2. Расчёты теплофизических параметров веществ

1. Плотность

Плотность – масса единицы объема вещества, кг/м³:

где т – масса вещества, кг;

V – объем вещества, м³.

Плотность жидкостей, содержащих сухие вещества (сахарного сиропа, фруктового сока, молока с сахаром и др.) при температуре 20°C, (в кг/м³):

(2.1)

где В – содержание сухих веществ, % при температуре t °C.

Для бинарной суспензии, состоящей из воды и твердой фазы, плотность (в кг/м³):

(2.2)

где – массовая доля твердой фазы и суспензии;

и – плотности твердой фазы и воды, кг/м³.

Плотность бинарных суспензий в (кг/м³) можно рассчитать по формуле:

, (2.3)

где – объемная доля твердой фазы в суспензии,

(2.4)

Плотность томатопродуктов (в кг/м³):

(2.5)

где В – содержание сухих веществ, %;

t – температура продукта °C,

Зависимость между плотностями жидкости при различных температурах выражается формулой:

(2.6)

где и – плотности жидкости при температурах и , кг/м³;

– коэффициент объемного расширения жидкости.

При известной плотности водной суспензии и плотности твердой фазы массовую концентрацию суспензии х_с (в %) рассчитывают по формуле:

. (2.7)

Плотность ( кг/м³) газа или пара при температуре Т (°К) и давлении р (Па) на основании уравнения Клапейрона рассчитывают по формуле:

(2.8)

где R – газовая постоянная, Дж/(кг∙К), приложение 2, табл. П.2.11.;

Плотность смеси газов или паров определяется по формуле, ( кг/м³):

(2.9)

где – объемные доли компонентов газовой или паровой смеси;

– плотности смеси и соответствующих компонентов, кг/м³.

Объемную массу свободно насыпанного зернистого материала (кг/м³) можно рассчитать по плотности твердых частиц и порозности слоя:

. (2.10)

Для свободно насыпанных материалов, состоящих из неоднородных по форме частиц, = 0,38 ÷ 0,42.

2. Динамическая вязкость

Динамическую вязкость суспензий и эмульсий определяют в зависимости от вязкости внешней среды и объемной концентрации находящихся в них частиц.

Для суспензий с объемным содержанием твердой фазы % динамическая вязкость ( Па∙с):

(2.11)

При >10% в этой формуле вместо 2_,5 принимают 4,5.

Для соков, сиропов и сгущенного молока при 20° С динамическая вязкость _, (мПа∙с), составит:

, (2.12)

где В – концентрация сухих веществ, %.

Для натурального молока динамическая вязкость при 20° С, (мПа∙с), будет:

; (2.13)

при температуре, отличающейся от 20° С:

. (2.14)

Для растворов сахарозы при концентрации 15<B<65% сухих веществ и при t<70°С, динамическая вязкость , (Па∙с), будет:

(2.15)

где

Для высококонцентрированных растворов сахарозы (утфелей) содержащих кристаллы, динамическая вязкость определяется из выражения:

(2.16)

где – динамическая вязкость утфеля, Па∙с;

– динамическая вязкость межкристального раствора при данной температуре, Па∙с;

– содержание кристаллов в утфеле, %;

В – содержание сухих веществ в утфеле, %.

Для растительного масла при температуре t°C:

(2.17)

Динамическая вязкость томатопродуктов ( Па∙с):

(2.18)

где В – содержание сухих веществ в продукте, %;

t – температура продукта, °С.

Динамическая вязкость насыщенного пара ( Па∙с):

(2.19)

где – плотность насыщенного пара, кг/м³.