Совершенствование процесса охлаждения молока в резервуаре из теплоизоляционного материала с поплавковым теплообменным аппаратом

• Автор: Грохотов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 172 с. : ил

Содержание
Введение .

1. Анализ состояния вопроса по процессу охлаждения молока и определение

задачи исследования

1.1 Анализ существующих способов охлаждения молока

1.1Л. Отвод тепла от объема молока.II

1Л .2. Отвод тепла от движущегося слоя молока в

оросительных и пластинчатых охладителях.

1.1.3. Отвод тепла в резервуарах охладителях.

1.1.4. Отвод тепла при изменении агрегатного состояния

молока.
1 Л.5. Огвод тепла при капельном распределении потока молока
на охлаждающей поверхности
1.2. Анализ теоретических исследований процессов перемешивания
и охлаждения жидкости
1.2.1. Анализ исследований эффективности перемешивания
жидкости.
1.2.2. Анализ влияния интенсивности перемешивания жидкости
на повышение коэффициента теплопередачи .
Задачи исследован ий
2. Теоретические исследования процесса охлаждения молока в резервуаре
охладителе при естественной конвекции
2.1. Теория отвода тепла с поверхности молока.
2.2.1. Обоснование перемешивания молока за счет естественной конвекции.
2.2.2. Математическая модель процесса охлаждения молока в резервуаре, изготовленном из теплоизоляционного материала.
2.2.3. Теоретическое исследование расчета теплообменного
аппарата, расположенного на поверхности молока.
2.2.4. Расчет теплообменного аппарата
Выводы.
3 Методика экспериментальных исследований
3.1.Методика экспериментальных исследований
3.1.1. Программа и общая методика экспериментальных
исследований.
3.1.2.0борудование, аппаратура и инструмент измерения,
применяемые при экспериментальных исследованиях
3.1.3. Методика проведения поисковых опытов
3.1.4. Методика определения температурного поля поверхности охлаждаемой жидкости.
3.1.5. Методика планирования эксперимента
3.1.6. Методика исследований по определению месторасположения
теплообменного аппарата.
3.1.7. Методика обработки результатов экспериментальных исследований.
3.1.7.1. Методика обработки экспериментальных данных
по программе ЭТАТКЛСА.
3.1.7.2. Регрессивный и корреляционный анализ результатов,
полученных при проведении экспериментов.
Выводы.
4 Результаты экспериментальных исследований и производственных испытаний
4.1. Определение закономерности распределения поля температур на поверхности заменителя молока.
4.1.1.Определение направления перемещения слоев заменителя молока
при его охлаждении в теплоизолированной емкости.
4.1.2.0пределенис направления перемещения слоев заменителя молока при его охлаждении в металлической емкости.
4.1.3 Выводы по результатам поисковых опытов
4.2. Результаты основных экспериментальных исследований
4.2.1. Результаты измерении поля температур на поверхности заменителя молока при естественном ее охлаждении
4.2.2 Измерение поля температур поверхностного слоя при изменении температуры и объема заменителя молока.
4.2.3. Определение месторасположения теплообменного аппарата поплавкового типа в резервуаре охладителе
4.2.4 Результаты экспериментальных исследований по определению скорости отвода тепла поплавковым теплообменным аппаратом
4.3. Общие выводы экспериментальных исследований.
4.3.1. Рекомендации по эксплуатации теплообменных аппаратов
поплавкового типа
4.3.2 Результаты производственных хозяйственных испытаний
5. Технико экономическая оценка эффективности изготовления и эксплуатации резервуара охладителя
5.1. Расчет экономической эффективности при изготовлении предлагаемого охладителя.
5.2. Расчет экономической эффективности предлагаемого охладителя при его эксплуатации.
5.3. Расчет экономической эффективности при эксплуатации базового охладителя РПОО 0
Общие выводы
Литература


Но данным профессора Н. В. Барановского 7 коэффициент теплопередачи при таком способе охлаждения в холодное время года равен Втм2 С. Преимущество этого способа заключается в том, что при охлаждении молока используют поток холодного атмосферного воздуха, поэтому при таком способе охлаждения нет затрат электроэнергии на понижение температуры хладоиосителя. Недостатком способа является то, что процесс охлаждения молока зависит от температуры окружающей среды, поэтому способ используют в холодное время года. Теплообмен между охлаждающей средой и молоком происходит через вертикальную керамическую стенку кувшина, что значительно затрудняет охлаждение молока. При снижении температуры молока затрачивают большое количество времени. В дальнейшем для повышения интенсивности процесса охлаждения молока начали применять фляги, которые изготовляют из алюминия или стали 7. В процессе охлаждения молока внешнюю поверхность фляг охлаждают ледяной водой рис. Для повышения интенсивности охлаждения молока в металлических флягах, их начали помешать в бассейны с ледяной водой. В дальнейшем совершенствовали способ охлаждения воды, которую перед охлаждением молока предварительно охлаждали испарителем холодильной машины. Данный способ позволяет повысить эффективность отвода тепла от объема молока за счет разности температур между средами, которые участвуют в теплообмене. Рис. Способ охлаждения молока остался прежним. Лищ. Пп. Пц Ппер. Пох ж их. Согласно информации, взятой из литературы 7, коэффициент теплопередачи при таком способе охлаждения изменяется от 0 до 0Втм2 С. Расход холодной воды на 1 л молока составляет л. Масса технического средства равна от массы охлаждаемого молока. Этот способ, по сравнению с предыдущим способом охлаждения, позволяет охлаждать молоко независимо от температуры окружающей среды. Затраты электроэнергии на снижение температуры хладоносителя незначительны, так как для охлаждения молока летом можно применять лед, который заготовляют в зимнее время. Недостатком этого способа является то, что с увеличением количества фляг возрастает суммарная масса металла, которую используют при охлаждении молока. Это соответственно приводит к увеличению затрат энергии на охлаждение увеличенной массы металла. Также увеличиваются затраты энергии на перемещение фляг с молоком. Для повышения интенсивности охлаждения молока был разработан следующий способ охлаждения, при котором охлаждающий элемент располагают в середине объема молока рис. Рис. Теплообмен между средами происходит также через вертикальную стейку теплообменного аппарата. В процессе охлаждения молока холодная вода поступает в корпус охлаждающего элемента и при соприкосновении со стенками корпуса она отводит тепло от объема молока. Корпус теплоотводящего элемента за счет потока воды приводится во вращательное или возвратнопоступательное движение. При движении охлаждающего элемента уменьшается толщина пограничного слоя, которая образуется со стороны молока у теплопередающей стенки. При этом движении происходит перемешивание всех слоев молока, что повышает коэффициент теплопередачи охладителя. Моицот. По данным, которые приведены в литературе 7, коэффициент теплопередачи у фляжных охладителей молока с активным приводом теплоотводящего элемента находится в пределах от 0 до 0 Вт м3 С. Кратность расхода холодной воды на 1 л молока составляет 8 8,5 л. Масса технического средства по сравнению с массой охлаждаемого молока равна . Площадь поверхности теплообменного аппарата равна 0,5 м2 Способ отвода тепла от середины объема увеличивает интенсивность охлаждения молока за счет движения охлаждающего элемента. Недостатком этого способа охлаждения является то, что использование дополнительного устройства для охлаждения молока приводит к увеличению общей массы технического средства. Следовательно, увеличиваются затраты энергии на охлаждение общей массы металла. Следующим недостатком является то, что при перемешивании молока возможно разбивание молочных шариков и образование масла на поверхности охлаждаемого элемента.