70 / 80
68
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 2, 2011
 òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññàõ ïðîèçâîäñòâà ïðî-
äóêòîâ ïèòàíèÿ îñîáîå ìåñòî â ñèëó ñâîåîáðàçèÿ
óñëîâèé òåïëîïåðåäà÷è çàíèìàåò îõëàæäåíèå âû-
ñîêîâÿçêèõ ïèùåâûõ æèäêîñòåé, òàêèõ, êàê ñãóùåí-
íîå ìîëîêî ñ ñàõàðîì, âûñîêîæèðíûå ñëèâêè, ñìå-
òàíà, ñìåñè äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ìîðîæåíîãî è ìàð-
ãàðèíà, æèâîòíûå æèðû, îâîùíûå è ôðóêòîâûå ïþ-
ðå, êîíäèòåðñêèå è êîñìåòè÷åñêèå êðåìû, ïèùå-
âûå êëåè è äð.
Òåîðåòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ [1] è ïðàêòè÷åñêèé
îïûò ïîêàçàëè, ÷òî îõëàæäåíèå òàêèõ ïðîäóêòîâ
íàèáîëåå ýôôåêòèâíî îñóùåñòâëÿåòñÿ â ïëàñòèí÷à-
òûõ ñêðåáêîâûõ òåïëîîáìåííûõ àïïàðàòàõ. Ïîýòîìó
öåëüþ íàñòîÿùèõ èññëåäîâàíèé áûëî óòî÷íåíèå ìå-
òîäèêè òåïëîâîãî ðàñ÷åòà ýòèõ àïïàðàòîâ.
Èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññà òåïëîîòäà÷è îò âûñîêî-
âÿçêîé æèäêîñòè ê î÷èùàåìîé ïîâåðõíîñòè â ïëàñ-
òèí÷àòîì òåïëîîáìåííèêå ñêðåáêîâîãî òèïà ïîêà-
çàëè, ÷òî èíòåíñèâíîñòü òåïëîîáìåíà ðàñòåò ñ óâå-
ëè÷åíèåì ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðàáî÷èõ îðãàíîâ äî îï-
ðåäåëåííîãî çíà÷åíèÿ, ïîñëå ÷åãî íàáëþäàåòñÿ íå-
ñóùåñòâåííîå åå ïîâûøåíèå. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì,
÷òî ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðàáî÷èõ
îðãàíîâ òîëùèíà ïåðåîõëàæäåííîãî ñëîÿ ó ñòåíêè
óìåíüøàåòñÿ äî òîëùèíû íåñ÷èùàåìîãî ïîäñëîÿ,
âåëè÷èíà êîòîðîãî çàâèñèò îò ÷èñòîòû îáðàáîòêè
òåïëîîáìåííîé ïîâåðõíîñòè, ïëîòíîñòè ïðèëåãàíèÿ
ê íåé ðåæóùåé êðîìêè ñêðåáêà è òåïëîôèçè÷åñêèõ
ñâîéñòâ æèäêîñòè. Ïîýòîìó ïðè äàëüíåéøåì óâåëè-
÷åíèè ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ðàáî÷èõ îðãàíîâ èíòåíñèâ-
íîñòü òåïëîîòäà÷è ïðàêòè÷åñêè íå ðàñòåò è îïðåäå-
ëÿåòñÿ âåëè÷èíîé òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ íå-
ñ÷èùàåìîãî ïîäñëîÿ ïðîäóêòà. Ïðè ýòîì çàòðàòû
ìîùíîñòè ðåçêî óâåëè÷èâàþòñÿ.
 ñâÿçè ñ âûøåèçëîæåííûì ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ðà-
áî÷èõ îðãàíîâ ïî ïðàêòè÷åñêèì ñîîáðàæåíèÿì íå
äîëæíà ïðåâûøàòü íåêîòîðîãî êðèòè÷åñêîãî çíà÷å-
íèÿ. Äëÿ ýòèõ óñëîâèé çàêîíîìåðíîñòè òåïëîîòäà÷è
â ïëàñòèí÷àòîì òåïëîîáìåííèêå ñêðåáêîâîãî òèïà
ïðè l,4 < Re
w
< 10,3 · 10
3
< Pr < 3 · 10
4
îïèñûâàþòñÿ çà-
âèñèìîñòüþ [1]
Nu = 0,06Re
ì
0,53
Pr
æ
0,48
Re
w
0,06
,
(1)
ãäå Re
ì
=
nD
2
ρ
/
μ
— êðèòåðèé Ðåéíîëüäñà äëÿ óñ-
ëîâèé ïåðåìåøèâàíèÿ;
n
— ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ðà-
áî÷åãî îðãàíà, ñ
-1
;
D
— äèàìåòð ðàáî÷åãî îðãàíà, ì;
ρ
— ïëîòíîñòü òåïëîïåðåäàþùåé ñðåäû, êã/ì
3
;
μ
— âÿçêîñòü òåïëîïåðåäàþùåé ñðåäû, Ïà · ñ;
Re
w
— êðèòåðèé Ðåéíîëüäñà, ó÷èòûâàþùèé ðåæèì
ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ ïðîäóêòà â àïïàðàòå,
Re
w
=
wd
ý
ρ
/
μ
;
w
— ñêîðîñòü ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæå-
íèÿ, ì/ñ;
d
ý
— ýêâèâàëåíòíûé äèàìåòð êàíàëà, îá-
ðàçîâàííîãî äèñêîì ðàáî÷åãî îðãàíà, òåïëîîáìåí-
íîé ñòåíêîé è ñêðåáêàìè; Pr
æ
— êðèòåðèé Ïðàíäò-
ëÿ, Pr
æ
=
μ
/
a
ρ
;
à
— êîýôôèöèåíò òåìïåðàòóðî-
ïðîâîäíîñòè ñðåäû, ì
2
/ñ.
 âûðàæåíèè (1) ïîêàçàòåëè ñòåïåíåé ïðè êðè-
òåðèÿõ Re
ì
è Pr
æ
áëèçêè ïî âåëè÷èíå è ìîãóò áûòü
îêðóãëåíû äî çíà÷åíèÿ 0,5. Òîãäà ïðè çíà÷åíèÿõ
Re
w
= 2, ñîîòâåòñòâóþùèõ ðåàëüíûì óñëîâèÿì ðàáî-
òû òåïëîîáìåííèêà, ôîðìóëà (1) ïðèíèìàåò âèä
Nu = 0,063Re
ì
0,5
Pr
æ
0,5
.
(2)
Ðàñêðûâàÿ çíà÷åíèÿ êðèòåðèåâ, ïîëó÷èì
ad
ý
/
λ
= 0,063(
nD
2
ρ
C
/
λ
)
0,5
,
(3)
ãäå
λ
— êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè, Âò/(ì ·Ê);
Ñ
— òåïëîåìêîñòü ïðîäóêòà, Äæ/(êã ·Ê).
Ïîñëå ïîäñòàíîâêè ÷èñëîâûõ çíà÷åíèé âåëè÷èí
d
ý
è
D
èìååì
α
= 1,56
√λ
C
ρ
n
.
(4)
Ââåäÿ ïîä êîðåíü ÷èñëî ñêðåáêîâ
z
è ðàçäåëèâ
êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè ñîîòâåòñòâåííî
íà
√
3 (â ýêñïåðèìåíòå
z
= 3), îêîí÷àòåëüíî íàõîäèì
α
= 0,9
√λ
C
ρ
nz
.
(5)
Çàâèñèìîñòü, àíàëîãè÷íàÿ ôîðìóëå (5), ìîæåò
áûòü ïîëó÷åíà àíàëèòè÷åñêèì ïóòåì. Ïðåäïîëàãà-
åì, ÷òî ñêðåáêè ïîëíîñòüþ î÷èùàþò ïîâåðõíîñòü
îò ïðîäóêòà è íîâàÿ åãî ïîðöèÿ â ìîìåíò ñîïðèêî-
ñíîâåíèÿ ñî ñòåíêîé èìååò òåìïåðàòóðó îáúåìà
æèäêîñòè, à èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû
t
â ïîãðàíè÷-
íîì ñëîå çà âðåìÿ êîíòàêòà
τ
ïðîèñõîäèò íà íåáîëü-
øîé ÷àñòè åãî òîëùèíû. Òîãäà, ïðåíåáðåãàÿ âëèÿ-
íèåì åñòåñòâåííîé êîíâåêöèè è îáðàòíûì ðàññåè-
СИСТЕМА ПРОЦЕССОВ, МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ
УДК 621.565.94
Уточнение методи и теплово о расчета
пластинчато о с реб ово о теплообменни а
Êàíä. òåõí. íàóê Â.Â.×ÅÐÂÅÖÎÂ
ÍÈÈ «ÌèðÏðîäÌàø»
Ä-ð òåõí. íàóê, ïðîôåññîð À.È.ÃÍÅÇÄÈËÎÂÀ, Þ.Â.ÂÈÍÎÃÐÀÄÎÂÀ
Âîëîãîäñêàÿ ãîñóäàðñòâåííàÿ ìîëî÷íî-õîçÿéñòâåííàÿ àêàäåìèÿ èì. Í.Â.Âåðåùàãèíà
Êëþ÷åâûå ñëîâà:
âûñîêîâÿçêèå ïèùåâûå ïðîäóêòû;
ñêðåáêîâûé ïëàñòèí÷àòûé òåïëîîáìåííûé àïïàðàò;
òåïëîâîé ðàñ÷åò.
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека