Технологический расчет оборудования для транспортирования, приемки и хранения молока

Молоко, поступающее на перерабатывающие предприятия в полностью заполненных автоцистернах, принимают по объему без взвешивания. Если молоко поступает во флягах или в неполных цистернах, а также при транспортировании по молокопроводу его взвешивают. Пропускная способность (производительность) весов, кг/ч,.

где G_B — грузоподъемность весов, кг; Z_B — продолжительность одного цикла взвешивания, мин.

В зависимости от марки и типа весов продолжительность цикла взвешивания составляет 3…7 мин.

Объем продуктов пересчитывают в массу (кг) с учетом их плотности:

где V — объем продукта, м³; р_п — плотность продукта, кг/м³.

Плотность молока цельного, обезжиренного и молочного жира составляет соответственно 1027, 1030 и 923 кг/м³.

Технологический расчет оборудования для хранения молока заключается в определении общей вместимости емкостей, их марки и числа, а также продолжительности их наполнения, использования и опорожнения.

Вместимость емкостей для хранения необработанного молока может быть принята равной 100, 80 и 60% его суточного поступления соответственно для сыродельных, городских молочных и молочно-консервных заводов. Число и марку емкостей подбирают, исходя из их технической характеристики.

При наполнении и опорожнении цистерн и емкостей при помощи насоса продолжительность выполнения этих операций одинакова, с,.

где V_p — рабочая вместимость цистерны (емкости), м³; П_н — подача насоса, м³/с.

В зависимости от типа емкостей время их опорожнения самотеком определяют по разным формулам.

Для вертикальных емкостей.

для горизонтальных емкостей.

где/— площадь поперечного сечения патрубка, м²; р — коэффициент расхода жидкости, зависящий от ее вязкости; для молока р = 0,7…0,75; g — ускорение свободного падения, м/с²; Н — высота уровня молока в емкости, м.

Время наполнения цистерн при помощи вакуумной системы, с,.

где Н_у — разность уровней, на которых расположены заполняемая и опорожняемая емкости, м; Ар — перепад давлений в заполняемой и опорожняемой емкостях, Па.

Продолжительность использования емкостей для хранения молока зависит от интенсивности последующих технологических операций по его переработке.

Сменная пропускная способность емкостей, м³,.

где т_см — продолжительность смены, ч; т_хр — продолжительность хранения (переработки) молока в емкости, ч.

В процессе транспортирования или хранения температура молока изменяется, поэтому его конечную температуру после хранения и транспортирования t_K (°С) необходимо учитывать при разработке технологической схемы получения продукта:

где к — коэффициент теплопередачи, Вт/(м² • °С); F — площадь поверхности емкости, м²; х_тр — продолжительность транспортирования или хранения молока, с; fen — температура окружающей среды,°С; t_H — начальная температура молока,°С; G_M — масса молока, кг; с_м — удельная теплоемкость молока, Дж/(кг -°С) [зависит от температуры продукта и при 0; 15 и 40 °C равна соответственно 3852, 3885 и 3956 Дж/(кг • °С)].

Коэффициент теплопередачи для емкостей с теплоизоляцией, автоцистерн, емкостей без теплоизоляции и неукрытых фляг составляет соответственно 1,5…3; 1…2; 5…6 и 9…14 Вт/(м² -°С).

При расчете оборудования для транспортирования молока по трубам необходимо определить их диаметр, полное гидравлическое сопротивление трубопровода, а также подобрать насос.

Выбор диаметра труб зависит от расхода транспортируемого продукта и его вида. В общем случае при транспортировании молочных продуктов диаметр трубопровода, м,.

где V — расход продукта, м³/ч; v — скорость движения продукта в трубопроводе, м/с.

Скорость движения продукта по трубам зависит от его вязкости и должна обеспечивать ламинарный режим потока в трубопроводе. Режим потока оценивают по критерию Рейнольдса.

где ц_п — кинематическая вязкость продукта, м²/с.

Устойчивый ламинарный режим обеспечивается при Re 2320, то режим турбулентный.

Молочные продукты повышенной вязкости с большим содержанием жира следует транспортировать только при ламинарном режиме, с низким содержанием жира (обезжиренное молоко, молочная сыворотка и пахта) — при турбулентном. Исходя из этого рекомендуются следующие предельные скорости транспортирования молочных продуктов по трубам: молоко — 0,5…1,5 м/с; сливки и сгущенное молоко — 0,5; сыворотка и пахта — 1…2 м/с.

При подборе насоса требуется знать необходимый расход продуктов, а также полное гидравлическое сопротивление трубопровода, Па,.

где Н_{в п} — высота подачи продукта, м; Л_тр — коэффициент трения продукта по внутренней поверхности трубы; I — длина трубопровода, м; П_м._с — сумма коэффициентов местных сопротивлений; d — диаметр трубопровода, м.

Коэффициенты местных сопротивлений существенно зависят от вязкости транспортируемого по трубопроводу продукта. В связи с этим в формулы или справочные данные, взятые из курса гидравлики, необходимо вводить коэффициент, учитывающий вязкость продукта,.

где Цр — кинематическая вязкость воды, м²/с.

Давление, развиваемое подобранным насосом, должно превышать полное гидравлическое сопротивление трубопровода. Если продукт подается в емкость, находящуюся под давлением, или в какой-либо аппарат на переработку, то насос следует подбирать с учетом общего гидравлического сопротивления соответствующего оборудования:

где Др_ап — гидравлическое сопротивление аппарата, Па; Ар₀ — давление в пространстве резервуара над жидкостью, Па.

Методика определения гидравлического сопротивления различных аппаратов (в основном теплообменных) приведена в специальной литературе.