Результатом решения уравнения стационарной теплопроводности Фурье для описания конвективного переноса тепла в процессах нагрева (охлаждения) высоковязких жидкостей для скребковых охладителей определен вид уравнения подобия для расчета теплоотдачи от очищаемой скребками поверхности

Nu = 1,13 Re ^0,5 Pr ^0,5, (7)

где Nu, Re, Pr – соответственно критерии Нуссельта, Рейнольдса, Прандтля.

и получен расчет теплоотдачи от очищаемой скребками поверхности вида

 = А ( с_р  n z)^0,5, (8)

где А – коэффициент пропорциональности, равный значению 1,13.

Основное отличие конкретного вида уравнения теплообмена (2) заключается в численном значении поправочного коэффициента f к коэффициенту пропорциональности А, который зависит от условий использования и типа оборудования (для нагревания или охлаждения), вида теплообменника, характеристик сырья, т. е.

 = А (, с_р,  n z)^0,5 f, (9)

где f – поправочный коэффициент.

Таким образом, введенная поправка, как показывают эксперименталь-ные данные исследователей, отражает влияние производительности охладителя, частоты вращения скребковой мешалки, вязкости рабочей среды, числа скребков и размеров кольцевого канала. Отмечается тенденция к снижению значения коэффициента при возрастании вязкостных свойств рабочего вещества и уменьшении производительности исследуемого агрегата.

Реальные значения коэффициента теплоотдачи в скребковых охладителях отличаются от значений предложенных теоретических решений и требуют в каждом конкретном случае введения поправочных коэффициентов.

Так, анализ процесса теплообмена в цилиндрических скребковых охладителях показал, что для расчета процесса теплообмена при охлаждении жироводных эмульсий 60–82 %-й жирности может быть использована зависимость (при значении f = 0,3) вида

 = 0,34 ( с_уд  n z)^0,5. (10)

Для агрегатов промышленной производительности с частотой вращения (8,5–12,0) 1/с значение поправочного коэффициента доходит до 0,35.

Анализ интенсивности теплообмена при охлаждении высокожирных сливок в пластинчатом охладителе со скребками, выполненный с учетом определения поправочного коэффициента, показал, что

 = 0,29 . (11)

Значения коэффициента практически могут находиться в пределах от 0,1 до 0,4.

3. Цель и задачи лабораторной и практической работ

Цель лабораторной и практической работ – обучение студентов основам анализа устройства и работы скребковых охладителей, используемых на предприятиях мясной и молочной отраслей, а также других отраслей пищевой промышленности.

В соответствии с поставленной целью задачами настоящей работы являются:

– изучение в условиях лаборатории – в помещении ауд. 4219 кафедры «Техника мясных и молочных производств» (ТММП) – конструкции и принципа работы цилиндрического скребкового охладителя на примере охладителя животных жиров; выполнение технологических и кинематических расчетов, эскизов основных узлов оборудования;

– знакомство с основными методами анализа процесса теплообмена в скребковых охладителях;

– проведение практической работы с использованием ПСВТ в компьютерном классе кафедры ТММП или в общеуниверситетском компьютерном классе (номер аудитории – по указанию преподавателя) для расчета и анализа процесса теплообмена в скребковых охладителях с учетом заданных параметров работы оборудования и изменяемых физико-механических характеристик перерабатываемого сырья.

4. Методика выполнения практической работы

Расчет коэффициента теплоотдачи  и анализ влияния на него подбираемых параметров предложено выполнять на ЭЦВМ в табличном процессоре Excel. Файл с шаблоном расчета имеет название «Теплоотдача». Он размещен в учебных компьютерах класса кафедры «Техника мясных и молочных производств» в папках «Рабочий стол\УчебнПрогр» и «С:\Мои документы\УчебнПрогр». В общеуниверситетском компьютерном классе этот файл следует искать по команде Пуск  Поиск  Файлы и папки… В диалоговом окне этой команды в текстовое поле Имя следует ввести Теплоотдача, в поле Папка установить диск С:.

Расчетный шаблон состоит из двух листов с именами «Пояснение» и «Расчет».

На листе «Пояснение» приведена инструкция по выполнению работы. Она заключается в следующем:

1. Ввести значения, заданные по варианту (п.1, голубой цвет).

2. Посмотреть полученный коэффициент теплоотдачи (п. 2, желтый цвет).

3. Проанализировать по графикам зависимость коэффициента теплоотдачи от основных параметров (пп. 3, 4).

На листе «Расчет» приведены формула (8), расшифровка обозначений, значение коэффициента теплоотдачи  для введенного варианта и исследование влияния на  разных групп параметров, которое представлено как в табличной, так и в графической форме. Фрагмент расчета с исследованием зависимости  от удельной теплоемкости и частоты вращения ротора показан на рис. 4 (цветовая заливка, которая указывает на назначение ячеек, с рисунка удалена).

Список литературы

1. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчета. – Л.: Химия, 1984. – 336 с.

2. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справ. – М.: Агропромиздат, 1990. – 288 с.

3. Маслов А.М. Аппараты для термообработки высоковязких жидкостей. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. – 208 с.

4. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов: Справ. / Под ред. А.В. Горбатова. – М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1982. – 296 с.

Содержание

Введение 3

1. Общие сведения о скребковых охладителях 3

2. Процесс теплообмена в скребковых охладителях 6

3. Цель и задачи лабораторной и практической работ 9

4. Методика выполнения практической работы 9

Список литературы 10

Рогов Борис Аркадьевич

Петрунина Елена Борисовна

Основы анализа скребковых охладителей

Для мясных, молочных

И других пищевых производств

С использованием псвт

Учебно- методическое пособие

Редактор Е.О. Трусова

Корректор Н.И. Михайлова

Компьютерная верстка

Н.В. Гуральник

_________________________________________________________________________

Подписано в печать 25.05.2012. Формат 6084 1/16.

. Усл. печ. л. 0,93. Печ. л. 1,00. Уч.-изд. л. 0,88

Тираж 50 экз. Заказ №91 C 65

________________________________________________________________________

НИУ ИТМО. 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., 49

ИИК ИХиБТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

10