Ванна пастеризационная Г6-ОПС

Рис. 4. Разборный двухпоточный малогабаритный (d  до 67 мм) теплообменник типа «труба в трубе»: 1,2 — распределительные камеры соответственно для внутреннего и наружного теплоносителя; 3 — кожуховая труба; 4 — теплообменная труба; 5 — крышка.

Спиральные  теплообменники. В спиральных теплообменниках  поверхность теплообмена образована двумя листами из углеродистой или  коррозионно-стойкой стали, свернутыми на специальном станке в спирали. С помощью приваренных дистанционных  штифтов между листами сохраняется  одинаковое по всей спирали расстояние, равное 12 мм. Таким образом, получаются два спиральных канала, заканчивающихся  в центре двумя полуцилиндрами, отделенными  друг от друга перегородкой. К периферийной части листов приварены коробки. Каждый полуцилиндр с торцевой стороны  и каждая коробка имеют штуцер для входа или выхода теплоносителя. С торцов спирали зажимают между дисками с помощью крышек. Для герметизации используют прокладки из резины, паронита, асбеста или мягкого металла. Согласно ГОСТ 12067—80, спиральные теплообменники имеют поверхности теплообмена 10—100 м², работают при давлениях до 1 МПа и температуре от -20 до 200 °С.

Блочные графитовые теплообменники. Теплообменники из графита широко распространены в химической промышленности благодаря очень высокой коррозионной стойкости и высокой [до 100 Вт / ( м - К ) ] теплопроводности графита. Наибольшее применение находят блочные теплообменники. Основным элементом их является графитовый блок, имеющий форму параллелепипеда, в котором просверлены вертикальные и горизонтальные непересекающиеся отверстия для прохода теплоносителей (рис. 5). Аппарат собирают из одного или нескольких блоков. С помощью боковых металлических плит в каждом блоке организуется двухходовое движение теплоносителя по горизонтальным отверстиям. Теплоноситель, движущийся по вертикальным каналам в теплообменниках, собранных из блоков размером 350X515X350 мм³ (второе число — длина горизонтальных каналов), может совершать один или два хода, в зависимости от конструкции верхней и нижней крышек. В аппаратах, собранных из блоков с увеличенными боковыми гранями (350Х 700x350), теплоноситель, движущийся по вертикальным каналам, может совершать два или четыре хода.

 

                      

                                   Рис.5                                       Рис.6.

 

Пластинчатые теплообменники

В пластинчатом теплообменнике (рис, VIII-19) поверхность теплообмена образуется гофрированными параллельными пластинами /, 2, с помощью которых создается  система узких каналов шириной 3—6 мм с волнистыми стенками. Жидкости, между которыми происходит теплообмен, движутся в каналах между смежными пластинами, омывая противоположные  боковые стороны каждой пластины. Пластина (рис. VIII-20) имеет на передней поверхности три прокладки. Большая прокладка / ограничивает канал для движения жидкости / между пластинами, а также отверстия 2 и 3 для входа жидкости / в канал и выхода из него; две малые кольцевые прокладки 4 уплотняют отверстия 5 и 6, через которые поступает и удаляется жидкость//, движущаяся противотоком.

На рис. VIII-19 движение жидкости (I) показано схематично пунктирной линией, а жидкости (II) - сплошной. Жидкость (I) поступает через штуцер (3), движется по нечетным каналам (считая, справа налево) и удаляется через штуцер (4). Жидкость (II) подается через штуцер (5), движется по четным каналам и удаляется через штуцер (6).

 

Пакет пластин зажимается между  неподвижной плитой 7 и подвижной посредством винтового зажима Р.

Вследствие  значительных скоростей, с которыми движутся жидкости между пластинами достигаются высокие коэффициенты теплопередачи, вплоть до 3800вт/м2 [3000ккал/(м2-ч-град)] при малом гидравлическом сопротивлении.

Пластинчатые  теплообменники легко разбираются  и очищаются от загрязнений. К  их недостаткам относятся: невозможность  работы при высоких давлениях  и трудность выбора эластичных химически  стойких материалов для прокладок.

            

Емкости для тепловых процессов. Наиболее распространены универсальные ванны н ванны длительной пастеризации. Эти емкости во многих случаях взаимозаменяемы. Универсальная ванна (рис. 10, а) имеет внутреннюю рабочую емкость с уклоном на 2° в строну крана для слива. Емкость размещена в цилиндрическом корпусе 10. Дно емкости опирается на ножки, регулируемыс по высоте. Корпус снабжен кожухом с теплоизоляционным слоем.

В водяной рубашке помещены переливная труба и труба для интенсивной циркуляции теплоносителя. В пространстве между дном корпуса и дном емкости установлен трубчатый змеевиковый охладитель 12, вводные патрубки которого соединяются с магистралью для рассола.

В корпусе под змеевиком  размещен барботер для подогрева воды паром.

В емкости расположены  мешалка 11, соединенная непосредственно с валом электродвигателя, н нагнетающее устройство.

Универсальная ванна снабжена поплавковым устройством регулятора уровня, который при полном заполнении автоматически игключает насосы, и дистанционным термометром, размещенным в термопатроне. Вся контрольная аппаратура смонтирована на специальном пульте.

Ванна длительной пастеризации (рис. 10, б) вместимостью 600 л представляет собой рабочую емкость I, которая изготовлена из нержавеющей стали. Рабочая емкость установлена в корпусе. Рубашка 10 предназначена для пароводяного обогрева через теплопередающую поверхность. Под корпусом рабочей емкости размещено устройство, представляющее собой кольцо из трубы с отверстиями для выхода пара.

Избыток воды в рубашке, возникающий при конденсации  пара, удаляется через переливную трубу 9. Наружная емкость с внешней стороны закрыта кожухом.

Воздушная прослойка между  кожухом и наружной емкостью выполняет функции теплоизоляции.

Внутри рабочей емкости  установлена мешалка пропеллерного  типа 2. которая приводится во вращение от привода. Последний состоит из электродвигателя 4 и фрикционного редуктора 5.

Некоторые ванны длительной пастеризации вместимостью 1000 л имеют устройства для орошения в виде кольца из трубы с отверстиями. Вода в это устройство подаегся центробежным насосом. Нагретая паром вода из рубашки нагнетается насосом в устройство для орошения и из него на стенку внутреннего резервуара. Обтекание стенки рабочей емкости водой улучшает теплообмен.

 

                           

 

Описание машинно-аппаратурной схемы линии

 

Технологическая схема производства кефира резервуарным способом с охлаждением  в резервуарах. По этой схеме молоко подается насосами по трубам, а расфасованный  готовый продукт - внутризаводским  транспортом.

В теплообменниках молоко и напитки  подвергают термической обработке (нагреванию и охлаждению) до заданной температуры. От механических примесей молоко очищается при помощи фильтров в потоке, для получения соответствующей  дисперсности жира и улучшения вязкости молоко обрабатывается в гомогенизаторах.

Напиток в резервуаре перемешивается приводной мешалкой. Расфасовывают  продукт в пленочную упаковку или картонные пакеты на разливочных  машинах и автоматах.

Рисунок 11 – Схема линии производства кефира

 

Молоко сырое из резервуара для  хранения молока 1 при помощи центробежного насоса 2 проходит через счетчик-расходомер 3 и фильтр 4 для очистки молока от механических загрязнений. Далее очищенное молоко подается на пластинчато-охладительную установку 5, где молоко охлаждается до температуры 4-6 ⁰С. После охлаждения молоко поступает в промежуточный резервуар 6. Из промежуточного резервуара 6 центробежным насосом 2 молоко подается в уравнительный бачок 7 и далее насосом 2 направляется на сепаратор 8, в котором молоко разделяется на сливки и обезжиренное молоко и далее в нормализующем узле 9 происходит его нормализация. Нормализованное молоко поступает в ванну пастеризационную Г6-ОПА-600  10, где молоко проходит термическую обработку и далее пастеризованное молоко при помощи центробежного насоса 2 подается на гомогенизатор 11, где под давлением молоко гомогенизируется. После гомогенизации молоко поступает в емкость для выдерживания молока 12 при нужной температуре. Из заквасочника 13 при помощи насоса-дозатора 14 подается закваска в смешиватель 15. В смешивателе 15 закваска смешивается с молоком, которое подается при помощи насоса 2 из емкости для выдерживание молока 12. Далее смесь подается в емкость для кефира 16, где происходит сквашивание, затем сгусток перемешивается, охлаждается и выдерживается 6-10 ч. По истечении времени созревания, перед розливом кефир перемешивают и подают на фасовочный аппарат 17. Далее упакованный кефир направляется в холодильную камеру и после на реализацию.

 

Описание конструкции  и принципа действия

 

Ванны пастеризационные марок Г6-ОПА-600 и Г6-ОПБ-1000 (рис.12) предназначены для пастеризации молока, приготовления кисломолочных продуктов и производственных заквасок на предприятиях молочной промышленности. 

               Рис.12. Ванна пастеризационная марки Г6-ОПА-600 (Г6-ОПБ-1000)

Ванны пастеризационные (рис.13) состоят из следующих основных узлов: ванны, системы трубопроводов и шкафа управления.

Шкаф управления устанавливается  в удобном для эксплуатации месте  с относительной влажностью воздуха  не более 80%.

 

Рис.13. Общий вид ванны пастеризационной марки Г6-ОПА-600 (Г6-ОПБ-1000): 1 - опора; 2 - корпус; 3 - ванна; 4 - мешалка; 5 - электромагнитный вентиль; 6 - привод; 7 - переливная труба; 8 - кран

 

Ванна состоит из внутренней нержавеющей  ванны, заключенной в корпус, и  наружной облицовки. Под внутренней ванной размешена парораспределительная  головка, к которой через трубопровод подводится пар. Патрубок для слива воды из межстенного пространства выведен вниз. К нему присоединены вентиль и трубопровод подачи холодной воды. Для поддержания постоянного уровня воды в межстенном пространстве служат переливные трубы.

Перемешивание продукта осуществляется мешалкой, вращающейся от мотор-редуктора. Контроль температуры продукта, воды в межстенном пространстве осуществляется термометрами.

Крышка ванны состоит из двух половин, одна из которых легко поднимается  и опускается вручную. При подъеме через конечный выключатель она отключает привод мешалки. Вторая половина крышки крепится к корпусу ванны.

Ванна устанавливается на трех расположенных  по окружности опорах и крепится фундаментными болтами.

Нагрев продукта осуществляется пароводяной  смесью. Для улучшения теплообмена  продукт перемешивается мешалкой. Охлаждение продукта в ванне осуществляется заполнением межстенного пространства ледяной водой. Поддержание постоянной температуры пастеризации и сквашивания происходит автоматически.

 

 

4. Расчетная часть

Согласно заданию проекта ведем  расчет ванны пастеризационной Г6-ОПА-600 геометрической вместимостью 0,7 м³.

Исходные данные:

Объем аппарата V= 0,7 м3.

Нагреваемый продукт: молоко

Начальная температура продукта t₁= 10°С.

Температура пастеризации t₂=88°С.

Коэффициент рекуперации = 0,7

Коэффициент динамической вязкости µ = 1,73⋅10^-3

Плотность ρ = 1028 кг/м³

Теплоемкость С = 3827 Дж/кг⋅⁰С

Время пастеризации τ_ц = 10 мин

Тип мешалки: трехлопастная

 

1.  Конструктивный расчет

Расчет заключается в определении  конструктивных размеров аппарата

Высоту корпуса аппарата находим  по формуле:

 

                                                            H=1,2⋅D                                                    (1)

где H-высота ванны

D-диаметр ванны

Диаметр ванны можно выразить из формулы:

                                                     V

                                    (2)

где V – объем аппарата

H-высота ванны

D-диаметр ванны

 

                                                     

                                                    (3)

м

Для нахождения высоты ванны подставим  значение диаметра в формулу (1):

H=1,2⋅0,906=1,087 м

 

Определим продолжительность опорожнения  резервуара

                                                                                             (4)

где

 

 

g – ускорение свободного падения, = 9,8 м/с²

Н- высота ванны

 

                                              

                                                         (5)

где

d – диаметр сливного патрубка, = 0,025 м

 

=0,00049 м²

 

Рассчитаем время заполнения резервуара:

                                                                                                         (6)

V_р - объем резервуара

d – диаметр наливочного патрубка, =0,037 м

v – скорость движения жидкости, = 1м/с

Определим общее  время технологического процесса

 

                                                                                          (7)

 

 

Рассчитаем  объем занимаемый продуктом:

                                                         V₀=V

K;                                                     (8)

где V – объем резервуара,

К – коэффициент заполнения резервуара, = 0,7

V₀=0,7

0,7=0,49 м³

Определим массу молока:

                                                    М=V₀⋅ρ;                                                  (9)