Решение. 1) Средняя температура молока

1) Средняя температура молока

°С.

Теплофизические свойства молока:

ρ_м = 1008 кг/м³ – плотность молока;

λ_м = 0,52 Вт/(м °С) – теплопроводность молока;

С_м = 3850 Дж/(кг °С) – удельная теплоемкость;

ν_м = 6,7 · 10^-7 м²/с – кинематическая вязкость;

Рr_м = 5.

2) Тепловой поток

Q_τ = G_мC_м(t¢¢_м – t¢_м) = .

3) Конечная температура воды

.

Примем G_в = 2,5 · G_м =2,5 · 2000 = 5000 кг/ч.

Тогда

t¢¢_в = 95 – =87,65°С,

где 4190 = С_в – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг °С) (соответствует температуре t_в > 75°С).

4) Средняя температура воды

°С.

Теплофизические свойства воды:

ρ_в = 964 кг/м³;

λ_в = 0,68 Вт/(м °С);

ν_в = 0,312 · 10^–6 м²/с;

Р_rв = 1,93.

5) Скорость движения молока и воды

υ_м = ;

υ_м = = 0,943 м/с;

υ_в = ;

υ_в = = 2,606 м/с.

6) Критерий Рейнольдса

Re_м = ;

Re_м = .

7) Критерий Нуссельта

Nи_м = 0,021 · Re_м ^0,8 Р_rм^0,43 · 1,05 = 0,021 · 16890^0,8 · 5^0,43· 1,05 = 106;

Nи_в = 0,021 Re_м ^0,8 Р_rм^0,43 0,95 = 0,021 · 66820^0,8 · 1,93^0,43 · 0,95 = 192.

8) Коэффициенты теплоотдачи

α_м = Вт/(м²°С);

α_в = Вт/(м²°С).

9) Коэффициент теплопередачи

к = Вт/(м²°С).

10) Средний температурный напор

Δt_мах = t¢¢_в – t¢_м = 87,65 – 55 = 32,65; Δt_мin = t¢_в – t¢¢_м = 95 - 75 = 20;

Δt_ср ≈ ; Δt_ср = .

11) Площадь поверхности теплообменника

F =

12) Общая длина теплообменника

l = м.

13) Количество и длина труб.

Принимая количество труб z = 6 длина каждой трубы составит

l₁ = .