5.3. Задание на проектирование и пример расчета (Расчёт температуры в термическом центре охлаждаемого продукта)
Выбор варианта для выполнения контрольной работы основан на цифре студента указанной в зачетной книжке. Если шифр четырёхзначный, то первая цифра не учитывается. Если шифр двух или однозначный, то добавляются нули перед цифрой, чтобы получить трёхзначную цифру.
Например: для шифра 057 выбор данных будет:
продукт -- свинина; физическая модель -- цилиндр; характерный размер -- 2R = 0,03 м; продолжительность охлаждения -- τ =50мин.; температура продукта начальная -- t н=14 С; температура охлаждающей среды -- ts= 1С; вид охлаждающей среды -- воздух.
Исходные данные к задаче
Цифры шифра |
Цифра шифра |
||||||
Последняя |
Вторая |
Первая |
|||||
Продукт* |
Продолжительность охлаждения, τ, мин
|
Температура продукта начальная, tн, °C |
Температура среды, ts, °C |
Вид охлаждающей среды |
|||
Вид |
Физическая модель |
Характерный размер** 2R, м |
|||||
0 |
Говядина |
Пластина |
0,04 |
25 |
14 |
1 |
Воздух |
1 |
Рыба |
Цилиндр |
0,05 |
30 |
15 |
2 |
Воздух |
2 |
Яблоко |
Сфера |
0,06 |
35 |
16 |
3 |
Воздух |
3 |
Свинина |
Пластина |
0,05 |
40 |
17 |
0 |
Вода |
4 |
Помидор |
Сфера |
0,06 |
45 |
18 |
1 |
Раствор CaCl2 |
5 |
Клубника |
Сфера |
0,03 |
50 |
19 |
2 |
Воздух |
6 |
Морковь |
Цилиндр |
0,04 |
55 |
20 |
3 |
Воздух |
7 |
Свинина |
Цилиндр |
0,03 |
60 |
21 |
0 |
Раствор CaCl2 |
8 |
Картофель |
Пластина |
0,04 |
50 |
22 |
1 |
Вода |
9 |
Птица |
Пластина |
0,04 |
40 |
23 |
0 |
Раствор CaCl2 |
Примечания: * - допускается, что продукт не имеет упаковку независимо от свойств (вида) охлаждающей среды;
** - величина характерного размера (2R) соответствует для пластины полной её толщине, для цилиндра и сферы – диаметру.
Теплофизические характеристики пищевых продуктов.
Наименование, продукта |
Влагосодержание, W, % |
Криоскопическая температура, tкр, °C |
Плотность, ρ, кг/м³
|
Теплоёмкость Сох, кДж / (кг ·К) |
Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/( м ·К ) |
Говядина |
62…80 |
-1,7 |
960…1070 |
0,94…3,52 |
0,48…0,5 |
Свинина |
48…55 |
-1,7 |
900…1030 |
2,01…2,26 |
0,46…0,49 |
Птица |
69…74 |
-1,8 |
980…1070 |
3,13…3,3 |
0,41…0,51 |
Рыба |
62…82 |
-2,2 |
950…1070 |
2,76…3,6 |
0,35…0,56 |
Картофель |
78 |
-1,2 |
920…1020 |
3,43…3,68 |
0,58 |
Томаты |
94…95 |
-0,9 |
940…1064 |
3,98…4,05 |
0,51…0,57 |
Яблоки |
84.1 |
-1,5 |
804…889 |
3,64…3,85 |
0,49…0,6 |
Клубника |
89,9 |
-0,9 |
840…900 |
3,85 |
0,48 |
Морковь |
78…89 |
-1,6 |
970…1035 |
3,77 |
0,46 |
Расчёты следует выполнять в следующей последовательности.
Определяют температуропроводность продукта:
а = λох / ( Сох · ρ ) , м²/с,
где λох – коэффициент теплопроводности продукта, Вт / (м · к);
сох – теплоёмкость продукта, кДж / (кг · К);
ρ – плотность продукта, кг/м³.
Рассчитывается критерий Био:
Bi = (α · R) / λох,
где α – коэффициент теплоотдачи между продуктом и охлаждающей средой, Вт/( м² ·К ), выбирается в зависимости от условий теплообмена;
R – половина величины характерного размера (толщины, диаметра) продукта, м.
Рассчитывается критерий Фурье:
F0 = (аох · τ) / R².
По номограмме находят значение величины безразмерной температуры с учётом конкретной физической модели.
Подставив в выражение
= ( tк – ts ) / ( tM – ts ),
известные значения ts, tM, определяют tк.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЕРМСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Российский государственный торгово-экономический университет»
Факультет ______________________________
Кафедра высшей и прикладной математики
Курсовая работа по дисциплине
ТЕПЛОТЕХНИКА
вариант №__
Выполнил Студент группы ________ |
|
Ф.И.О. |
Проверил
|
Ф.И.О. |
Пермь, 2013