12 / 60
10
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 6, 2013
Ïðèìåíÿåìûå â íàñòîÿùåå âðåìÿ â ïðîìûø-
ëåííîñòè ïëàñòèí÷àòûå è òðóá÷àòûå òåïëîîáìåí-
íûå àïïàðàòû äîñòàòî÷íî õîðîøî èçó÷åíû, è èõ
ðàñ÷åò íå ïðåäñòàâëÿåò ñåðüåçíûõ ïðîáëåì. Íà âñå
÷àñòî èñïîëüçóåìûå òèïû òåïëîîáìåííûõ ïîâåðõ-
íîñòåé êàê ïëàñòèí÷àòûõ, òàê è òðóá÷àòûõ òåïëî-
îáìåííèêîâ èìåþòñÿ êðèòåðèàëüíûå óðàâíåíèÿ.
Ïðè ýòîì ðàñ÷åò è ïîäáîð òåïëîîáìåííèêîâ ñêðåá-
êîâîãî òèïà äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè íîñèò ýìïè-
ðè÷åñêèé õàðàêòåð [1, 2].
Äëÿ ðàñ÷åòà ñêðåáêîâîãî òåïëîîáìåííîãî àïïà-
ðàòà-îõëàäèòåëÿ, ñîñòîÿùåãî èç íàáîðà îõëàäèòåëü-
íûõ ýëåìåíòîâ, ðàáîòàþùèõ ïîñëåäîâàòåëüíî, ñëå-
äóåò çàäàòüñÿ åãî ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ è òåìïåðàòó-
ðàìè ïðîäóêòà íà âõîäå è íà âûõîäå. Ïî ýòèì äàí-
íûì ïîäáèðàþò ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû îõëàäè-
òåëüíûõ ýëåìåíòîâ è èõ êîëè÷åñòâî. Ïðè ýòîì ïðè-
íèìàþò, ÷òî ãåîìåòðèÿ êàæäîãî ýëåìåíòà îäèíàêî-
âà. Èç òåîðèè ñëåäóåò, ÷òî ðåæèì îõëàæäåíèÿ ïðî-
äóêòà â êàæäîì îõëàäèòåëüíîì ýëåìåíòå îäèíàêîâ è
íå çàâèñèò îò ñïîñîáà ïîäà÷è ïðîäóêòà (öåíòðàëü-
íûé èëè ïåðèôåðèéíûé) â ýòîò ýëåìåíò. Òî÷íî òàê
æå ýòîò ðåæèì áóäåò îäèíàêîâûì êàê äëÿ ñëó-
÷àÿ íåïîäâèæíûõ äèñêîâ è âðàùàþùèõñÿ ëîïàñ-
òåé, òàê è äëÿ ñëó÷àÿ âðàùåíèÿ îäíîãî èç äèñêîâ
âìåñòå ñ ëîïàñòÿìè. Ýòîò âûâîä ñëåäóåò èç ïðèìå-
íÿåìîé äëÿ òåîðåòè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ ñèñòåìû ãèä-
ðîäèíàìè÷åñêèõ è òåïëîâûõ óðàâíåíèé (1), (2) è-
ãðàíè÷íûõ óñëîâèé (3), êîòîðûå áóäóò îäèíàêîâû
äëÿ êàæäîãî îõëàäèòåëüíîãî ýëåìåíòà:
ãäå
ν
r
è
ν
z
— ïðîåêöèè ñêîðîñòè òî÷åê ïðîäóêòà íà
îñè
r
è
z
;
Ò
— òåìïåðàòóðà â òî÷êàõ ïðîäóêòà, °Ñ;
r
è
z
— öèëèíäðè÷åñêèå êîîðäèíàòû òî÷êè ïðî-
äóêòà;
a
— êîýôôèöèåíò òåìïåðàòóðîïðîâîäíîñòè.
ãäå
ð
— äàâëåíèå â òî÷êàõ ïðîäóêòà;
ν
— êîýôôè-
öèåíò êèíåìàòè÷åñêîé âÿçêîñòè ïðîäóêòà;
r
=
R
1
;
Ð
=
Ð
1
;
r
=
R
2
;
p
=
P
2
;
T
=
T
1
;
z
= 0;
T
=
T
3
;
z
=
h
;
T
=
T
;
ν
r
(
r
,0) = 0;
f
(0) = 0;
ν
r
(
r
,
h
) = 0;
f
(
h
) = 0,
(3)
ãäå
P
1
— ìîäèôèöèðîâàííîå äàâëåíèå íà âõîäå ïðî-
äóêòà â ìåæäèñêîâîå ïðîñòðàíñòâî, à
Ð
2
— ìîäèôè-
öèðîâàííîå äàâëåíèå íà âûõîäå ïðîäóêòà;
h
— ðàñ-
ñòîÿíèå ìåæäó äèñêàìè;
Ò
3
— òåìïåðàòóðà ïðîäóê-
òà íà ñòåíêàõ äèñêîâ.
Îäíàêî êàæäûé òåïëîîáìåííûé ýëåìåíò äîëæåí
ðàññ÷èòûâàòüñÿ, èñõîäÿ èç ãðàíè÷íûõ óñëîâèé (òåì-
ïåðàòóðà íà âõîäå è òåìïåðàòóðà îõëàæäàþùèõ ñòå-
íîê). Ïî ýòîé ïðè÷èíå íåïîñðåäñòâåííîå èñïîëüçî-
âàíèå ïðèâåäåííîãî íèæå âûðàæåíèÿ (4) äëÿ ïðàê-
òè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ ìàëîïðèãîäíî, òàê êàê íóæíî
çíàòü òåìïåðàòóðó ïðîäóêòà íà âõîäå â êàæäûé ýëå-
ìåíò è òåìïåðàòóðó ñòåíîê äèñêîâ â ýòîì ýëåìåíòå:
 ñèëó ýòîãî ðàñ÷åò îõëàäèòåëÿ áóäåò ñîñòîÿòü
èç äâóõ îñíîâíûõ ýòàïîâ: 1-é ýòàï — îïðåäåëåíèå
òåìïåðàòóðû ñòåíîê êàæäîãî ýëåìåíòà îõëàäèòåëÿ;
2-é ýòàï — îïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû ïðîäóêòà íà
âûõîäå èç îõëàäèòåëÿ.
Òåìïåðàòóðà ñòåíîê îõëàäèòåëüíîãî ýëåìåíòà
èëè òåìïåðàòóðà õëàäàãåíòà íå ìîæåò áûòü ðàññ÷è-
òàíà àíàëèòè÷åñêè ââèäó ñëîæíîñòè êàíàëà, ïî
êîòîðîìó òå÷åò õëàäàãåíò. Ïîýòîìó íàéäåì åå ïðè-
áëèæåííî, ñ÷èòàÿ, ÷òî îíà îäèíàêîâà íà âñåõ ñòåí-
êàõ äàííîãî ýëåìåíòà. Äëÿ ýòîãî èñïîëüçóåì ôîð-
ìóëó, àíàëîãè÷íóþ ôîðìóëå Â.Ã.Øóõîâà, ïðèìåíè-
ìóþ äëÿ ðàñ÷åòà òåìïåðàòóðû æèäêîñòè, òåêóùåé â
êðóãëîé ïðÿìîé òðóáå ñ íàãðåòûìè ñòåíêàìè [3]:
ãäå
β
= 2
SK
/
c
p
ρ
q
x
;
l
— ñðåäíÿÿ äëèíà êàíàëà äëÿ
õëàäàãåíòà â êàæäîì ýëåìåíòå;
S
— ñðåäíÿÿ ïëî-
ùàäü ñå÷åíèÿ êàíàëà äëÿ õëàäàãåíòà â êàæäîì ýëå-
ìåíòå;
Ê
— êîýôôèöèåíò òåïëîïåðåäà÷è ÷åðåç ñòåí-
êó ìåæäó õëàäàãåíòîì è ïðîäóêòîì;
ρ
— ïëîòíîñòü
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ
УДК 66.015.24(045)
Метод расчета
пластинчато%о с&реб&ово%о
теплообменно%о аппарата
Àñïèðàíò Ê.À.ÐÀØÊÈÍ; êàíä. òåõí. íàóê Â.Ì.×ÅÑÍÎÊÎÂ;
äîêò. òåõí. íàóê, ïðîô. Ñ.À.ÁÐÅÄÈÕÈÍ
Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò ïèùåâûõ ïðîèçâîäñòâ
Êëþ÷åâûå ñëîâà:
ìåòîäèêà ðàñ÷åòà, ñêðåáêîâûå òåï-
ëîîáìåííèêè, òåïëîîáìåí.
Keywords:
method of calculation, the scraper heat exchan-
gers, heat transfer.
2
2
r
z
2
2
1
,
T T T T T
a
r
z
r r r
z
∂
∂
∂
∂ ∂
⎛
⎞
ν + ν =
+ +
⎜
⎟
∂
∂
∂
∂ ∂
⎝
⎠
2
2
2
r
r
r
r
2
2
2
1
1
,
p
r
r
r
r
z r
ϕ
ν
∂ ν ∂ν ∂ ν ν
⎛
⎞
∂
− + = ν
+
+ −
⎜
⎟
ρ ∂
∂ ρ ∂ ∂
⎝
⎠
(1)
(2)
( )
(
)
{
(
)
( )
(
)
2 2
2 2
1 2
1
3
1
4
2 2
k 1
2 2
2 2
2
2
4
4
1
1
2
2 2
k ƒ Î
R -r
2Ah
3
3
4
,
cos
2
2
sin
.
T r z
k T T T T k
A h
k
A h
r R
r R
Ah
k
k
z
e
z T T T
h
h
∞
=
π
⎡
⎤
= −
− − −
π ×
⎣
⎦
π
⎡
⎤
× − −
− −
×
⎢
⎥ π
⎣
⎦
⎫π ⎪
×
+ − −
⎬
⎪⎭
∑
(4)
1i
2i
1i
2i
h
xi
x,i 1
,
2
2
l
T T
T T
T
T
e
−β
−
+
+
⎛
⎞
=
+ − ⎜
⎟
⎝
⎠
(5)
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека