94
Критерий Био, характеризующий эффективность теплообмена поверхности продукта
с охлаждающей средой, рассчитывается по уравнению
Bi =
α
l / λ, (52)
где α — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности продукта охлаждающей среде,
Вт/(м
2
• К);
l— половина толщины продукта, м;
λ — коэффициент теплопроводности
продукта, Вт/(м · К).
Коэффициент теплопроводности продукта определяют по таблице (см. табл. 3), а
коэффициент теплоотдачи — из критериальных зависимостей теплообмена при
вынужденном и естественном движении охлаждающей среды у поверхности продукта.
Приближенно коэффициент теплоотдачи от продукта к
воздуху находят из
зависимости Юргенса:
α = 1,16 (5,3 + 3,6
v), (53)
где
v — скорость движения воздуха у поверхности продукта, м/с.
Для приближенных расчетов коэффициент теплоотдачи от продукта к жидкой среде
при естественной конвекции можно принять равным 200 — 230 Вт/(м
2
·
К), при скорости
движения жидкости 0,5 м/с - 1000 Вт/(м
2
·
К).
По полученным значениям безразмерной температуры и критерия Bi из номограммы
для пластины, цилиндра или шара (см. приложение 2) определяют точку пересечения
соответствующих прямых. Из полученной точки опускают перпендикуляр на ось абсцисс и
находят значение критерия
Фурье Fo, или безразмерное время
Fo =
а τ / l
2
, (54)
где
а — коэффициент температуропроводности продукта, м
2
/с;
τ — продолжительность
охлаждения, с;
l — половина толщины продукта, м.
Отсюда продолжительность охлаждения
τ =
Fo l
2
/a. (55)
Коэффициент температуропроводности продукта а в формуле находят по таблицам
теплофизических характеристик. В приближенных расчетах его можно принять равным 1,25
· 10
-7
м
2
/с.
Количество теплоты, отводимой при охлаждении,
можно определить, пользуясь
выражением
Q = G c
o
(t
H
– t
K
) (56)
Или
Q =
G (i
H
– i
K
), (57)
где
G — масса продукта, кг;
с
0
—
удельная теплоемкость продув та, кДж/(кг • К);
i
н
-
i
к
—
разность удельных энтальпий продукта при его начальной и конечной температурах, кДж/кг.
При охлаждении продуктов воздухом необходимо учитывать, что часть теплоты
отводится вследствие испарения влаги с их поверхности, т.е.
конвективный теплообмен
сочетается с испарительным. Причем теплота, отводимая вследствие испарения влаги, может
составлять до 50 % общего количества теплоты в зависимости от температуры воздуха и
свойств охлаждаемых продуктов.
Испарение влаги с поверхности продуктов значительно уменьшается при наличии
естественного защитного слоя или упаковки.
95
При медленном охлаждении продуктов количество теплоты, отводимой от мяса,
птицы, рыбы и др., увеличивается за
счет биохимических процессов, происходящих в
продукте на начальной стадии созревания. В этом случае общая формула количества
теплоты, отводимой от продукта, с учетом его внутренних тепловыделений и теплового
эффекта испарения имеет следующий вид:
Q =
G [c
o
(t
H
– t
K
) +
q
BH
+ g(L
K
- L
И
)]; (58)
где
G — масса продукта, кг;
t
H
- t
K
—
разность начальной и конечной температур продукта;
q
ВН
—
внутреннее тепловыделение единицы массы продукта в
процессе всего охлаждения,
Дж/кг;
g — удельное количество испарившейся воды;
L
K
- L
И
—
удельная теплота
конденсации и испарения с единицы массы продукта, Дж/кг.
Достарыңызбен бөлісу: