Перейти к публикации

Расчет теплопередачи и перемешивания жидкости


Рекомендованные сообщения

Всем здравствуйте, я тут новенький и только начинаю разбираться в моделировании процессов. Мне для дипломного проекта нужно расчитать перемешивающее устройство(с этим проблем нет) и обосновать его целесообразность(вот с этим уже имеются проблемы). В общем имеется установка пастеризации молока. Принцип действия: "Ванна длительной пастеризации ВДП состоит из внутреннего корпуса, выполненного из нержавеющей стали, заключенного в двухстенный наружный корпус. Нагрев продукта осуществляется путем подачи пара в рубашку, предварительно заполненную водой. Уровень воды является фиксированным и определяется высотой переливной трубы. Охлаждение продукта осуществляется путем подачи ледяной воды в рубашку. Эффективное перемешивание в процессе тепловой обработки обеспечивается мешалкой."

Нужно смоделировать процесс передачи тепла от рубашки с горячей водой и емкости с молоком, и смоделировать потоки создаваемые мешалкой и определить продолжительность перемешивания и время нагрева емкости с молоком до определенной темпрературы, далее я планирую изенить конструкцию перемешивающего органа, тем самым увеличив скорость прогрева молока и эффективность перемешивания. Точности в расчетах не нужно практически ни какой , нужно получить лишь красивые картинки, поскольку это не основная часть дипломного проекта, а лишь обоснование рациональности замены мешалки.

Хотелось бы узнать у уважаемых гуру, где можно смоделировать подобное и можно ли вообще? И способен ли с этим справится начинающий. Спасибо

post-38917-1362495653.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


далее я планирую изенить конструкцию перемешивающего органа, тем самым увеличив скорость прогрева молока

Это ничего не даст

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Наверное я не так выразился, скорее не скорость а равномерность во всем обьеме, спасибо что поправили, скорость прогрева нужно изменять количеством передаваемой теплоты и плошадью поверхности теплообмена

Изменено пользователем Bakae
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Дак зачем вам площадь если известно кол-во передаваемой теплоты )))) Равномерность тоже вещь такая - неужели существующая конструкция не усредняет поле температуры внутри ? Думаю что это мешалка отлично выполняет свою роль.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Меня поставили перед фактом вот тебе "бочка с мешалкой" нужно заменить мешалку на другую(конструктивно), а уж обьяснить для чего все это и зачем придется мне, поскольку нужно будет еще экономический эффект от такой"модернизации" расчитывать. Мне самому все это не нравится, но делать надо. Тут дело в чем: температура пара в рубашке 95 градусов, температура пастеризации 63, при температуре свыше 65 градусов происходит денатурация белков в молоке и мне кажется, что при приближении температуры молока к 63 градусам, то молоко, что находится в зоне контакта со стенками резервуара будет нагреваться свыше 65 градусов, врезультате терять свои свойства... На этом и хочу обосновать выбор другого перемешивающего аппарата, других вариантов не придумать. Доказывать все это цифрами очень сложно и муторно, а уж тем более различное поведение мешалок в среде, а картинки с турбулентными потоками бы были как не зря кстати

Да забыл сказать, обороты действующей мешалки 35 об в мин, так что там не такая уж и большая скорость потоков и градиент температур думаю всеже имеет место быть

Изменено пользователем Bakae
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Теперь ясно в чем дело. А вариант с плавным нагревом не рассматривается ? Все тоже самое только температура теплоносителя в рубашке не выше критической, тогда проблем вообще не будет как бы.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Тогда возможно увеличится время нагрева, что не желательно, нагрев производится паром и его темпреатуру до 63 градусов не понизить думаю. И самая главная проблема: как мне обьяснить необходимость замены мешалки! Поэтому вижу только один вариант решения задачи моделирование тепловых процессов(((.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Интересная задача по своей сути. Вы можете использовать для этого любой современный CFD-пакет.

Можете попробовать демо-версию FlowVision - www.flowvision.ru

Там же на сайте найдете упоминание по программе "Учись, студент!" для получения полной версии.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Тогда возможно увеличится время нагрева, что не желательно, нагрев производится паром и его темпреатуру до 63 градусов не понизить думаю. И самая главная проблема: как мне обьяснить необходимость замены мешалки! Поэтому вижу только один вариант решения задачи моделирование тепловых процессов(((.

Я вижу тут следующий путь - сначала нужно рассчитать существующую конструкцию, понять какие недостатки есть у нее. Дальше по логике предложить свою конструкцию, в которой учтены замечания по первой.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

MotorManiac, с этим все понятно, но это уже не тянет на дипломный проект. У меня специализация -механика, соответственно в дипломе нужен механический расчет, а из механики там только мешалка, я не могу приложить тепловые расчеты потому что это выходит за рамки профиля, поэтому поставленная мной задачав пе6рвом посте носит исключительно прикладной характер и не является основной частью диплома. Наверняка всем известно, что дипломный проект- совершенная дурость в большинсте случаев не имеющая ничего общего с реальной жизнью, просто как-бы является итоговой работой обобщающей полученные знания. Дак вот мне нужно из откровенного бреда(замена мешалки) сделать правдоподобную работу. Самому все это не нравится но вариантов других не вижу. А делать тепловые расчеты для двух вариантов, без применения специализированных програмных модулей- имхо утопия, поскольку математически смоделировать рабочий орган мешалки(в двух вариантах) я думаю многим не под силу.

Касательно Flow vision, начал потихоньку разбираться сложности возникают с применением границ сред, да и вообще с заданием параметров, ну я пока на простом примере разбираюсь, но думаю все получится. Свой "агрегат" пока еще не чертил. Собственно хотелось бы узнать, возможно ли будет импортировать сборку целиком из компаса или солида, а потом наложить параметры, а неиспользуемые элементы просто игнорировать или же для моделирования будет нужен другая модель. И хотелось бы узнать хватит ли демоверсии для моей задачи, насколько я знаю там ограничение сетки, но к сожалению не осознаю как оно действует. Спасибо.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Надо делать нормально диплом ) Что вам даст механический расчет этой мешалки ? будете анализировать напряжения на вале и рабочих органах мешалки ? подбирать сечения труб ? Тогда действительно сложно обосновать замену одного девайса на другой. Я же вас подталкиваю к комплексному решению - расчет гидродинамики, теплообмена, массообмена. А из этого уже последует выбор вашей мешалки.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Я в принципе не против такого расчета, но боюсь что не осилю подобное. А расчет мешалки это расчет редуктора, расчет валов на прочность, в общем 3 класс вторая четверть, но и большего не требуют. Может подскажете где можно прочитать про массообмен и прочее, я пару лет назад рассчитывал примитивный перемешивающий орган для курсача однкурснику, но ничего подобного найти не мог, пришлось сильно утрировать(выдумывать) расчет, все прокатило, и только потому что преподы сами не понимают в этом ничего.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Михеева, тепломассоперенос. Лучше с прогой разберитесь в которой это все можно посчитать, ну либо самому мат модель клепать руками.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 2 недели спустя...

при температуре свыше 65 градусов происходит денатурация белков в молоке

помнится, нас учили, что 72 градуса предел.. И плюс зависит от времени нагрева молока..

Стерилизацию вообще при 140 градусах делают, но там молоко на проход движется..

Поэтому когда сгущеное молоко делают, его упаривают за 5 минут и не нагревают выше 70 градусов..

ЗЫ. УрФУ, МАПП, не??

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Это же УПИ бывший ?

Он, родимый..

Вообще, эта задача решается без всяких CAE при помощи книг по ПАХТу..

ЗЫ. а

экономический эффект от такой"модернизации"

получается уменьшением стоимости новой мешалки по сравению со старой.. Это при замене мешалки при ремонте существующего аппарата или изготовлении абсолютно нового..

Или уменьшением затрат на электроэнергию и пар, т.е. снижением себестоимости продукта на молокозаводе..

Возможно, суммарный эффект..

ЗЗЫ.. А вообще, нужно знать объем молока в пастеризаторе.. Потому что, если это 3хлитровая банка, то мешалка в принципе не нужна..

А если молока пару тонн, то

обороты действующей мешалки 35 об в мин

может быть в принципе маловато..
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

получается уменьшением стоимости новой мешалки по сравению со старой..

Не совсем соглашусь. В моем представлении мешалка тут нужна для выравнивания поля температур по молоку, что бы слой молока возле стенки не перегрелся.

Соответственно нужно принудительное перемешивание с затратой эл-ва (момент на валу * угловую скорость). Момент зависит от профиля, скорости натекания свойств жидкости итд.

Мое мнение такое - что в этой задачи нужно подобрать такой профиль мешалки что бы она не позволяла подгорать слою молока возле стенки при минимальном расходе эл-ва на эту операцию.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Так я и написал, что это зависит от задачи, стоящей перед ТС..

Либо уменьшить себестоимость изготовления и продать за туже цену..

Либо улучшить рабочие характеристики и снизить энергозатраты..

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.




×
×
  • Создать...