Инженерные расчеты

При сквашивании молока в ваннах продолжительность нагревания т (ч) продукта рассчитывают по формуле

τ = Gc(t_K- t_н)/(3600kFΔt_ср),

где G— количество нагреваемого продукта, кг; с — теплоемкость продукта, Дж/кгК); t_к ,t_н — начальная и конечная температуры продукта, К;

к - коэффициент теплопереда­чи, Вт/(м² • К); F— площадь поверхности теплопередачи, м²;

Δt_ср - средняя разность между температурами продукта и теплоносителя, К.

Суммарный расход пара (кг) для нагревания молока в ваннах

D = Gc(t_K – t_н) + mвr/[η(i – ik)]

где mв — масса испаренной влаги, кг; r — скрытая теплота испарения, Дж/кг; η — коэф­фициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду (η = 0,8...0,85); i, ik — энтальпия пара и конденсата, Дж/кг.

Производительность П(кг/смену) ванн находят по формуле

П= Vρτ_см/τ₀,

где V— вместимость ванны, м³; ρ — плотность продукта, кг/м³;

τ_см, τ₀ — продолжитель­ность соответственно смены и цикла обработки, ч.

Продолжительность наполнения τ_н (с) ванны молоком, поступаю­щим из трубопровода, определяется как

τ_н = V/(250πd²v),

где d—диаметр трубопровода, м; V — скорость движения молока, м/с (V = 1,0... 1,5 м/с).

Продолжительность выгрузки из ванны сгустка вместе с сыворот­кой (с)

τ_B=6,2.10^-3V/(πd_B²μ√2gH),

где d_B —диаметр сливного патрубка, м; μ — коэффициент расхода; Н— высота уровня продукта в ванне, м.

Давление на продукте (Па), создаваемое в пресс-тележке,

p'=nDP"η/(SF),

где D— диаметр маховика, м; Р" — сила, приложенная к ободу маховика винтового за­жима Н; η — КПД винта (η = 4...5); S— шаг винта, м; F— площадь нажимной решет­ки, м².

Пропускная способность охладителя закрытого одноцилиндрового G(кг/с) определяется по формуле

G = πSnφξρ(R₂² – R₁²),

где S— шаг шнека, м; n— частота вращения шнека, с^-1; φ — коэффициент уменьшения площади свободного прохода; ξ — коэффициент объемного перемещения (для охлади­теля закрытого одноцилиндрового ξ = 0,4; для охладителя закрытого двухцилиндрового £ = 0,3); ρ — плотность продукта, кг/м³; R₂— внутренний радиус рабочего цилиндра, м; R₁— наружный радиус вытеснительного барабана, м;

φ = 1 - b/π(R₂– R₁)cosα,

здесь b—толщина витка шнека, м; α — среднее значение угла подъема витков шнека, град.

Производительность охладителя открытого и закрытого одноцилинд­рового П(кг/с) можно определить по формуле

П = kFΔt_cp/[c(t₁ - t₂)η_T],

где к — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²- К); F— площадь поверхности теплопере­дачи, м²; Δt_cp— средняя разность между температурами продукта и теплоносителя, К; с — удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг • К); t₁, t₂— температура продукта в нача­ле охлаждения и в конце, К; η_т— тепловой КПД.

Расход холода на охлаждение творога Ф (Вт) определяют по уравне­нию

Ф = Ф₁ + Ф₂+ Ф₃,

где Ф₁ — количество холода, необходимое для охлаждения творога, Вт;

Ф₂ — количество холода, необходимое для компенсации теплоты, выделяемой в результате механического воздействия на творог (только для закрытых охладителей), Вт; Ф₃ — теплопотери, Вт;

Ф₁= Gc(t₁ – t₂),

где G - пропускная способность охладителя, кг/ч; с — теплоемкость творога, Дж/(кг К);

Ф₂=AN,

гдеА— тепловой эквивалент работы, А =0,981 Н м/Дж; N— мощность, расходуемая на нагрев творога при его перемещении вдоль цилиндра, Вт.

Если потери теплоты в окружающую среду учесть коэффициентом тепловых потерь (ц_т = 1,1... 1,2), то

Ф = (Ф₁+ Ф₂)η_т.

Расход хладоносителяG_x(кг/ч) можно определить по формуле

G_x= Q/[c_x(t_x2– t_x1)]

где с_х — теплоемкость хладоносителя, Дж/(кг * К); t_x1, t_x2 — начальная и конечная темпе­ратуры хладоносителя, К.