Методика расчета. Определяем объемный расход продукта V, м3/с, по зависимости:

Определяем объемный расход продукта V, м³/с, по зависимости:

.

Внутренний диаметр трубопровода d _в, м [4]:

,

где – скорость продукта, м/с. Рекомендуемая скорость молока =0,5…1,5 м/с; сливок =0,3…0,5 м/с; обезжиренного молока, пахты, сыворотки =1…2 м/с [2, 5].

Округляем полученное значение d _в, м, до ближайшего стандартного значение из ряда: 0,025; 0,035; 0,050; 0,075; 0,100 м.

Рассчитываем действительную скорость продукта , м/с, при стандартном значении диаметра трубопровода:

.

.

Она должна находиться в рекомендуемом диапазоне. При несоблюдении этого условия выберите другое значение d _в, м, и расчет повторите.

Критерий Рейнольдса:

,

где – плотность продукта, кг/м³; – динамическая вязкость продукта, Па·с [5].

При Re ³ 2320 – режим движения молока турбулентный;

Re < 2320 – режим движения молока ламинарный.

Гидравлическое сопротивление трения DН _тр, Па, [3]:

,

где _тр – коэффициент трения. Зависит от режима течения молока.

При турбулентном режиме ;

ламинарном .

Потери напора в местных сопротивлениях DН _м.с., Па, рассчитывается по формуле:

,

где – сумма коэффициентов местных сопротивлений; – кинематические вязкости молока и воды, м²/с, [5].

Кинематическая вязкость (продукта, воды) определяется следующим образом:

.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений рассчитывается как:

,

где – соответственно коэффициенты местных сопротивлений при входе жидкости в трубу, в проходном кране, трехходовом кране, повороте трубопровода и выходе жидкости.

Принимаем, что краны полностью открыты, но при проходе через них происходит сужение и расширение струи. Для этого случая [5]. Примите коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы =1,0; на входе – в зависимости от формы входной кромки [3, 6].

Коэффициент местного сопротивления рассчитывается по формуле:

a/90,

где a – угол поворота трубопровода по заданию,...°; – радиус поворота трубопровода, м; отношение d/R» 0,6.

Дополнительное давление на создание скоростного напора DН _ск, Па,

.

Полное гидравлическое сопротивление DН _о, Па, определяют по формуле [3]:

.

Избыточное давление DН, Па, которое должен создать насос:

,

где Н – высота подъема молока по заданию, м; – ускорение свободного падения, м/с²; g =9,81 м/с².

Принимаем, что давление молока на входе в насос равно атмосферному. Тогда мощность, сообщаемая насосом перекачиваемому молоку N _р, Вт,

.

Мощность электродвигателя на привод насоса , кВт, определяется по формуле [3]:

,

где – КПД насоса; для центробежных насосов =0,3…0,65; поршневых – =0,8…0,9.

Контрольные вопросы к задаче

1. Состав трубопроводов и коммуникационных линий.

2. Материал трубопроводов, устройства для соединения труб и изменения направления движения и управления потоком продукта, требования при их подборе.

3. Скорости продукта в трубопроводе и их обоснование. Методика расчета диаметра трубопровода.

4. Понятие – кавитация и учет ее при проектировании трубопроводов и установке насосов. Назначение уравнительных бачков.

5. Составляющие гидравлического сопротивления в трубопроводе и способы их уменьшения. Методика подбора насосов.

Таблица 1

Варианты индивидуальных заданий

Обозначение величины и ед. измерения	Последняя цифра номера зачетной книжки
V p, м3								3,5
t, ч	0,35		1,4	2,2	1,8	2,6	2,0	0,9	2,0	2,1
L, м
H, м		5,5	6,0	6,5			5,5	6,0	6,5	7,0
t, °С
	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
n 1
n 2
n 3
a, °
Продукт	Молоко	Сливки	Обезжиренное молоко	Молоко	Сливки	Обезжиренное молоко	Молоко	Сливки	Обезжиренное молоко	Молоко

Контрольная задача № 2

Расчет клапанного гомогенизатора

Задание. Рассчитать производительность гомогенизатора
V, м³/с; перепады давления в гомогенизирующей головке DР, МПа, на первой ΔР₁ и второй ΔР₂, МПа, ступенях гомогенизации при двухступенчатой гомогенизации; температуру молока t _г, °С, после гомогенизатора; степень гомогенизации Г, %; мощность электродвигателя гомогенизатора N _э, кВт.

Исходные данные: в распоряжении цеха имеется гомогенизатор с Z плунжерами диаметром d, м, ходом плунжера S, м, частотой вращения коленчатого вала n, мин^-1, и клапанной гомогенизирующей головкой с m ступенями. Требуемый диаметр жировых шариков d _ср, м. Температура молока, поступающего в гомогенизатор t _н, °С (табл. 2).