Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
34. Теплообмен при охлаждении пищевых продуктов.
Охлаждение объекта не имеющего внутреннего источника теплоты, не испаряющего и не поглощающего влагу с поверхности и имеющего постоянный коэффициент теплообмена и постоянную разность температур между охлаждающей средой и поверхностью продукта (условия простого теплообмена) можно посчитать тремя путями:
Первый путь основан на законе Фурье, по которому рассчитывается количество теплоты, передаваемой из внутренних слоев к поверхности за счет теплопроводности продукта.
-λdt/dx = α∆t; ‘-‘ указывает на направление теплового потока из продукта (dt/dx – температурный градиент), α – к-т теплоотдачи на поверхности продукта (Вт/м2*К), λ – коэффициент теплопроводности (Вт/м*К), ∆t – разность температур между поверхностью продукта и охлаждаемой средой.
Второй путь основан на законе Ньютона – Рихмана, по которому рассчитывается количество теплоты, отводимое с поверхности продукта охлаждающей средой за счет коэффициента теплопередачи.
Q0 = F/G ατохл(tпр-tохл.среды), где Q0 – отводимая теплота (Дж), F – суммарная поверхность (м2), G – масса тела (кг), α – коэффициент теплоотдачи на поверхности продукта, τохл - время охлаждения (с), tпр-tохл.среды – разность температур поверхности продукта и охлаждающей среды. Закон Ньютона - Рихмана использую также и для того, чтобы вычислить именно продолжительность процесса охлаждения
τохл = QG/Fα(tпр-tохл.среды)
Третий путь – расчет количества теплоты, отводимого от объекта, на основании теплофизических параметров объекта.
Q0общ = G[c0(tн-tск)+qвн+g(Lк-Lи)]
qвн – удельное количество теплоты, выделяемое внутри продукта источниками тепла (Дж/кг), g – усушка (%), Lк – скрытая теплота конденсации (Дж/кг), Lи – скрытая теплота испарения влаги с поверхности продукта., с0 – кДж/(кг*К) – удельная теплоёмкость продукта до охлаждения
Теплообмен между охлаждаемым продуктом и внешней средой сопровождается испарением влаги с поверхности продукта. При пониженной влажности воздуха охлаждение протекает быстрее в результате усиленного испарения влаги. Однако при этом происходит нежелательная усушка продукта. Влажность воздуха при охлаждении не должна вызывать сильной усушки продукта и в то же время не создавать благоприятных условий для развития микроорганизмов. Чем ниже температура охлаждения, тем выше может быть влажность воздуха и тем меньше будет усушка продукта.
При охлаждении в воздухе теплообмен между поверхностью охлаждаемого продукта и охлаждающей средой совершается за счет конвекции, лучеиспускания и испарения.
Количество теплоты, отбираемое от воздуха и расходуемое на испарение влаги в единицу времени, будет равно
Q = α F(tB – tп), (72)
где α — коэффициент теплоотдачи между продуктом и воздухом, Вт/(м2 · К); F — площадь поверхности продуктов, м2.
Количество влаги, испарившейся из продукта в единицу времени, кг/с,
Wи = βF (pn – φpв). (73)
Она оседает на батареях охлаждения, причем
Wи = βб Fб (φpв - рб). (74)
где β, βб — соответственно коэффициенты испарения и конденсации водяного пара, кг/(м2*с*Па); Fб — площадь поверхности охлаждающих приборов, м2; рп, рб — давление водяных паров соответственно на поверхности продукта, батареи, Па; рв — давление насыщенных паров воздуха, Па; φ — относительная влажность воздуха.
Количество теплоты, затраченной на испарение, и количество испарившейся влаги связаны соотношением Wи = Q/rn, где rп — удельная теплота парообразования (сублимации), кДж/кг.
По закону Льюиса при испарении (сублимации) или конденсации (десублимации) α/β = const. Преобразовав уравнения (43) и (74), получим
αF/(αбFб) = А(φ рв – pб) / (tB - tn), (75)
где αб— коэффициент теплоотдачи между воздухом и поверхностью охлаждающей батареи; А — постоянный коэффициент.
Анализ уравнения (75) показывает, что при данных F, α, tB, tn уменьшения усушки (φрв – pб) можно добиться, увеличивая αбFб, т. е. увеличивая поверхность охлаждающих приборов или коэффициент теплоотдачи αб.
Математическое описание тепло- и массообменных процессов усложняется при учете лучистого теплообмена между продуктом, батареями охлаждения и стенками камеры, а также внутренних тепловых потоков, возникающих в результате колебания температуры воздуха в камере хранения.