

где: М- поголовье животных на ферме M=50 коров

N- годовой удой на одну корову N=3500 кг 

Z-коэффициент учитываающийсухостойность коров Z=1,05 1,45

 

 

Определяем количество молока подлежащего к пастеризации за одну дойку:

 

                                                              (42)

 

Учитывая интервал между доениями коров (8... 10 часов) и в соответствии с температурным рядом молочных резервуаров выбираем ванну с рабочей вместимостью Ураб=300 дм3. Площадью теплообменной поверхности тепловой расчет ванны длительной пастеризации

Определяем общий коэффициент теплопередачи при работе ванны в режиме охлаждения по формуле:

 

(43)

 

где: Qохл - количество тепловой нагрузки за один цикл охлаждения, кДж.

F-площадь поверхности теплообменом

tср- средняя логарифмическая разность температур между молоком и

охлаждающей жидкости С.

Т- продолжительность охлаждения молоко принимается Т=3 ч.

Приохлаждении молоко от т_n1=36 с до Т_m3=4 С. (при температуре

окружающей среды не более 20 С.)

Если резервуар заполнен на 50 % рабочей емкости:

 

(44)

где:C_M теплоемкость молока при T_m1—36…4 ͦ C

C_М=3,896 кДж ̸ (кг·с)

 

Q_охл=0,5·300·3,896·(36-4)=18700кДж

 

Среднюю логарифмическую разность температур находим по формуле:

 

(45)

 

где: -Максимальная разность температур                                                                 - минимальная разность температур     

 

 

Температура охлаждающей воды на выходе из ванны .... Находим

из управления теплового баланса:

 

(46)

 

где:C_B1 - теплоемкость воды

И так

Минимальная разность температур будет равен:

 

Следовательно средняя логарифмческая разность температур равен:

 

 

Отсюда:

 

Определяем продолжительность достижения молоком заданной температуры пастеризаций сначала по положениям 1 и 2 находим среднее значение удельной теплоемкость нагревающей воды и молока.

при

при

Находим температуру нагревающей воды на выходе из резервуара формуле:

 

                        (47)

 

 

Вычисляем среднюю логарифмическую разность температур молоком и нагревающей жидкостью:

   

 

 

 

Опредеяем количество тепловой нагрузки за период нагрева молока до температуры пастеризации до Т=65 . при заполнении резервуара на 100 %, т.е тогда:

 

 

(48)

Принимая во внимание, что при нагревании молоко его вязкость снижается и условия теплоотдачи улучшается рассчитанной коэффициент теплоотдачи увеличиваем в 1,5 раза, т.е.

 

                        (48)

Определяем продолжительность достижения молоком температуры пастеризации по формуле:

 

(49)

 

Продолжительность пастеризации будет при этом равно:

 

Тпаст=Тнагр+Твыд= 51+30=81 мин                        (50)

 

Продолжительность охлаждения молоко после пастеризации определяем в таком же последовательности как при определении Т нагр. Находим среднее значение удельной теплоемкости молоко и охлаждающей воды для данного доказано температур по приложением 1 и 2.

При

При

Температуру охлаждающей воды на выходе из теплообменной рубашки ванны при п=3 определяем из уравнения теплового баланса:

)                        (51)

 

Отсюда:

 

                (52)

 

Находим среднюю логорифмическую разность температур между молоком и охлаждающей жидкости при п=3:

 

 

 

Тепловая нагрузка ванны за период охлаждения молоко после пастеризаций от .... При заполнении ванны на 100 %.

       (53)

 

Учитывая, что охлаждение молока идет в интервале температур от 63 С до 4 с. Включающая диапазон охлаждения свежевыдоенного молока и диапазон нагрева молоко до температуры пастеризаций определяем среднее значение коэффициента теплопередачи:

 

(54)

 

Отсюда определяем продолжительность достижения молоком температуры охлаждения после пастеризаций при п=3:

 

(55)

 

Определяем общую продолжительность цикла пастеризаций и охлаждения молока в ванне по формуле:

 

Тц=Тзап.+Тнагр+Тпаст+Тохл. Паст.+Топ+Тпр                        (56)

 

где:Тзап.- продолжительность (нагрева молока)

Заполнение молока ванны Тзап=3 мин=0,05ч.

Тнагр-продолжительность (нагрев молока до температуры пастеризаций

Тнаг=51мин=0,85ч)

Тпаст- продолжительность (достижение) пастеризаций

Тпас=81мин=4,35мин. Тохл- продолжительность достижение молоком

температуры охлаждения после пастеризаций Охл.пас.=5,94 ч.

Топ-продолжительность опоражения ванны Топ=3 мин=0,05 ч.

Тпр= продолжительность промывки ванны Тпр=6 мин=0,1 ч.

Слагая полученные данные получим:

 

Тц=0,05+0,85+1,35+2,9+0,05+0,1=5,6 ч

 

Полученная общая продолжительность цикла пастеризаций и охлаждения молока в ванне больше 8 час, т.е. больше продолжительности одной смены, предусмотренной РЗОТ. В связи с этим форсируем охлаждения молока после пастеризаций увеличивая кратность циркуляций охлаждающей воды с п=3 до п=6 для п=6 находим ТвЗ будет равен:

 

 

Средняя логарифмическая разность температуры будет равен:

 

(57)

 

И так при п=6 продолжительность охлаждения молока после пастеризации будет равен:

 

     

 

Следовательно общая продолжительность цикла будет равен тц-5,5 час.

По полученному значению общей продолжительность цикла ванны длительной пастеризаций определяем по формуле:

 

(58)

 

где:V-номинальной (рабочей) объем ванны

Тц= продолжительность цикла, ч:

 

Определяем пропускную способность (оборачиваемость) ванны (в.мЗ):

 

   М= (59)

 

Определяем диаметр патрубка слива молока по формуле:

 

(60)

где: П- производительность ванны ;м³/с

V- скорость движения продукта, для молока ν =0,5/1,5 м/с