Проект технологической линии производства мороженого с модернизацией фризерной установки производительностью 350 кг/ч

Для контроля давления аммиака в системе фризера предусмотрен мановакууметр 21. Защита аммиачной системы фризера от чрезмерного повышения давления, которое может произойти, например, при мойке фризера, осуществляется предохранительным клапаном 18, отрегулированным на открывание при повышении давления свыше 4 ат (избыточных). [5]

2.5 Фризер периодического действия ОФА-М

Фризер периодического действия ОФА-М - усовершенствованный вариант фризера ОФА (рис. 14). Фризер ОФА-М с аммиачной системой охлаждения используют для выработки мороженого из любых смесей.

Рис. 14. Фризер периодического действия ОФА-М

1 - мерная ванна; 2 - цилиндр с мешалкой 3 - мановакууметр аммиачный, 4 - кожух; 5 - трубопровод аммиачный всасывающий; 6 - кожух; 7 - электродвигатель; 8 - станина; 9 - аккумулятор аммиачный; 10 - трубопровод жидкого аммиака; 11 - мешалка; 12 - передняя крышка цилиндра.

На станине укреплен рабочий цилиндр 2. Сзади цилиндра расположен фланец для соединения с блоком рубашки. Рубашка состоит из двух труб, вставленных одна в другую и сваренных в неразъемный блок торцевыми фланцами. На переднем фланце цилиндра на петлях установлена передняя крышка 12, на которой укреплена приемная воронка и спускной кран.

Внутри цилиндра находится мешалка 11 со взбивателем и ножами. Над цилиндром расположена мерная ванна 1 с крышкой для смесей мороженого. На передней стенке ванны закреплены смотровое стекло и накладка, в которую ввертывается спускной кран. Ванна снабжена автоматическим поплавковым клапаном для подачи смеси.

Холодильная система фризера аммиачная циркуляционная, с инжекторной подачей жидкого аммиака в рубашку фризера, устроена так же, как у фризера ОФИ.

Перед пуском фризера закрывают крышку цилиндра и плотно прижимают прокладку. Ручку автоматического клапана ставят в вертикальное положение и наполняют мерную ванну смесью в количестве 20-30 л. При этом клапан сам перекроется. Закрывают запорный кран, находящийся над поплавковым клапаном. Включают мешалку фризера нажатием на кнопку «Пуск» и спускают в цилиндр отмеренную порцию смеси, открыв спускной края.

Затем открывают магистральные вентили на всасывающей линии и на жидкостной аммиачной линии. Закрывают спускной (продуктовый) кран у ванны после слива всей порции смеси в цилиндр и открывают запорный продуктовый кран перед поплавковым клапаном. Вручную открывают поплавковый клапан для заполнения ванны новой порцией смеси. После этого открывают вентиль на жидкостной линии перед фильтром аммиачной системы фризера и заполняют аккумулятор 9 аммиаком до половины. Открывают жидкостной вентиль перед регулятором давления инжекции и ставят в рабочее положение трехходовой запорный аммиачный кран под цилиндром фризера.

Начинается процесс замораживания смеси в цилиндре, который продолжается от З до 10 мин в зависимости от температуры испарения аммиака, а также от температуры и состава смеси. При готовности мороженого на передней крышке цилиндра открывают спускной продуктовый кран и выпускают мороженое в гильзы. Затем в цилиндр наливают новую порцию смеси, и начинается новый рабочий цикл. [11]

2.6 Фризер непрерывного действия ОФЕ

Фризер ОФЕ (рис. 15) представляет собой двухцилиндровый вариант ФНД с подсосом воздуха и циркуляционной подачей холодильного агента.

Рис. 15. Фризер непрерывного действия ОФЕ

1 - приемный бачок, 2 - цилиндровый блок, 3 - крышка верхнего цилиндра, 4 - крышка нижнего цилиндра, 5 - клапан противодавления, 6 - выпускной трехходовой кран, 7 - спускной кран, 8 - жидкостный аммиачный патрубок, 9 - газовый аммиачный фильтр, 10 - бародросселирующий фильтр, 11 - газовый аммиачный патрубок, 12 - предохранительный клапан, 13 - предохранительная линия, 14 - пусковой щиток, 15 - регулятор вариатора, 16 - воздушный клапан, 17 - вакуумметр для смеси, 18 - манометр для смеси, 19 - аммиачный мановакууметр

От ОФИ фризер ОФЕ отличается наличием двух цилиндров. Смесь из приемного бачка 1 (рис. 17) поступает через насосы 2 и З в верхний цилиндр 4, а затем - по соединительному патрубку 5-в нижний цилиндр 6, откуда через патрубок 7 выходит мороженое.

Оба цилиндра одинаковы и по геометрическим размерам аналогичны цилиндру фризера ОФИ. Можно рассматривать их как разрезанный по конструктивным соображениям на две части цилиндр удвоенной длины, половинки которого размещены одна под другой. Благодаря удвоенной длине пути смеси внутри цилиндра можно увеличить вдвое скорость ее прохождения. Длительность прохождения смеси по цилиндру при этом остается неизменной по сравнению с ОФИ, а производительность удваивается.

Мешалки фризера ОФЕ (их две - соответственно числу цилиндров) простые, типа ножевого вала. Отличаются по конструкции и насосы (на ОФЕ установлены ротационные насосы).

Рис. 16. Технологическая схема фризера ОФЕ:

1 - приемный бачок, 2 - насос первой ступени, 3 - насос второй ступени,

4 - верхний цилиндр, 5 - соединительный патрубок. 6 - нижний цилиндр,

7 - выходной патрубок, 8 - трехходовой кран, 9 - воздушный клапан, 10 - клапан противодавления, 11 - манометр для смеси, 12 - вакуумметр

В остальном фризер ОФЕ аналогичен фризеру ОФИ. Одинаковы и основные условия эксплуатации и монтажа. [5]

2.7 Техническая характеристика фризеров

Таблица 3-Техническая характеристика фризеров

Показатели	ОФА	ОФА-М	ОФЕ	ОФИ
Производительность, кг/ч	200	200	350-500	350-400
Система охлаждения	Непосредственное охлаждение
Холодильный агент	аммиак
Цилиндр: - внутренний диаметр, мм - длина, мм - материал	315 800 Нержавеющая сталь	310 800 Ст. 10 с хромовым покрытием	105 914 Угл.сталь с хромовым покрытием	105 1000 Уг.сталь с хромовым покрытием
Полная емкость мерной ванны, л	45	48	25	25
Давление (избыточное) открытия предохранительного клапана, ати	4	8	8	8
Поверхность охлаждения, м2	0,78	0,9	0,5	0,25
Число оборотов, об/мин: - мешалки - ножевой рамы - взбивателя	- 195 195	- 195 223	550 - -	550 - -
Электродвигатель: - мощность, кВт - напряжение, В	4,5 220/380	4,5 220/380	11 220/380	10 220/380
Число оборотов, об/мин	1500	1500	1500	1500
Габариты, мм: - длина - ширина - высота	1895 690 2155	1838 724 1780	2070 850 1600	2140 850 1550
Масса, кг	1250	771	1550	1350
Эксплуатационные параметры: - рабочее заполнение цилиндра, л - температура, ?С: - поступающей смеси - выходящего мороженого - испарения аммиака	20-30 Не выше 6 -4 -27	20-30 Не выше 6 -4 -35-37	3 Не выше 6 -5 -30	2,5 Не выше 6 -5 -30

Таким образом, на основании табличных данных можно сделать вывод, что фризеры периодического действия в значительной степени уступают фризерам непрерывного действия в главной характеристике - производительности. Это объясняется тем, что в ФПД из составляющих обычную длительность цикла полезная операция - фризерование занимает всего 60-65% (на долю длительности загрузки смеси во фризер приходится 15%, на долю выгрузки - 20-25%).

Во фризере непрерывного действия практически длительность фризерования принимается равной длительности цикла.

Таким образом, в ФПД коэффициент использования значительно ниже ФНД.

Наглядное представление о различии основных эксплуатационных параметров фризеров дает диаграмма, приведенная на рис. 17:

Рис. 17. Диаграмма основных технических характеристик фризеров

Анализируя диаграмму, выявляем очевидных лидеров по производительности - фризеры ОФЕ и ОФИ. Однако, несмотря на то, что фризер ОФЕ имеет производительность 500 кг/ч, зачастую его производительность гораздо ниже и составляет 350 кг/ч. [5] Во фризере ОФЕ мешалка выполнена в виде вала, на котором на шпильках шарнирно укреплены полосовые ножи. Посадка ножей позволяет им отклоняться и при вращении мешалки прижимать их к стенке цилиндра. Во фризере ОФИ мешалка представляет собой сложное устройство, состоящее из наружного корпуса с окнами, внутренней лопасти треугольного сечения и неподвижного взбивателя.

Стоит заметить, что во фризере ОФИ интенсификация процесса взбивания достигается за счет сложного устройства мешалки, а во фризере ОФЕ за счет удваивания пути прохождения смеси. Так как длительность пребывания смеси в цилиндрах этих фризеров одна и та же, то наблюдается значительное снижение взбитости во фризере с более простым устройством мешалки, т.е. в ОФЕ. [13]

При сравнении различных моделей фризеров, особенно при различных их размерах, интерес представляет сопоставление их удельной производительности, т.е. производительности, приведенной к 1 м? рабочей внутренней поверхности цилиндра, кг/м² час:

где Gн - нормальная производительность, кг/час; F - внутренняя поверхность цилиндра, м^2.

Таблица 4 - Удельная производительность фризеров

Показатели	ФПД	ФНД
	ОФА	ОФА-М	ОФЕ	ОФИ
Внутренняя поверхность цилиндра, м?	0,78	0,9	0,5	0,25
Производительность, кг/час	200	200	500	350
Удельной производительность, кг/м2 час	256,4	222,2	1000	1400

[5]. Построим диаграмму на основе данных таблицы 4.



Рис. 18. Диаграмма удельной производительности

На основе данных диаграммы выявлено, что наибольшую удельную производительность имеет фризер ОФИ.

3. Конструкторский раздел

3.1 Устройство фризера ОФИ

Фризер ОФИ - одноцилиндровый аммиачный фризер непрерывного действия с подсосом воздуха и циркуляционной системой охлаждения. Фризер состоит из цилиндрового блока с рабочим цилиндром, аммиачной рубашкой и мешалкой, двух насосов, приводного механизма, холодильной системы и приборов автоматики и контроля.

Рис. 19. Кинематическая схема фризера ОФИ:

а - общая; б - схема регулирования регулятора

Фризер ОФИ снабжен приемной коробкой, в которую смесь подается через поплавковый клапан. В отличии от поплавкового клапана фризера ОФА здесь клапан работает автоматически, перекрывая подающий патрубок, когда смесь достигнет уровня в коробке, и вновь открывая его по мере расходования смеси. Тем самым поддерживается постоянный уровень смеси в коробке, обеспечивается непрерывная ее подача на фризер и предотвращается переполнение коробки и перелив. Коробка выполнена двустенной с воздушной прослойкой, что уменьшает нагрев смеси через стенки.

Насос первой ступени III забирает смесь из приемной коробки и подает ее на насос второй ступени IV. Вместе с воздухом, поступающим через воздушный клапан, насос второй ступени подает смесь в цилиндр. Оба насоса шестеренчатые (рис. 20):

Рис. 20. Насос фризера ОФИ:

1 - передняя крышка; 2 - корпус; 3 - задняя крышка;

4 - пружина сальника; 5 - сальниковое кольцо; 6 - шлицевой вал;

7 - ведомая шестерня; 8 - ведущая шестерня; 9 - чашка;

10 - накидная гайка; 11 - резиновое уплотняющее кольцо.

Внутри корпуса 2, закрытого крышками - передней 1 и задней 3 - находится пара одинаковых шестерен. Посаженная на шлицевой вал 6 шестерня 8, связанная с приводом при помощи муфты, приводит во вращение шестерню 7. Для уплотнения прохода шлицевого вала через заднюю крышку насоса имеется специальный сальник. Шейка вала проходит через кольцо 5, прижимаемое к задней крышке при помощи накидной гайки 10. К внутренней торцевой поверхности кольца 5 пружина 4 прижимает чашку 9. Внутрь чашки заложено резиновое кольцо 11, облегающее шейку вала. Для правильной работы сальника соприкасающиеся поверхности чашки 9 и кольца 5 должны быть хорошо притерты; резиновое кольцо должно не слишком плотно облегать шейку вала и не мешать пружине прижимать чашку к кольцу 5. Для этого детали сальника и шейку вала смазывают сливочным маслом. [5]

Цилиндр фризера ОФИ ранее изготовлялся из нержавеющей стали. В настоящее время выпускаются фризеры ОФИ с цилиндрами из углеродистой стали с двухслойным хромированием внутренней поверхности. Эксплуатация фризеров с хромированными цилиндрами показала, что производительность их оказывается в 1,5-2 раза выше, чем цилиндров из нержавеющей стали (в основном, благодаря значительно более высокому коэффициенту теплопроводности углеродистой стали по сравнению с нержавеющей). [14]

Замерзшее и взбитое мороженое в цилиндре вытесняется из него давлением насоса второй ступени через выходной патрубок с трехходовым краном. В выходном патрубке имеется клапан противодавления (рис. 21), служащий для регулирования давления смеси в цилиндре.

Рис. 21. Клапан противодавления:

1 - крышка; 2 - нажимная пружина; 3 - выходной канал;

4 - золотник; 5 - контргайка; 6 - регулировочный винт.

Золотник 4 под давлением пружины 2 частично перекрывает канал 3 выходного патрубка, и мороженое при выходе преодолевает сопротивление пружины. Регулирование степени сжатия пружины при помощи винта 6 вызывает соответствующее изменение этого сопротивления, а следовательно, и рабочего давления насоса второй ступени (давление в цилиндре). Таким образом достигается воздействие на взбитость (путем изменения степени расширения воздушных пузырьков, зависящей от давления в цилиндре). Просачивание смеси через отверстие в крышке 1 предотвращается затяжной контргайки 5.

Для определения давления смеси в цилиндре предусмотрен манометр, размещенный на линии между насосом второй ступени и цилиндром. По показаниям манометра можно судить о степени замерзания смеси в цилиндре, поскольку оно влияет на вязкость массы и через нее на давление. Таким образом давление служит показателем процесса фризерования. На линии между насосами установлен вакуумметр, показывающий эффективность работы насоса второй ступени и всасывание воздуха, т.е. взбивание смеси.

В нижней части фризера рядом с аккумулятором расположен электродвигатель I, от которого приводятся оба насоса и мешалка II. Для мешалки требуется постоянная скорость. Насосы в целях обеспечения возможности регулирования работы фризера должны иметь фризер с переменной скоростью. Для этого предусмотрена система цепных передач и бесступенчатый вариатор V специальной конструкции.

На валу электродвигателя закреплены звездочки 1 и 4. Двухрядная звездочка 1 связана роликовыми цепями со звездочкой 2, которая насажена на вал и приводит во вращение мешалку, сообщая ей постоянную скорость.

Передача на насосы осуществляется следующим образом: ведущий вал вариатора 3 приводится от звездочки 5, связанной цепью со звездочкой 4 и вращается с постоянной скоростью. На валу 3 имеются два конических полушкива 6а и 6б. При помощи специального регулировочного механизма полушкив 6а может перемещаться вдоль вала, и расстояние между ним и вторым полушкивом увеличивается или уменьшается. Аналогичная пара полушкивов 7а и 7б, из которых один 7а может перемещаться вдоль вала, имеется на ведомом валу вариатора 8. Шкивы 6а-6б и 7а-7б связаны между собой клиновидным ремнем специальной конструкции 9 с колодками.

При сближении полушкивов 6а и 6б они вытесняют ремень, отодвигая его на вала 3, и поскольку длина ремня неизменна, она приближается к валу 8, раздвигая при этом полушкивы 7. Если полушкивы 6а и 6б раздвинуть, то пружина 10 приблизит полушкив 7а и вытеснит ремень, отодвинув его от вала 8, вследствие чего он приблизится к валу 3. Таким образом, при регулировании вариатора и изменении расстояния между полушкивами меняются рабочие диаметры шкивов ведущего и ведомого, передаточное число и число оборотов вала 8; на числе оборотов вала 3 регулировка вариатора не отражается.

Различные положения вариатора показаны на рис. 19б. В положении І расстояние между полушкивами 6а и 6б с одной стороны и 7а и 7б с другой - одинаково. Соответственно равны рабочие радиусы R₁ и R₂, и передаточное число вариатора равно 1: 1. Ведущий вал 3 и ведомый 8 вращается с одинаковым числом оборотов.

В положении ІІ полушкивами 6а и 6б раздвинуты регулятором скорости. Пружина сдвинула полушкивы 7, которые при этом вытолкнули ремень. У ведущего шкива рабочий радиус R₁ меньше, чем у ведомого R₂, и число оборотов ведомого вала 8 меньше, чем у ведущего 3.

В положении ІІІ полушкивы 6а и 6б сдвинуты. Вытесненный ими ремень раздвигает полушкивы 7а и 7б. Рабочий радиус R₁ получается больше R₂, и ведомый вал вращается быстрее ведущего.

С вала 8 вращение через связанные цепью звездочки 11 и 12 передается на вал насоса второй ступени 13. От этого вала при помощи цепи и пары звездочек 14, 15 получает вращение вал насоса первой ступени 16. Передаточное число пары 14 и 15 составляет 50, 15 и соответственно насос первой ступени делает в 3,33 раза меньше оборотов, чем насос второй ступени.

Вариаторный механизм при своей несложности дает возможность изменять скорость насосов и тем самым производительность фризера в довольно значительных пределах. При этом отношение скоростей насосов первой и второй ступени остается неизменным, независимо от регулирования их абсолютного числа оборотов.

Передвижение полушкива 6а по ведущему валу вариатора осуществляется вращением маховичка 17 регулятора скорости. Маховичок этот посажен на стержень 18, имеющий на своем конце нарезку. При вращении маховичка 17 стержень 18, вращаясь вместе с ним, ввинчивается во втулку стержня 19 или вывинчивается из нее. Тем самым меняется длина тяги, образуемой стержнями 18 и 19. Посредством рычага 20 это изменение предается полушкиву 6а, передвигая его по валу 3.

Регулирование вариатора допускается только при работе машины, так как может произойти заклинивание ремня и повреждение вариатора.

3.2 Холодильная система фризера ОФИ

Во фризере ОФИ аккумулятор расположен ниже рубашки (рис. 22). Подача холодильного агента осуществляется принудительным путем, в большинстве случаев при помощи инжектора. В жидкостной линии перед ПРВ 18, посредством которого осуществляется дросселирование холодильного агента и заполнение аккумулятора 14, устраивается ответвление. Часть жидкости высокого давления подводится по этому ответвлению к редукционному вентилю 1, дросселируется до давления (избыточного) 2-2,5 ат (т.е. выше давления в аккумуляторе), а затем поступает в инжектор 16, расположенный в нижней части аккумулятора. При выходе из сопла инжектора жидкость попадает в аккумулятор и его давление снижается до давления испарения. Устремляясь с большой скоростью вверх по трубе 3, инжекторная жидкость увлекает за собой жидкость из аккумулятора и подает ее в рубашку фризера, состоящую из двух концентрических полостей 5 и 7. Попав во внутреннюю полость 5, жидкий холодильный агент омывает стенку цилиндра и испаряется за счет тепла смеси. Пары холодильного агента и избыток жидкости стекают через переливные окна 6 во внешнюю полость рубашки, а затем по сливной трубе 10 - в аккумулятор.

Рис. 22. Холодильная схема фризера ОФИ:

а - общая; б - в рабочем положении фризера;

в- в нерабочем положении фризера;

1 - редукционный вентиль; 2 - трехходовой кран; 3 - подающая труба; 4 - аммиачный фильтр; 5 - внутренняя полость рубашки; 6 - переливное окно; 7 - внешняя полость рубашки; 8 - цилиндр; 9 - отбойная перегородка; 10 - сливная труба; 11 - бародросселирующий вентиль; 12 - предохранительный клапан; 13 - аммиачный манометр; 14 - аккумулятор;

15 - маслопусковой вентиль; 16 - инжектор; 17 - жидкостный запорный вентиль; 18 - поплавковый регулирующий вентиль; 19 - аммиачный мановакууметр; 20 - сливное окно.

Жидкость оседает в аккумуляторе, а пары по трубопроводу попадают во всасывающую линию. Принудительная циркуляция холодильного агента повышает интенсивность теплопередачи, однако при инжекторной подаче часть холодильного агента, поступающая в инжектор, оказывается вне контроля ПРВ, и при неправильном регулировании появляется некоторая опасность переполнения аккумулятора и попадание жидкости в газовую линию («залива» газовой линии). Указанный недостаток устраняется во фризерах, в которых инжектор заменен циркуляционным насосом, в то же время преимущества циркуляционной системы в таких фризерах сохраняются. Применение насоса значительно повышает интенсивность процесса и производительность фризера.

Особенности системы ОФИ заключаются в следующем.

В трубе подачи аммиака 3 имеется окно 20, перекрываемое трехходовым краном 2. При помощи этого крана возможно мгновенно освободить рубашку фризера от холодильного агента.

Если кран 2 повернуть в положение, показанное на рис. 23 в, то проходное сечение подающей трубы перекрывается и одновременно открывается окно 20. При этом труба 3 и внутренняя полость рубашки сообщаются со сливной трубой 10 и внешней полостью. При закрытом кране 2 жидкий аммиак не поступает в рубашку, оставшийся же в рубашке аммиак самотеком сливается в аккумулятор. Из внешней полости аммиак стекает, как и при открытом кране, непосредственно через трубу 10. В сливной трубе 10 устроена отбойная перегородка 9. Она отгораживает сливную трубу от газовой линии и предотвращает попадание жидкости в эту линию. Из внутренней полости рубашки аммиак через подающую трубу 3 и окно 20 также попадает в сливную трубу и стекает в аккумулятор.

Возможность мгновенного освобождения рубашки от холодильного агента имеет большое практическое значение. При работе фризера бывают случаи чрезмерного понижения температуры мороженого в цилиндре, что может повлечь за собой повреждение ножей и самого цилиндра. Это может произойти вследствие сильного понижения температуры кипения (например в результате какого-либо изменения режима работы холодильной установки) или перерыва поступления смеси во фризер (остановка или буксование насосов). Описанное устройство позволяет предотвратить подобные поломки простым поворотом рукоятки. Поскольку при этом рубашка полностью освобождается от жидкого холодильного агента, замораживание сразу же прекращается. Кроме того, предотвращается опасность повышения давления холодильного агента при остановке фризера и его мойке. На всасывающей линии фризера за аккумулятором установлен полуавтоматический бародросселирующий вентиль 11, посредством которого можно изменять давление аммиака в рубашке, а следовательно, и температуру его кипения и таким образом регулировать процесс замораживания.

Из описанного видно, что холодильная схема фризера отделена от общей системы с жидкостной стороны - регулятором давления после - ПРВ, с газовой стороны регулятором давления до себя - бародросселирующий вентилем. Для защиты этих вентилей от засорения предусмотрены фильтры 4. Отключение фризера от общей аммиачной системы, а также перекрывание отдельных участков схемы обеспечивается запорными вентилями. В сливной трубе 10, по которой влажные пары стекают в аккумулятор, устроена отбойная перегородка 9, отгораживающая сливную трубы от газовой линии и предотвращающая попадание жидкости в эту линию.

Масло спускают из нижней части аккумулятора через вентиль 15. Для контроля давления кипения аммиака предусмотрен мановакууметр 19, давления инжекции - манометр 13.

Мороженое из цилиндра вытесняется сплошной струей насосом второй ступени. Оно идет по выходному патрубку через открытый трехходовой продуктовый кран, преодолевая сопротивление пружины клапана противодавления.

Остановку и выключение фризера производят в следующем порядке. Прекращают подачу смеси в расходный бачок и переключают трехходовой запорный аммиачный кран в нерабочее положение. Затем закрывают запорные вентили на инжекторной линии перед поплавковым регулятором уровня.

Как только из фризера пойдет жидкая смесь, устанавливают в среднее положение и выключают электродвигатель. Закрывают главный жидкостный вентиль у фризера. После остановки фризер разбирают и моют.

Для защиты основных механизмов и рабочих деталей фризера от поломок в его конструкции предусмотрен ряд предохранительных устройств. Первое из них - сигнальное устройство, работающее следующим образом: по мере усиления заморозки повышается нагрузка мотора, а следовательно, и сила тока. По достижении определенной предельной силы тока срабатывает максимальное реле и включаются сигналы - лампочка, смонтированная на пусковом щитке фризера, и сирена, находящаяся в картере. По сигналу фризеровщик должен переключить трехходовой аммиачный кран для освобождения рубашки аммиака и прекращения замораживания. Максимальное реле обычно устанавливается обычно на нагрузку на 20% выше нормальной.

Вторым защитным устройством для мешалок, ножей и цилиндров является шпилька, посредством которой мешалка соединяется с приводным валом. При перемерзании мороженого и повышении нагрузки на мешалку и ножи шпилька срезается и мешалка останавливается.

Третьим видом защиты мешалок от повреждений является тепловое реле в цепи управления фризера, выключающее электродвигатель при его перегрузке.

Для защиты фризера от повышения давления аммиака имеется предохранительный клапан 12 (рис. 23), отрегулированный заводом - изготовителем на 8 ат. при повышении этого давления клапан открывается, и аммиачная система фризера соединяется с предохранительной линией, отводимой за пределы помещения. После снижения давления клапан автоматически закрывается. При эксплуатации фризера не допускается превышения давления аммиака (избыточного) выше 3 - 4 ат. [5]

3.3 Мешалка фризера ОФИ

Взбивающие механизмы во фризерах для мороженого предназначены для:

- очистки со стенок цилиндра намерзшего слоя своими острыми лезвиями;

- перемешивания смеси и воздуха;

- формирования мелкоячеистой пены;

- частичного сбивания жира и стабилизации пены. [13]

Закрытые устройства, вращающиеся с большой скоростью, зачастую производят более густой продукт, чем открытые, и используются во всех фризерах. Примечательно, что при производстве мороженого используются мешалки только скребкового типа, поскольку наряду с их основной функцией перемешивания, они должны срезать намерзающий слой со стенок цилиндра.

Во фризере ОФИ мешалка, занимающая около 80% объема цилиндра фризера, характеризующаяся большой скоростью вращения, дает мороженое с мелкими кристаллами льда. Это мороженое, как правило, достаточно плотное, с низкой скоростью плавления. Вместе с тем закрытый взбивающий механизм с малым кольцевым зазором между ним и стенкой цилиндра фризера ограничивает объем смеси в камере.

При увеличении диаметра цилиндра фризера и уменьшении места, занимаемого взбивающим механизмом, фризер становится менее чувствительным к изменениям в подаче хладагента. Зачастую смесь служит буфером для физических изменений в системе. Результатом буферного действия смеси является повышение постоянства температуры и взбитости, однако в таких фризерах мороженое по внешнему виду часто бывает влажным и быстро тает. Кроме того, кристаллы льда в мороженом, изготовленном при использовании открытого взбивающего механизма, бывают больше по размеру, так как больше среднее время нахождения смеси в цилиндре. [13]

Мешалка фризера ОФИ имеет более сложное устройство по сравнению с рядом фризеров отечественного производства.

Рис. 23. Мешалка ФНД:

1 - сальник; 2 - кольцо взбивателя; 3 - квадрат цапфы; 4 - цапфа взбивателя; 5 - палец цапфы; 6 - втулка внутренней лопасти; 7 - шпилька крепления ножа; 8 - прут взбивателя; 9 - внутренняя лопасть; 10 - окно корпуса; 11 - квадрат крепления внутренней лопасти; 12 - нож; 13 - наружный корпус; 14 - шейка корпуса; 15 - предохранительная шпилька; 16 - взбиватель

Мешалка (рис. 23) состоит из наружного корпуса 13 с окнами 10, внутренней лопасти треугольного сечения 9 и взбивателя 16. Корпус мешалки своей шейкой 14 скрепляется с приводным валом при помощи предохранительной шпильки 15 и таким образом приводится во вращение.

Ножи 12 надеваются на шпильки 7. Лопасть 9 связана с корпусом мешалки посредством квадрата 11. Таким образом, ножи и лопасть вращаются совместно с корпусом.

Взбиватель состоит из колец 2, соединенных между собой четырьмя прутьями 8, и цапфы 4 с пальцем на одном кольце и квадратом на другом. Квадрат 3 цапфы вставляется в соответствующее гнездо в диске передней крышки цилиндра и таким образом, при вращении корпуса и лопасти взбиватель остается неподвижным. Палец 5 цапфы входит во втулку 6 лопасти и служит для нее осью. При вращении мешалки лопасть отбрасывает смесь на прутья взбивателя. Для уплотнения шейки вала мешалки предусмотрен сальник, аналогичный описанному выше сальнику насоса.

Такое устройство мешалки, создавая сложное движение смеси в цилиндре интенсифицирует процесс взбивания. Это имеет значение при работе фризера на больших скоростях, при которых период пребывания смеси в цилиндре особенно мал. Как показали исследования фризера ОФК, в котором мешалка выполнена в виде ножевого вала, при работе на больших скоростях не удается получить достаточную взбитость. [5]

3.4 Эксплуатация и регулирование работы фризера ОФИ

Фризерование заключается в замораживании и взбивании смеси, поэтому регулирование работы фризера сводится к воздействию на эти элементы процесса.

Замораживание происходит в результате отдачи тепла аммиаку. Следовательно, степень замерзания зависит от температуры кипения аммиака и длительности нахождения смеси в тепловом контакте с ним.

На температуру кипения воздействуют при помощи бародросселирующего вентиля. Прикрывая этот вентиль и уменьшая его проходное сечение, повышают давление аммиака в системе перед вентилем и температуру кипения. Понизить температуру кипения можно, открывая бародросселирующий вентиль (понижение давления кипения при этом ограничивается величиной давления во всасывающей магистрали, ниже которого давление в системе фризера опуститься не может).

Чрезвычайно большое значение имеет теплопередающая поверхность цилиндров. Наружная поверхность стенки цилиндра, омываемая аммиаком, должна быть свободна от загрязнений. Даже незначительное отложение масла или воды на ней снижает теплопередачу через стенки цилиндра и отражается на работе фризера отрицательным образом. Аналогичное значение имеет эффективная работа ножей, т. к. от нее зависит состояние внутренней поверхности цилиндра, на которой намерзает смесь.

Изменение длительности воздействия на смесь достигается регулированием скорости насосов при помощи вариаторного механизма. Одновременно меняется и производительность фризера.

Понижение температуры кипения и уменьшении скорости насосов не только увеличивает степень замерзания смеси и твердость мороженого, но также повышает сопротивление, которое приходится преодолевать насосу второй ступени. При этом возрастает давление смеси в цилиндре фризера. Соответственно, повышение температуры кипения или ускорения работы насосов дает понижение давления смеси. Таким образом, давление смеси во фризере является косвенным показателем, характеризующим процесс фризерования. Для контроля этого показателя на линии между насосом второй ступени и цилиндром ставят манометр.

Регулирование второго элемента процесса фризерования - взбивания - на фризере ОФИ также возможно несколькими способами. Воздушный клапан, через который воздух засасывается насосом второй ступени, - пружинный и подается регулированию при помощи затяжной гайки. Для контроля степени подсоса воздуха на всасывающей линии насоса второй ступени ставят вакуумметр.

Другим средством воздействия на взбитость мороженого является регулирование давления смеси. Для изменения этого давления независимо от степени замораживания предусмотрен клапан противодавления, установленный в выходном патрубке фризера. При ввинчивании регулировочного винта пружина затягивается, и мороженому приходится преодолевать большее сопротивление, вследствие чего давление в цилиндре повышается. Соответственно повышается и взбитость.

Помимо этих средств, непосредственно влияющих на взбитость, можно пользоваться вариатором и бародросселирующим вентилем, воздействующими на степень замораживания. Понижение температуры мороженого повышает взбитость вследствие укрепления структуры стенок воздушных ячеек и возрастания давления смеси. Для повышения взбитости требуется открыть на большее сечение бародросселирующий вентиль или замедлить работу насосов. [5]

3.5 Модернизация конструкции фризера ОФИ

При анализе конструкции фризера ОФИ выявлен существенный недостаток - ручное регулирование работой насосов за счет применения общего электродвигателя. Для мешалки требуется постоянная скорость. Насосы в целях обеспечения возможности регулирования работы фризера должны иметь переменную скоростью. Для этого предусмотрена система цепных передач и бесступенчатый вариатор специальной конструкции. На его валу имеются два конических полушкива. При помощи специального регулировочного механизма полушкив может перемещаться вдоль вала, и расстояние между ним и вторым полушкивом увеличивается или уменьшается. Аналогичная пара полушкивов, из которых один может перемещаться вдоль вала, имеется на ведомом валу вариатора. Шкивы связаны между собой клиновидным ремнем специальной конструкции с колодками.

При сближении полушкивов и они вытесняют ремень, отодвигая его на вала, и поскольку длина ремня неизменна, она приближается к валу, раздвигая при этом полушкивы. Если полушкивы и раздвинуть, то пружина приблизит полушкив и вытеснит ремень, отодвинув его от вала, вследствие чего он приблизится к валу. Таким образом, при регулировании вариатора и изменении расстояния между полушкивами меняются рабочие диаметры шкивов ведущего и ведомого, передаточное число и число оборотов вала; на числе оборотов вала регулировка вариатора не отражается.

Данное устройство просто в использовании, однако требует ручного труда. Кроме того, надо учитывать, что функция насосов в данной фризерной установке заключается не только в простой подаче смеси из резервуара в цилиндр, но и в регулировании важнейших параметров фризерования - температуры кипения аммиакам и взбитости мороженого. Так, уменьшение скорости насосов увеличивается степень замерзания смеси. Вследствие этого, повышается сопротивление, которое необходимо преодолеть насосу второй ступени. При этом возрастает давление смеси в цилиндре. И кроме того, понижение температуры мороженого повышает взбитость вследствие укрепления структуры стенок воздушных ячеек и возрастания давления смеси. Поэтому важно, чтобы регулирование этих параметров было точным, быстрым и в наименьшей степени зависело от человеческого фактора.

Решением данной проблемы является применение дополнительного электродвигателя для насосов, не связанного с работой мешалки. Чтобы подобрать электродвигатели необходимо знать мощности мешалки и насосов. Приведем ниже схему фризера с предложенной модернизацией и рассчитаем необходимые мощности для работы мешалки и насосов.

Рис. 24. Схема модернизированной фризерной установки

Кроме того, предлагается заменить цепную передачу, передающую вращение от электродвигателя к мешалке на клиноременную, которая имеет ряд преимуществ перед цепной в данном случае: конструктивная простота, относительно малая стоимость, способность передавать мощность на значительные расстояния, плавность и бесшумность работы, предохранение механизмов от перегрузки за счёт упругих свойств ремня. Рассчитаем также клиноременную передачу.

3.5.1 Расчет и выбор взбивающего устройства

Исходные данные:

Плотность смеси _см=1092,46 кг/м³; вязкость смеси при температуре -5?С (температура выходящего мороженого из фризера) равна _с=3,7·10^-3 Па·с; частота вращения мешалки равна n = 9 c^-1; полезный объем мешалки равен V=3 л.

1. Выбор типа мешалки. Так как в смесь вводится значительное количество воздуха, требуется интенсивное перемешивание, необходимы значительные напряжения сдвига и циркуляция, что наилучшим образом достигается при помощи мешалки скребкового типа.

Исходя из объема аппарата выбираем мешалку по каталогу [4] с диаметром = 100 мм, длиной L = 1000 мм (полезная длина составляет l = 746 мм).

2. Расчет мощности перемешивания. Расчет мощности перемешивающих устройств сводится к определению мощности, расходуемой на перемешивание.

Определяем режим перемешивания:

где n - частота вращения мешалки, с^-1; - диаметр мешалки, мм; - плотность смеси, кг/м³; - вязкость смеси, Па·с.

После подстановки данных, получаем:

Следовательно, режим турбулентный. По критерию Рейнольдса находим значение критерия Эйлера, исходя из графической зависимости критерия Эйлера от критерия Рейнольдса и типа мешалки: Eu = 0,9 рис. 11.6 [8]. Из нижеприведенной формулы выражаем мощность N, кВт:

,

С учетом кинематических потерь в кинематической цепи определяют потребную мощность электродвигателя:

,

,

Здесь - к.п.д. элементов кинематической цепи, значения которых приведены в таблице 5.

Таблица 5 - К.п.д. кинематических элементов цепи

Элемент кинематической цепи	К.п.д.
Клиноременная передача	0,96
Подшипники качения (две пары)	0,992

Таким образом, подставляя исходные данные, находим потребную мощность:

кВт

По найденному значению мощности и заданной частоте вращения мешалки выбираем асинхронный электродвигатель общего назначения серии АИР ТУ 16-525.564-84 типа 160S8/727, у которого = 7,5 кВт, =727 мин^-1. Асинхронные трехфазные электродвигатели общего назначения имеют высокую перегрузочную способность, поэтому мощность выбранного электродвигателя может быть на 10…15% меньше потребной. [20]

3.5.2 Расчет клиноременной передачи

Рассчитаем клиноременную передачу, работающую в зоне с умеренным климатом. Мощность, частота вращения ведущего шкива и передаточное число соответственно равны N₁ =7,5 кВт, 750 мин^-1, u = 3,1.

1. Крутящий момент на быстроходном валу:

=9550Н· м.

Такому крутящему моменту удовлетворяет сечение В обычного ремня со стандартным диаметром ведущего шкива мм.

2. Рассчитываем геометрические параметры передачи.

Диаметр ведомого шкива мм. Применим стандартный шкив. Тогда согласно табл. 2.2 округляем полученный диаметр до 400 мм.

Уточняем передаточное число:

Отклонение от исходного входит в диапазон допустимых 4%.

Устанавливаем межосевое расстояние:

мм.

Расчетная длина находится по следующей формуле, мм:

Из таблицы 2.3. принимаем стандартную длину ремня 1800 мм. Уточняем межосевое расстояние по формуле:

мм

Рассчитанное межосевое расстояние находится в известных пределах: т.е. минимальное межосевое расстояние для удобства монтажа и снятия ремней:

0,55

а максимальное межосевое расстояние для создания условий подтягивания ремней при вытяжке:

мм

Угол обхвата ремнем малого шкива находим по формуле:

?,

что удовлетворяет требованию по минимальному углу обхвата ?

3. Скорость ремня:

м/с.

Мощность N₀, которую может передать один ремень при U = 1 (рис. 2.2, б) для скорости 4,9 м/с, равна 1,5 кВт.

4. Мощность, которую может передать один ремень в заданных условиях определяем по формуле:

,

где = 0,92 - коэффициент угла обхвата; - коэффициент длины ремня; -коэффициент передаточного числа; =0,9 - коэффициент режима нагрузки.

0,98 кВт.

5. Необходимое число ремней находим по формуле:

,

где мощность на ведущем шкиве передачи, кВт; - мощность, которую может передать один ремень в реальных условиях, - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между ремнями. Для выбора предварительно задаются числом ремней. Выбираем Z = 1, тогда =1

Окончательное Z = 8.

6. Сила предварительного натяжение одного ремня вычисляется по формуле:

,

где q= 0,18 кг/м для сечения В по табл. 2.3.

Н

7. Сила, действующая на вал, находится по формуле:

Н.

8. Приняв 2-й класс точности ремней, ресурс передачи вычисляем по формуле:

,

где 2500 ч - средний ресурс для промышленного оборудования (по ГОСТ 12184.2-89 для 2-го класса точности ремня); К₁ =1 - коэффициент режима нагрузки; К₂ =1 - коэффициент климатических условий для центральной зоны.

ч

9. Ширину шкива для сечения В и 8 ремней определяем по формуле:

мм.

Выбираем ремень сечения В с расчетной длиной 1800 мм, эксплуатируемый в районе с умеренным климатом: ремень В-1800 ГОСТ 1284.1-80.

3.5.2 Расчёт мощности насосной установки

Исходные данные:

Требуется перекачать за 1 час 350 кг смеси мороженого из расходного бачка с атмосферным давлением в цилиндр, в котором поддерживается избыточное давление, равное 0,5 МПа. Диаметр трубопровода 80 мм, длина 600 мм. На трубопроводе плавный отвода под углом 90?. Высота подъема жидкости h_c = 0,3 м, вязкость смеси мороженого при +6 ?С = 0,5·10^-4 Па·с. Число оборотов приводного вала равно =180 мин^-1. Требуется произвести расчет привода.

Рис. 25. Схема подачи смеси в цилиндр фризера

Определим расход смеси:

(м³/с).

Тогда скорость в трубопроводе находим как отношение:

,

(м/с).

Критерий Рейнольдса

,

.

Коэффициент гидравлического сопротивления для труб с небольшой коррозией определяем по рис. 4.21 [8], зная Re = 34944 и значение = 0,025.

В данной схеме подачи смеси в цилиндр присутствуют следующие виды местных сопротивлений: вход и выход из трубы, плавный поворот на 90 ?, внезапное расширение и внезапное сужение:

.

Потери напора в трубопроводе представляют собой сумму:

4937144,90 (Н/м²)

Принимаем КПД насоса = 0,65

Тогда мощность насоса

,

0,74 кВт.

С учетом кинематических потерь в кинематической цепи определяют потребную мощность электродвигателя насосов:

,

,

Здесь - к.п.д. элементов кинематической цепи, значения которых приведены в таблице 5.

Таблица 6 - К.п.д. кинематических элементов цепи

Элемент кинематической цепи	К.п.д.
Цилиндрическая передача	0,97
Муфта	0,98
Подшипники качения (шесть пар	0,996

Таким образом, подставляя исходные данные, находим потребную мощность:

кВт

На основании табл. 1.2 [20] предварительно примем передаточное число червячной передачи U _ц.п..=6. Частота вращения вала ориентировочно равна:

мин^-1

Из таблицы 1,3 [20] по = 0,87 и n = 1080 мин^-1 выбираем электродвигатель типа 80А4/2805, у которого =1,1 и = 1395 мин^-1.

Уточняем передаточные числа. Общее передаточное число привода:

,

Проводим разбивку по ступеням. Для соосного редуктора сначала определяют вспомогательный коэффициент:

Передаточное число быстроходной ступени:

Тогда передаточное число тихоходной ступени:

, что удовлетворяет требованию табл. 1.1 [20].

3.6 Тепловой расчет фризера

3.6.1 Расчет теплопритоков

Заданный температурный режим обработки смеси мороженого обеспечивается правильно выбранным оборудованием. Холодопроизводительность оборудования определяют тепловым расчетом.

Теплота во фризер поступает различными путями: со смесью при ее охлаждении Q₁, через наружную поверхность цилиндра фризера Q₂, эксплуатационные притоки (от работы электрических двигателей и т.д.) Q₃. Таким образом, теплоприток, который необходимо отвести при работе фризера, определяется как сумма отдельных теплопритоков и служит основанием для расчета и подбора системы охлаждения:

(1)

Исходные данные:

Смесь, содержащая 12% жира, 11% СОМО и 16% сахара; смесь поступает во фризер при температуре t_н = 6?С; смесь извлекается из фризера при температуре t_м = -5?С; удельная теплоемкость смеси равна 3,35 кДж/кг ?С; удельная теплоемкость полузамороженной смеси равна с=2,72кДж/кг ?С; скрытая теплота плавления воды равна 334,2 кДж/кг; в смеси содержится 60,7% воды; W = 0,607; точка замерзания смеси равна (криоскопическая температура)

t _к = -2,63?С;

1. Теплоприток, поступающий со смесью.

Количество тепла, которое должно быть отведено от смеси мороженого на стадии фризерования, зависит от состава смеси и от температуры, до которой она замораживается. Кроме этого, следует учитывать также теплопритоки из окружающей среды в теплообменные аппараты.

Выделяющуюся теплоту от смеси можно разделить на 3 вида: 1) физическая теплота жидкой смеси, 2) скрытая теплота воды при ее превращении в лед, 3) физическая теплота полутвердой «кашицы».

Рассчитаем процент вымороженной воды по формуле:

где - криоскопическая температура смеси, ?С; - температура извлечения мороженого из фризера ?С.

После подстановки исходных данных в формулу получим:

;

Физическая теплота жидкой смеси находится по формуле:

где - температура поступающей смеси во фризер ?С; - криоскопическая температура смеси, ?С; - удельная теплоемкость смеси, кДж/кг ?С.

Подставляя исходные данные в формулу, получаем:

кДж

Скрытая теплота образования льда находится по формуле:

где процент содержащейся и вымороженной воды в смеси соответственно.

кДж.

Физическая теплота полутвердой «кашицы» определяется по формуле:

где - криоскопическая температура смеси, ?С; - температура извлечения мороженого из фризера ?С; - удельная теплоемкость полузамороженной смеси, кДж/кг ?С.

Подставляя исходные данные, получаем:

кДж

Общая поглощенная энергия на кг смеси представляет собой сумму физической теплоты жидкой смеси, скрытой теплоты льдообразования и физической теплоты полутвердой «кашицы»:

кДж.

Таким образом, на 1 кг смеси, замороженной во фризере непрерывного действия, должно быть отведено 132,84 кДж энергии. Из полученных результатов видно, что основная составляющая охлаждения - это отвод скрытой теплоты образования льда, составляющей примерно 75% всей отводимой теплоты при фризеровании.

2. Теплопритоки через ограждения.

Определим теплопритоки из окружающей среды через поверхность цилиндра фризера Q₂ (кДж/кг), отнесенные в 1 кг мороженого:

где - площадь поверхности цилиндра фризера, м²; - коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке цилиндра, Вт/(м²·С?), = 10,4 Вт/(м²·С?) [7]; наружная расчетная температура воздуха, расчетная температура во фризере

кДж/кг.

3. Эксплуатационные теплопритоки.

Эксплуатационные теплопритоки ориентировочно принимают в размере 30% для мелких и средних холодильников и 10% для крупных от теплопритоков через теплопритоки через ограждения:

= (0,1 - 0,3)

= 0,3· 0,62 = 0,19 кДж/кг.

Согласно формуле (1), получаем теплоприток, образованный при фризеровании:

кДж/кг

При определении потребной холодопроизводительности компрессоров теплопритоки суммируют. Кроме того, учитывают потери в системе , которые составляют при непосредственном охлаждении 5-7% суммы теплопритоков. Холодопроизводительность компрессора (в Вт) определяют по формуле:

,

где - общий теплоприток, образующийся в процессе фризерования, - потери в системе при непосредственном охлаждении, коэффициент рабочего времени компрессора ()

кДж/кг.

По найденной холодопроизводительности кВт и температурному режиму работы хладагента подбирают компрессорное оборудование.

3.6.2 Расчет и подбор компрессора

Исходные данные:

Холодопроизводительность машины = 18,12 кВт; температура кипения аммиака ?С, температура конденсации ?С, температура преохлаждения ?С, температура всасывания ?С.

По заданному температурному режиму строится схема холодильной машины в S, T диаграмме.

По диаграмме определяем параметры узловых точек (см. приложение). Параметры узловых точек заносим в таблицу 5

Таблица 7 - Параметры узловых точек

Точка	Температура, ?С	Энтальпия, кДж/кг	Давление, , ат
1	-15	1663,43	2,5
1?	-10	1671,81	2,5
2	105	1910,64	12
2?	30	1717,9	12
3	30	557,24	12
3?	25	536,32	12
4	-15	351,96	2,5

Расчетом определяем следующие величины:

1. Удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг:

,

кДж/кг.

2. Массовая производительность компрессора, кг/с:

,

кг/с.

3. Объемная производительность компрессора, м³/с:

,

м³/с.

4. Объем, описываемый поршнем, м³/с:

,

где - коэффициент подачи, учитывающий объемные потери компрессора и определяемый по вышеуказанному рисунку в зависимости от степени сжатия . В данном случае степень сжатия равна отношению давления конденсации к давлению кипения, т.е. =, отсюда ?=0,55.

м³/с.

5. Удельная объемная холодопроизводительность в рабочих условиях:

,

кДж/м³

6. Пересчет холодопроизводительности с рабочей на стандартную производят с помощью уравнений:

В данном случае температурный режим холодильной машины не отличается от стандартного режима, поэтому кВт.

7. Адиабатическая мощность, кВт:

,

кВт.

8. Индикаторная мощность, кВт:

,

где - индикаторный коэффициент полезного действия, =0,79… 0,84.

кВт.

9. Мощность, кВт:

,

где - удельное давление трения, = 55 кН/м²;

кВт.

10. Эффективная мощность, кВт:

,

кВт.

11. Отдадим предпочтение марке компрессора со встроенным электродвигателем. Тогда мощность на валу электродвигателя найдем по формуле:

,

где =0,99 - к.п.д. подшипников; - к.п.д. электродвигателя, =0,8.

кВт.

При подборе электродвигателя принимается запас мощности (10-12%). [14]

По найденным значениям кВт, кВт и м ³/с подбираем бессальниковый компрессор 2ФУБС12 со стандартными значениями холодопроизводительности 21,5 кВт, м³/с, кВт. [22]

3.6.2 Расчет и подбор конденсатора

Конденсатор подбирают по площади теплопередающей поверхности F, .

где Q - тепловая нагрузка на конденсатор, кВт:

кВт

К - коэффициент теплопередачи для горизонтальных кожухотрубных аммиачных конденсаторов, К = 800; - средняя разность между температурами холодильного агента и охлаждающей средой, ?С, = 9 ?С табл. 10 [7].

Объемный расход воды в конденсаторе при условии, что вся теплота в конденсаторе отводится водой, определяется по формуле

где - расход воды в конденсаторе, м³/с; Q - суммарный тепловой поток в конденсаторе, кВт; - удельная теплоемкость воды, = 4,186 кДж/кг·К; - плотность воды, = 1000 кг/м³; - разность температур воды в конденсаторе на выходе и входе, принимают 5 - 7 °С.

м³/с.

По каталогу выбираем конденсатор КТР₂-3 с площадью охлаждения 2,7 . [7]

3.8 Расчет линейной скорости замораживания смеси, намерзающей на внутренней поверхности цилиндра

Определение толщины намерзающего слоя смеси и линейной скорости ее замораживания в цилиндрах фризеров непрерывного и периодического действия играет существенную роль в тепловом расчете фризеров, поскольку от перечисленных показателей зависит ряд конструктивных и технологических параметров. Рассчитаем толщину и линейную скорость замораживания смеси для фризера непрерывного действия и фризера периодического действия, тем самым сравним эти показатели. Сначала произведем расчет для фризера непрерывного действия ОФИ.

Исходные данные:

Смесь, содержащая 12% жира, 11% СОМО и 16% сахара; смесь поступает во фризер при температуре = 6?С; смесь извлекается из фризера при температуре t_м = -5?С; в смеси содержится 60,7% воды, W_с = 0,607; плотность смеси ? =1092,46 кг/м³; взбитость смеси равна 60%; абсолютное давление смеси в цилиндра фризера р₁= 0,5 МПа; атмосферное давление р= 0,1 МПа; производительность фризера составляет 350 кг/с или 0,097 кг/с; частота вращения мешалки фризера n= 9 c^-1; длина охлаждаемой части l = 0,746 м и внутренний диаметр цилиндра d=0,1 м; число ножей z= 2.