Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Холодильное технологическое оборудование. Учебное пособие.pdf
121
концентрации ионов, даже если ионизатор будет работать круглосуточно.
Рис. 44. Стационарный озонатор:
1 – заземляющая клемма; 2 – направляющая потока; 3 – корпус; 4 – устройство
ввода обрабатываемой среды; 5 – устройство ввода высокого напряжения;
6 – электрод малого радиуса кривизны; 7 – электрод–пластина; 8 – устройство
вывода обрабатываемой среды.
Нормы СНИП представлены ниже.
Нормы СНИП № 2152–80 на содержание отрицательных аэроионов
в воздухе производственных и общественных помещений: необхо-
димый минимум 600 ионов/см
ионов/см
3
, допустимый максимум 50000 ионов/см3
Места определения
концентрации
Воздух помещений с работаю-
3
, оптимальный уровень 3000–5000
Концентрация отрицательных
аэроионов в 1 см
3
воздуха
до 50000
щим прибором
Воздух городских квартир 50–100
Воздух городских улиц 100–500
Лесной и морской воздух 1000–5000
Воздух горных курортов 5000–10000
Характеристики прибора позволяют использовать его без
каких–либо ограничений в профилактических целях. Рекомендуемое время работы в течение суток не менее 4–5 часов. Допускается круглосуточное включение.
122
Увлажнительные устройства необходимы для регулирования относительной влажности.
Автоматическое увлажнительное устройство предназначено для разбрызгивания и подачи мелкодисперсных частиц воды от 2 до 6 кг/ч в грузовой объем камеры хранения.
Основным элементом ротационного влагораспылителя является плексигласовый сосуд, в котором с помощью поплавкового регулятора поддерживается постоянный уровень воды (рис.
45). В сос
торый вращается электродвигателем мощностью 0,18 кВт и частотой вращения 46,5 с
уд помещается конус с разбрызгивающим диском, ко-
-1
.
Рис. 45. Ротационный влагораспылитель автоматического
увлажнительного устройства с механическим распылителем воды:
1 – конус; 2 – разбрызгивающий диск; 3 – распылитель; 4 – электродвигатель;
5 – вентилятор; 6 – диффузор; 7 – кабель; 8 – кольцо; 9 – втулка; 10 – опорное
кольцо; 11 – стойка; 12 – плексигласовый сосуд; 13 – поплавковый регулятор
Под действием центробежной силы вода через корпус попадает на диск, с которого с большой скоростью отбрасывается
на распылитель и превращается в водяную пыль. Вентилятором
эта мелкодисперсная влага подается в камеру.
Таким образом, увеличение влажности в помещении, где
работает влагораспылитель, происходит очень быстро и точно.
К недостаткам можно отнести то, что вода мо
жет замерз-
нуть при работе влагораспылителя в низкотемпературной каме-
ре. Для предотвращения замерзания воды необходимо теплоизолировать трубопровод и проложить внутри гибкий ТЭН.
Достоинствами влагораспылителя являются: малые габаритные размеры, высокая точность регулирования, небольшие
энергозатраты, простота монтажа.
123
124
Варианты заданий для расчетов
Изучение курса предусматривает выполнение контрольной работы на тему: «Расчет скороморозильного аппарата для
замораживания пищевых продуктов». Выбор варианта контрольной работы основан на шифре зачетной книжки и осуществляется по трем последним цифрам (ℓ , m, n).
Производительность аппарата (кг/ч) G = n
При n = 0 или 1 вид продукта клубника, n = 2 или 3 – черешня, n = 4 или 5 – птица, n = 6 или 7 – рыба, n = 8 или 9 –
пельмени.
Вид аппарата выбирается в зависимости от вида продукта:
если клубника или черешня, то – флюидизационный, если птица
– замораживание в жидком хладоносителе (CaCl
воздушный конвейерный, если пельмени – криогенный аппарат
с распылением жидкого азота.
Начальная температура продукта t
Конечная температура продукта t
ℓ – четная, то t
= –20 ºС, если ℓ – нечетная, то t
2
Температура охлаждающей среды t
= 30–2 m, ºС.
1
выбирается по ℓ (если
2
c
Например, если последние три цифры шифра зачетной
книжки 4, 5, 6, то
производительность аппарата, кг/ч, G = 6
вид продукта – рыба;
вид аппарата – воздушный конвейерный;
начальная температура продукта t
конечная температура продукта t
температура охлаждающей среды t
= 30–2 ⋅ 5 = 20 ºС;
1
= –20 ºС;
2
c
Температуру охлаждающей среды для скороморозильного
аппарата с распылением жидкого азота в грузовой отсек взять из
примера расчета.
⋅50+500.
), если рыба –
2
= –18 ºС).
2
= t2 – 12 ºС.
⋅50+500 = 800;
= –20 – 12 = –32 ºС.
125
Флюидизационный морозильный аппарат
Флюидизационный аппарат для замораживания черешни
имеет производительность G = 1000 кг/ч = 0,278 кг/с. Температура воздуха на входе в грузовой отсек аппарата t
чальная температура продукта t
= 10 ºС, а конечная t2 = –18 ºС.
1
Принципиальная схема флюидизационного морозильного
аппарата представлена на рис. 46.
= –30 ºС, на-
в
Рис. 46. Принципиальная схема
флюидизационного морозильного аппарата:
1 – оребренные секции воздухоохладителя; 2 – изолированный контур аппара-
та, 3 – сетчатый конвейер; 4 – замораживаемый продукт; 5 – всасывающий
воздуховод; 6 – центробежный вентилятор; 7 – нагнетательный воздуховод
При расчете флюидизационного морозильного аппарата
требуется определить: оптимальную скорость движения воздуха
=+=
+=gедgG
W
r
ν
126
в грузовом отсеке; коэффициент теплоотдачи от площади поверхности продукта; теплоприток от продукта при его замораживании; площадь поверхности решетки и ее размеры; объем и
массу циркулирующего воздуха; продолжительность замораживания продукта в аппарате; вместимость и габаритные размеры
морозильного аппарата; тепловую нагрузку на воздухоохладитель; площадь поверхности воздухоохладителя и его конструктивные размеры; аэродинамическое сопротивление возду
ха в
циркуляционном кольце; мощность электродвигателей вентиляторов. Кроме того, необходимо определить производительность
этого аппарата в случае замораживания в нем сливы и скорость
движения конвейера.
Оптимальную скорость движения воздуха в грузовом от-
секе флюидизационного аппарата
W
м/с, определяют следу-
опт,
ющим образом:
(15)
71,36,5951,125,2951,125,2
,
где G
опт
– масса единичного продукта, г (для черешни Gед = 5,6 г)
ед
(см. приложение 6, с. 199).
Для устойчивой работы флюидизационного аппарата
должно быть выполнено условие:
W
чальная скорость флюидизации, м/с;
'
<W
кp
oпт
"
W
– скорость, при кото-
кp
< W
"
, где W'кp – на-
кp
рой возможен унос продукта из аппарата, м/с.
Значения этих скоростей определяют в зависимости от
числа Архимеда по формуле:
W
'
кр
в
⋅=
d
э
A
22,51400
+
Ar
,
где
ν
– кинематическая вязкость воздуха, м2/с (при tв = –30 °C,
в
ν
= 10,8⋅10-6 м2/с); dэ – диаметр сферической части продукта, м
в
(для черешни массой G
= 5,6 г dэ = 0,022 м) (см. приложение 2
ед
и 6 соответственно на с. 194, 199).
−
−
В
127
Число Архимеда определяют по формуле:
gd
ρ
Ar
=
прэ
,
2
ρυ
в
в
где g – ускорение свободного падения, м/с
соответственно продукта (для черешни
приложение 6, с. 199) и воздуха (при t
2
; ρпр, ρ
ρ
= 1030 кг/м3) (см.
пр
= –30 ºС, ρв = 453 кг/м3)
в
– плотность
в
(см. приложение 2, с. 194).
Тогда
3
⋅⋅
1030
0220819
Ar
=
⎛
⎜
⎝
,,
2
−
6
⎞
×
10810
⋅
4531
,,
⎟
⎠
8
⋅=
10356
,,
6
108,10
'
W /35,2
кр
⋅
=
⋅
022,0
8
⋅
1035,6
=
8
⋅+
1035,622,51400
см
,
υ
''
кр
в
d
э
W =
Ar
⋅=
+
=
6,018
Ar
6
⋅
108,10
×
022,0
8
1035,6
⋅
8
1035,66,018
⋅+
см
Оптимальная скорость движения воздуха в грузовом отсеке аппарата, найденная по зависимости (15), гарантирует устойчивую работу флюидизационного морозильного аппарата.
Коэффициент теплоотдачи от площади поверхности продукта к воздуху определяют из соотношения:
./59,20
0,5
0,62 ReNu =⋅
или
ad
э
λ
в
W
=
62,0
опт
ν
d
э
,
5,0
5,05,0
(16)
⋅
откуда
()(
)
[
]
()(
=+−
+××++
128
λ
α
В
62,0 КмВт
d
э
5,0
W
опт
5,0
5,0
ν
в
0220,0
62,0
022,0
⋅=⋅⋅=
5,0
⎛
⎜
⎝
5,0
71,3
−
108,10
⋅
=
5,0
6
⎞
⎟
⎠
2
)
/(9,53
.
Теплоприток от продукта при его замораживании можно
найти из зависимости:
ttCGQ −++−=
кр
ω
tCLW
кр
23102
,
t
где С
, С – удельная теплоемкость продукта соответственно ох-
0
лажденного (для черешни С
продукта (для черешни С
начала замерзания соков в продукте, ºС (для черешни t
= 3640 Дж/(кг·К)) и замороженного
0
= 1880 Дж/(кг·К)); tкр – температура
3
= –2,57
кр
ºС); W – относительное содержание воды в продукте, доли единицы (для черешни W = 0,830) (см. приложение 5, с. 198);
ω –
относительное количество вымороженной воды, доли единицы
(для черешни
ω = 0,670).
Тогда
Q
=
2
=
[]
.72574
Вт
)
1857,21880670,0830,033500057,2103640278,0
Площадь поверхности решетки
F м ,
== ≈
р
wct
2
ρΔ 3,71 1,453 1013 2,4
опт в в
в
72574
⋅⋅⋅
5,5
2
где
Δt
– температура нагрева воздуха во флюидизационном
в
слое (в грузовом отсеке аппарата); ориентировочно составляет
Δt
от 1 до 3 ºС (принимаем Δtв = 2,4 ºС).
в
Проектируем флюидизационный аппарат универсальным,
т. е. для замораживания продуктов как в кипящем (флюидизированном) слое, так и в плотных слоях. С этой целью поддерживающая решетка выполняется в виде непрерывной конвейерной
м
H
=
=⋅⋅=⋅⋅=
F
Н
ρ
=⋅=
F
=⋅=⋅=вPвV
129
ленты, изготовленной из плетеной сетки с ячейками размером
3х3 мм, выполненной из нержавеющей стали.
Ширину конвейерной ленты принимаем 0,8 м, тогда длина
F
p
55
L 96
p
В
,
===
80
,
р
.м,
Высоту неподвижного слоя продукта на решетке ориентировочно примем как
04,0
0
.
Тогда масса продукта на решетке, кг,
,
G
пр
0
н
p
8,1406405,504,0
где ρ
– насыпная плотность продукта, кг/м3 (для черешни ρн =
н
640 кг/м
3
) (см. приложение 6, с 199).
Объем циркулирующего воздуха, м
3
/с,
V
в
w
опт
p
(17)
.4,2071,35,5=⋅
Масса циркулирующего воздуха, кг/с,
.
G
в
64,29453,14,20
При расчете флюидизационного аппарата должно быть
выполнено равенство:
пр
Q
в
(18)
где Q
, Q
– теплоприток от площади поверхности находящего-
пр
в
QQ ==
2
,
ся на решетке продукта и от замораживаемого воздухом продукта соответственно, Вт.
м
=⋅⋅=Δ
=
Δ
−=+−=Δ+
=
tвtвt
130
Теплоприток от площади поверхности находящегося на
решетке продукта, Вт,
QΔα=
пр
F
пр
,mt
где F
находящихся на решетке, м
– площадь поверхности сферических частиц продукта,
пр
2
; Δtm – средняя логарифмическая
разность между температурами продукта и воздуха, ºС.
Площадь поверхности сферических частиц продукта, находящихся на решетке,
6
G
F=
пр
пр
ρ d
⋅⋅
пр э
⋅
6140,8
==
1030 0,022
37,28
2
.
Теплоприток от замораживаемого воздухом продукта, Вт,
G
Q
в
вtвСв
.
720614,2101364,29
Продукт (t
прерывно отводится из него (t
= 10 ºС) непрерывно вводится в аппарат и не-
1
= –18 ºС). Интенсивное переме-
2
шивание частиц продукта в замораживаемом слое приводит к
выравниванию температур отдельных частиц. С достаточной
для инженерных расчетов точностью можно принять, что температура продукта постоянна по всему объему и равна температуре выходящего из аппарата продукта.
Средняя логарифмическая разность между температурами
продукта и воздуха, ºС,
t
ln
в
=
tt
−
12
в
tt
−
22
в
=Δ
t
m
ln
4,2
3018
+−
+−
76,10
=
6,2718
,
где
.
в
12
6,274,230
Тогда