2. Розв’язання задач

У теплообмінних апаратах холодильних установок вирішальну роль відіграють два види теплообміну: теплопровідність і конвекція. Теплообмінні апарати служать для передачі тепла від теплового середовища до холодного через розподільну стінку. Матеріали, з яких виготовлено теплообмінні апарати, добре передають тепло.

Розглянемо теплопередачу через однорідну плоску стінку.

Рис. 5. Однорідна плоска стінка

По один бік стінки розташовано тепле середовище (рідина, пара, газ) з температурою t\, по другий - холодне з температурою t₂.

Тепловий потік спрямований від теплого середовища до холодного. Теплопередача через стінку поділяється на три процеси:

а) конвективний теплообмін між теплим середовищем і стінкою;

б) теплопровідність крізь стінку;

в) конвективний теплообмін без поверхні стінки до навколишнього середовища

Порівнюючи результати, бачимо, що забруднення теплопередавальної поверхні маслом і водяним каменем знищує коефіцієнт теплопередачі.

Задача 1

Визначити кількість тепла, переданого воді від холодильного агента, якщо площа конденсатора дорівнює F= 2,5 м², стінка латунна товщиною 2,5 мм, температура конденсації +25 °С, температура води +18 °С, коефіцієнт тепловіддачі з боку аміака а\ = 6000 Вт/м² * °С, коефіцієнт тепловіддачі з боку води а-і = 4000 Вт/м² • °С.

Задача 2

Враховуючи дані попередньої задачі, визначити кількість тепла, переданого воді від холодильного агента, якщо теплопередавальна поверхня з боку аміака вкрита маслом, товщина шару 5 =0,15 мм, з боку води теплопередавальна поверхня пофарбована, товщина шару 5 = 0,5 мм.

4. Вивчення типів і улаштування апаратів для охолодження, заморожування і розморожування продуктів

Через невелику кількість охолоджуваного чи розморожуваного продукту використовують найпростіші апарати й пристрої.

В умовах централізованого виробництва охолоджених і заморожених кулінарних виробів використовують спеціалізовані апарати для охолодження та заморожування періодичної і безперервної дії.

Залежно від виду продукту, який піддають охолодженню та замороженню, розрізняють апарати для рідких, твердих продуктів та продуктів у вигляді плазми.

Серед безперервної дії для охолодження рідини використовують зрошувальні охолоджувачі.

Вода.

Рис. 1. Зрошувальний теплообмінний апарат: 1 - розподільний жолоб; 2 - труби; 3 - калачі; 4 - приймальний жолоб

Вони мають просту будову. Гаряча вода надходить у приймальний жолоб і тонкою цівкою рухається по горизонтально розміщених трубках.

Охолоджений продукт збирається у відведеному жолобі та спрямовується для подальшого використання або на переробку. Холодоагент рухається всередині трубок знизу вгору. Необхідною умовою успішної роботи зрошувальних охолоджувачів є ламінарний рух плівки продукту. При турбулентному русі продукту можливе його розбризкування.

На підприємствах харчування використовують також трубчасті й пластинчасті охолоджувачі.

Будова трубчастих і пластинчастих охолоджувачів принципово не відрізняється від пристроїв аналогічних апаратів, призначених для нагрівання.

Рис. 3. Трубчастий теплообмінний апарат:

1 - корпус апарата; 2 - труби;

З - патрубок для входу холодильного агента; 4 - патрубок для виходу рідини, що охолоджується; 5 - верхня покришка; 6-8 - трубні решітки; 7 - патрубок для виходу

Рис. 2. Пластинчастий теплообмінний апарат:

1 - пластини; 2 - вихід рідини, що охолоджується; З - вхід холодильного агента; 4 - вхід рідини, що охолоджується;

5- вихід холодильного агента

Рис.4. Схема фризера:

1 - корпус; 2 - хвостовик; 3 - горизонтальний вал; 4 - конічна зубчаста передача; 5 - вертикальний вал; б - зливний кран; 7,9 - фланець; 8 - пальці; 10 - скребки; 11 - мішалка; 12 - внутрішній бачок;

13 - ізоляція (пінопласт); 14 - зовнішній бак; 15 - покришка; 16, 17 - кільця; 18 - відкидні болти

Специфічними теплообмінними апаратами, призначеними для охолодження і часткового заморожування в'язких продуктів при виробництві морозива, € так звані морожениці та фризери.

Морожениці являють собою апарат періодичної дії невеликої продуктивності. Тривалість обробки однієї партії морозива при температурі льодо-соляної суміші 20 °С - близько 15 хв.

Серед фризерів розрізняють апарати періодичної та безперервної дії. Принцип роботи фризера полягає в наступному.

Рис. 5. Схема фризера періодичної дії:

І - завантажувальна лійка; 2 - мішалка з ніжками; З - циліндр;

4 - мішалка-збивач; 5 - оболонка; 6 - розвантажувальна задвижка

У спеціальну оболонку надходить холодоагент (розсіл, рідкий аміак або хладон). Суміш морозива чи щербету надходить у циліндр, усередині якого розміщені мішалка з відкидними ножами та мішалка-збивач, що обертаються назустріч один одному. Інтенсивне перемішування суміші сприяє насиченню її повітрям. На внутрішній поверхні циліндра утворюється тонкий шар, який зрізається ножами. Готова суміш після 12 - 15 хв збивання вивантажується із фризера. Співвідношення об'єму до і після збивання має становити 1 : 2, тобто кількість повітря в суміші за об'ємом повинна дорівнювати об'єму продукту.

Рис. б. Схема льодогенератора:

1 - патрубок для входу холодоагенту; 2 - оболонка; 3 - корпус апарата;

4 — ніж; 5 - патрубок для входу води; 6 — трубки з форсунками для розбризкування води;

7 - патрубок для виходу холодоагента; 8 - бункер для вивантаження лускатого льоду; 9 - рама

На фризерах продукт охолоджується до температури 5 - 6 °С. У процесі обробки суміші з неї виморожується до 40% вологи. Розміри кришталиків льоду не повинні перевищувати 10-20 мм, інакше вони будуть відчуватися на смак.

На підприємствах харчування для різних цілей використовують харчовий лід. Його виготовляють шляхом заморожування води у спеціальних апаратах, що називають льодо­генераторами.

Апарат працює так: у оболонку апарата надходить холодоагент. На внутрішній поверхні корпусу розбризкується вода. Плівка, що утворюється, зрізається ножем. Ніж і трубка з форсунками для розбризкування води обертаються з однаковою частотою, оскільки вони насаджені на сталеву раму.

Апарати для охолодження та замороження твердих продуктів розподіляють за видом холодоносія на повітряні, рідинні та газорідинні, а також за видом продукту з холодоносієм.

Саме тому всі апарати, що мають безпосередню межу розподілу з холодоносієм, називають контактними. Безконтактні апарати являють собою пристрої, де продукт або кулінарний виріб не має безпосереднього контакту з холодоносієм. У цьому випадку холодоносій охолоджує перетинку, на якій безпосередньо розміщено продукт.

До контактних апаратів можна віднести холодильні шафи (рис. 7). Завдяки вентилятору в шафі створюється інтенсивна циркуляція повітря, яке охолоджує продукт.

Рис. 7. Схема холодильної шафи: