Деаэрация в процессе обработки молока

Цельное молоко поступает в пастеризатор, где оно нагревается до 68°С. Затем оно направляется в расширительный сосуд для вакуумной обработки. Для оптимизации процесса молоко поступает в вакуумную камеру по касательной через широкое отверстие, что позволяет ему распределиться тонким слоем по стенке сосуда. Расширение пара, испаряющегося из молока при входе в сосуд, ускоряет движение потока вниз по стенке.

По мере движения вниз, к выпускному отверстию, также расположенному в касательной плоскости, скорость потока замедляется. Таким образом, входная и выходная скорости идентичны.

Подвергнувшееся деаэрации молоко, температура которого теперь составляет 60°С, сепарируется, нормализуется и гомогенизируется, а затем поступает обратно в пастеризатор для окончательной тепловой обработки.

Если сепаратор является частью технологической линии, перед ним должен стоять регулятор потока, который обеспечивает постоянный поток через деаэратор. В этом случае гомогенизатор должен быть снабжен контуром циркуляции (обхода). Если в линии нет сепаратора, постоянный поток через деаэратор будет поддерживать сам гомогенизатор (без контура циркуляции).

Насосы

Требования к насосам

Требования к производственным процессам постоянно ужесточаются в отношении как качества продукции, так и рентабельности производства. Раньше допускалось продвижение жидкости по установке самотеком. Сегодня жидкость нагнетается по длинным трубопроводам с большим количеством клапанов, сквозь теплообменники, фильтры и другое оборудование, у которого часто бывают большие перепады давления.

Скорость потока часто бывает очень высока. Поэтому на многих участках линии установлены насосы, и имеет все большее значение установка правильного насоса в правильном месте. При этом необходимо решить многие проблемы, которые можно разделить следующим образом:

• Установка насоса

• Линии всасывания и нагнетания

• Тип и размер нужного насоса подбирается с учетом:

– скорости потока

– продукта, подлежащего перекачиванию

– вязкости

– плотности

– температуры

– давления в системе

– материала насоса.

Типовыми насосами, применяемыми на молокозаводах, являются центробежные, водокольцевые и объемные. Эти три вида насосов имеют разные сферы применения.

Особенно широко на молокозаводах применяются центробежные насосы.

Центробежный насос, показанный на рис. 6.7.1 и 6.7.2, в основном применяется для работы с маловязкими продуктами, он не используется для сильно газированных продуктов. Водокольцевой насос используется для жидкостей с высоким содержанием воздуха. Объемный насос используют там, где требуется деликатное обращение с продуктом, а также с высоковязкими жидкостями.

Всасывающая линия

До того как начать разговор непосредственно о насосах, важно разобраться в фактах и проблемах, связанных с перекачиванием.

Насос должен быть установлен как можно ближе к баку или к другому резервуару, из которого нужно забирать жидкость, а в линии всасывания должно быть как можно меньше отводов и клапанов. Трубопровод этой линии должен быть большого диаметра, чтобы уменьшить риск кавитации.

Линия подачи

В линию подачи должен быть включен дроссельный клапан любого типа, и по возможности вместе с обратным клапаном. Дроссельный клапан нужен для регулирования скорости потока, подаваемого насосом. Обратный клапан предохраняет насос от гидроудара и не позволяет жидкости двинуться в обратном направлении при остановке насоса. Обычно обратный клапан устанавливается между насосом и дроссельным клапаном.

Кавитация

Кавитация обнаруживает себя характерным “стучанием” в насосе. Она возникает, когда давление в каком-то месте опускается ниже парциального давления и в жидкости образуются мелкие пузырьки пара. По мере продвижения жидкости по направлению к крыльчатке давление нарастает и пар очень быстро сгущается. Его пузырьки лопаются с огромной скоростью, при этом локальное давление может достигать 100 000 бар.

Это повторяется с большой частотой и может привести к выкрашиванию окружающего материала, особенно если он отличается хрупкостью.

Кавитация возникает, когда давление в линии всасывания слишком низко по сравнению с давлением пара в нагнетаемой жидкости. Опасность кавитации увеличивается, когда перекачиваются вязкие или летучие жидкости.

В насосах кавитация приводит к снижению напора и падению кпд. По мере нарастания кавитации подача жидкости насосом постепенно прекращается.

Кавитации следует избегать. Тем не менее, если условия работы насоса неблагоприятны, но он, несмотря на небольшую кавитацию, исправно работает, допустимо продолжать его эксплуатацию, потому что крыльчатки насосов, используемых на молокозаводах, изготовлены из кислотоустойчивой стали, которая отличается высокой сопротивляемостью износу, причиняемому кавитацией. Крыльчатка может быть немного повреждена только после длительной эксплуатации насоса.

Возможность возникновения в насосе кавитации может быть заранее просчитана.

См. раздел ПВПВ.

Диаграмма рабочих характеристик насоса

Карты-диаграммы рабочих характеристик насосов – бесценное подспорье при выборе необходимого варианта для конкретной работы. Чтобы сделать правильный выбор, нужно ознакомиться с тремя графиками:

• Графиком расхода и напора (кривая QН)

• Потребной мощностью двигателя

• Полной высотой принудительного всасывания (ПВПВ).

Эти графики построены на основе испытаний, проводимых с использованием воды. Если насос планируется использовать для перекачки жидкостей с другими характеристиками, внесенные в карту данные могут быть пересчитаны с необходимой поправкой.

При подборе насоса покупатель обычно знает, какой расход (Q) ему потребуется.

В примере, показанном на рис. 6.7.4, расход (Q) составляет 15 м³/ч. Необходимый напор обычно нужно рассчитать. В данном случае примем его за 30 м. Отметьте величину расхода наоси абсцисс Q. От этой точки проведите вертикальную прямую до пересечения с горизонтальной прямой, указывающей на необходимый напор (30 м) на оси ординат H. Эта точка не находится ни на одной из кривых QH, показывающих диаметр крыльчатки. В данном случае следует выбрать ближайший больший размер крыльчатки. То есть 160 мм. В результате получается напор, равный столбу жидкости высотой 31 м.

Теперь проведем вертикальную прямую от 15 м³/ч вниз до пересечения с графиком мощности для крыльчатки размером 160 мм. Горизонтальная прямая, проведенная от точки пересечения влево, показывает, что расход энергии равен 2,3 кВт. К этой цифре добавляем страховочный запас в 15% и получаем в итоге примерно 2,6 кВт. Следовательно, можно остановиться на двигателе мощностью 3 кВт.

Если насос снабжен двигателем определенного типоразмера, необходимо убедиться, что двигатель не перегружен. Он должен всегда иметь запас производительности на случай перегрузок.

Как избежать кавитации

Основные рекомендации:

• Малый перепад давлений в линии всасывания (большой диаметр трубы, короткая труба всасывания, малое число клапанов и изгибов)

• Высокое давление на входе в насос, которое достигается, например, высоким уровнем жидкости над насосом

• Низкая температура жидкости

pa pv ПВПВсущ = hs – hfs + — x 10 – — x 10 м столба жидкости dr dr

Наконец, вертикальную линию от 15 м³/ч проводим до кривой NPSH (ПВПВ) справа на верхней диаграмме.

Продолжив горизонтальную прямую вправо, узнаем, что необходимый показатель ПВПВ составляет 1 м.

Напор (давление)

Выбирая насос, нужно помнить, что напор (H), показанный на диаграмме, – это давление на входе в насос, при котором жидкость поступает в него без высоты всасывания и давления на входе.

Для определения реального давления на выходе из насоса необходимо рассмотреть условия в зоне всасывания. Если в этой зоне имеется вакуум, насос должен начать работать до того, как в него начнет поступать жидкость.

В этом случае давление на выходе будет ниже указанного на диаграмме рабочих характеристик.

С другой стороны, если зона всасывания наполнена жидкостью для обеспечения положительного давления на входе в насос, давление на выходе будет выше указанного на диаграмме рабочих характеристик.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: