Теплообменник для молока и молочных продуктов
Владельцы патента RU 2291363:
Госудаственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) (RU)
Изобретение предназначено для применения в технике обработки молока и молочных продуктов, а также может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой, топливной и энергетической отраслях промышленности. Теплообменник для молока и молочных продуктов содержит теплообменный цилиндр, пучок последовательно соединенных труб, межтрубное пространство, входные и выходные патрубки для межтрубного пространства, причем пакеты пластин в межтрубном пространстве с шагом в осевом направлении, бóльшим трех диаметров входного патрубка и меньшим диаметра цилиндра. Кроме того, расстояние между пластинами в пакете устанавливается в диапазоне от 1 мм до диаметра входного патрубка. Изобретение позволяет повысить интенсивность теплообменных процессов при обработки молока и молочных продуктов путем создания геометрии каналов, которая позволяет эффективно использовать направление патока тепло-хладоносителя в межтрубном пространстве аппарата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технике обработки молока и молочных продуктов. Оно может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой, топливной и энергетической отраслях промышленности.
Аналогом предлагаемого теплообменника является пластинчатый аппарат для тепловой обработки молока и молочных продуктов (И.И.Волчков. Теплообменные аппараты для молока и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1972, с.с.7-12), содержащий пакет сжатых пластин, между которыми по периметру размещены прокладки. Обрабатываемый продукт и тепло-хладоноситель перемещаются в аппарате по соседним каналам, которые образованы пластинами и прокладками. Недостатками пластинчатого аппарата являются: большое количество прокладок, значительные затраты при эксплуатации, малая интенсивность теплопередачи.
Прототипом предлагаемого аппарата является теплообменный цилиндр в трубчатом теплообменнике Т1-ОУТ (И.И.Волчков. Теплообменные аппараты для молока и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1972, с.с.120-122), содержащий пучок труб, которые объединяются последовательно в один общий змеевик. Обрабатываемый продукт перемещается по трубам змеевика, а тепло-хладоноситель - по каналам между трубами и внутренней поверхностью цилиндра. Недостатком теплообменного цилиндра является низкая интенсивность теплообменных процессов из-за отсутствия каналов для эффективного движения потока тепло-хладоносителя.
Техническая задача - повышение интенсивности теплообменных процессов при обработке молока и молочных продуктов путем создания геометрии каналов, которая позволяет эффективно использовать направление потока тепло-хладоносителя в межтрубном пространстве аппарата.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в межтрубное пространство цилиндра перпендикулярно его оси устанавливаются пакеты из двух пластин для создания эффективных поверхностей теплопередачи и направлений движения потока тепло-хладоносителя.
Согласно второму пункту изобретения расстояние между пластинами в пакете устанавливается в диапазоне от 1 мм до диаметра входного патрубка.
Сущность заявленного решения поясняется на чертеже, где изображена схема теплообменника для молока и молочных продуктов. Он содержит теплообменный цилиндр 1, по концам которого привариваются трубные доски 2. Внутри цилиндра 1 размещается пучок труб 3. Трубы в пучке 3 ориентированы по рядам, которые располагаются параллельно сторонам квадрата, вписанного в проходное сечение цилиндра 1. Концы труб закрепляются герметично в трубных досках 2 посредством сварки или развальцовки. По концам цилиндра 1 крепятся легкосъемные крышки 4, в которых размещаются переходные каналы 5. Эти каналы ориентируются таким образом, чтобы соединить все трубы пучка последовательно в один общий змеевик. Соседние трубы соединяются по параллельным рядам, которые, также по соседству, объединяются в змеевик. Герметичность соединения труб обеспечивается прокладками 6. Пучок труб имеет по концам штуцеры: входной 7 и выходной 8. Внутри цилиндра между трубными досками 2, закрепляются пакеты из двух пластин 9, разделяющие межтрубное пространство на каналы 10 и 11 с различными по величине поверхностями теплопередачи. На цилиндре размещаются патрубки: входной 12 и выходной 13. Патрубки ориентируются в поперечном сечении цилиндра для создания коридорного расположения пучка труб при теплообмене. Пакеты пластин 9 также ориентируются относительно пучка труб с тем, чтобы создать поперечное направление потоку тепло-хладоносителя. Крышки 4 прижимаются к трубным доскам 2 и прокладкам 6 посредством винтов 14. Диапазон расстояний между пластинами определен в результате проведенных исследований.
Теплообменник работает следующим образом.
Молоко и молочные продукты, подлежащие тепловой обработке, подаются через штуцер 7 в пучок труб 3, где перемещаются, в процессе теплообмена через стенку трубы, с тепло-хладоносителем. Начальная температура продукта изменяется и достигает заданной величины на выходе из аппарата. Тепло-хладоноситель (пар, охлажденный рассол или вода) перемещается в межтрубном пространстве цилиндра 1. Направление движения тепло-хладоносителя в цилиндре создается пакетами пластин. Интенсивность процесса теплопередачи повышается за счет величины поверхности теплопередачи для направлений движения продуктов и тепло-хладоносителя. При противотоке поверхность теплопередачи больше, а при прямотоке - меньше. Кроме того, интенсивность теплопередачи возрастает за счет создания турбулентного режима движения в потоке тепло-хладоносителя. Этот эффективный режим движения возникает в каналах, расположенных внутри пакета пластин 9 (зоны турбулентности показаны на фигуре кружками) и распространяется в каналах между пакетами.
Представленный теплообменник обладает простотой конструкции и позволяет повысить качество молока и молочных продуктов.
1. Теплообменник для молока и молочных продуктов, содержащий теплообменный цилиндр, пучок последовательно соединенных труб, межтрубное пространство, входные и выходные патрубки для межтрубного пространства, отличающийся тем, что содержит пакеты пластин в межтрубном пространстве с шагом в осевом направлении, большим трех диаметров входного патрубка и меньшим диаметра цилиндра.
2. Теплообменник для молока и молочных продуктов по п.1, отличающийся тем, что расстояние между пластинами в пакете устанавливается в диапазоне от 1 мм до диаметра входного патрубка.
