Высшее образование
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
жүктеу/скачать 4.17 Mb. Pdf көрінісі
|
ГЛАВА 12 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ 12.1. Тепловой расчет процесса охлаждения В задачу теплового расчета входит определение продолжительности охлаждения продуктов и количества теплоты, отводимого от них в процессе охлаждения. Продолжительность охлаждения — основа расчета количества теплоты, отводимой от продуктов в процессе охлаждения, оценки эффективности работы холодильной камеры, оборудования и др. Она зависит от вида и параметров охлаждающей среды, размеров и теплофизических характеристик охлаждаемых продуктов. Наибольшей продолжительностью характеризуются процессы охлаждения продуктов в воздушной среде, наименьшей — в вакууме. Продолжительность охлаждения продуктов, имеющих правильную геометрическую форму или близкую к ней, определяют, пользуясь номограммами, выражающими графическую зависимость безразмерной температуры от критериев Фурье и Био для середины пластины, оси цилиндра и центра шара. Безразмерная температура Θ = (t – t 0 ) / (t H – t 0 ), (50) где t, t H — соответственно текущая и начальная температуры продукта, °С; t 0 — температура охлаждающей среды, 0 С; t= f (х, τ). (51) 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. жүктеу/скачать 4.17 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|