Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Холодильное технологическое оборудование. Учебное пособие.pdf
ρ
=
)()
з
G
141
=
сл
G
сл
,
τ
сл
где G
– вместимость аппарата при замораживании в нем сливы,
сл
кг; τ – продолжительность замораживания сливы, с.
Вместимость аппарата при замораживании в нем сливы
следующая:
G Н F
сл p н
0
0,045 5,5 615 152,2 ,
=⋅⋅=
кг
где Н0 – высота насыпного слоя сливы на поддерживающей решетке, м (Н
(для сливы ρ
= 0,045 м); ρн – насыпная плотность продукта, кг/м3
0
= 615 кг/м3).
н
Продолжительность замораживания сливы определяют по
формуле (19) (см. с. 132).
Удельное количество теплоты, отводимое от 1 кг продукта
при замораживании, для сливы составит следующее:
3680 10 1,7 335000 0,857 0,827 2380 1, 7 18 319278 .q' Дж/кг
=++⋅⋅+−+=
(
Коэффициент теплоотдачи от площади поверхности продукта к воздуху находят из зависимости (16) (см. с. 127), принимая, что эквивалентный диаметр сливы d
/
равен 0,031 м.
э
Полагаем, что скорость движения воздуха в грузовом отсеке аппарата при замораживании в нем сливы не изменяется
= 3,7l м/c).
(W
опт
Тогда
5,0
α
0217,0
5,0
031,0
71,3
⋅
()
⋅
5,0
6
−
108,10
2
./4,4562,0'
КмВт==
Продолжительность замораживания сливы
⋅
1040319278
τ
сл
()
⋅
+−
8,287,1
031,0
6
031,0
⎛
⎜
⋅
⎝
1
⎞
+
718,14
==
⎟
4,45
⎠
.1679
с
Производительность аппарата при замораживании в нем
сливы следующая:
'
G кг/с
сл
Скорость движения конвейера (м/мин) определяют по
формуле:
L
W
p
к
τ
сл
142
152,2
==
1679
9,6
1679
0,091 .
247,0/0041,0
==== см
.
()(
F
143
Аппарат для замораживания в жидком хладоносителе
упакованной в пленку птицы
Аппарат для замораживания в жидком хладоносителе упакованной в пленку птицы (кур) имеет производительность G =
600 кг/ч = 0,167 кг/с. Начальная температура продукта t
а конечная t
Средняя температура хладоносителя t
= –18 ºC.
2
= –30 ºC. В качест-
s
ве хладоносителя используют водный раствор хлористого кальция, концентрация которого ξ = 27,5 %. Конструктивно аппарат
выполнен с орошением птицы на верхней ветви конвейера и ее
погружением на нижней.
Принципиальная схема аппарата для замораживания в
жидком хладоносителе упакованной в пленку птицы представлена на рис. 48.
При расчете аппарата требуется определить; продолжительность замораж
ивания птицы, вместимость аппарата и его
габаритные размеры, тепловую нагрузку на испаритель, массовый расход циркулирующего хладоносителя, теплопередающую
площадь поверхности испарителя.
При расчете продолжительности замораживания птицы
учитывают дополнительное термическое сопротивление упаковки. В качестве упаковки использована полиэтиленовая пленка толщиной δ
= 0,001 м и теплопроводностью λ = 0,2 Вт/(м⋅К).
Удельное количество теплоты, отводимой от 1 кг продукта (птицы) при его замораживании, составит следующее:
3310 6 2,5 335000 0,74 0,76 1550 18 2,5
=++⋅⋅+ −=
3
240564q Дж/кг.
=
При определении эквивалентного диаметра птицы полагают, что отношение
140−
.
V
пр
пр
= м
= 6 ºC,
1
)
144
144
Рис. 48. Принципиальная схема аппарата замораживания в жидком хладоносителе
упакованной в пленку птицы:
1 – ванна с хладоносителем; 2 – насос для заполнения гидрозатворов; 3 – гидрозатвор разгрузочного устройства;
4, 6 – выталкиватели; 5 – гидрозатвор загрузочного устройства; 7 – гребенка с форсунками; 8 – трубопровод подачи
хладоносителя к гребенке с форсунками; 9 – грузовой конвейер; 10 – испаритель; 11 – трубопровод подачи хладоносителя
в ванну; 12 – циркуляционный насос
V
⋅
⋅
s
−
s
145
Тогда эквивалентный диаметр птицы определяем по формуле:
6
пр
d ==
=
э
F
пр
6
40
.15,0
м
Из-за отсутствия экспериментальных данных, определяющих коэффициент теплоотдачи при орошении тел сложной
формы, а также учитывая, что скорость стекания пленки жидкости по поверхности продукта (птицы) существенно превышает
скорость движения хладоносителя в аппарате, расчет коэффициента теплоотдачи будет проведен для худших условий (погружения птицы в жидкий хладоноситель).
Среднюю скорость движения хладоносителя в ванне аппарата (скор
ость фильтрации) W
примем равной 0,07 м/с.
Ф
Для условий теплообмена при замораживании птицы в
5
хладоносителе (GrPr >10
) справедливо уравнение подобия вида:
43,01,033,0
⋅⋅= CrNu
.PrRe15,0
Число Рейнольдса для условий замораживания птицы при
ее погружении в жидкий хладоноситель с учетом порозности
продукта (ε = 0,5)
d
W
Re =
=
=
νε
⋅
s
э
ф
15,007,0
⋅
6
−
106,135,0
⋅⋅
,1544
что соответствует ламинарному режиму, для которого число
Грасгофа определяется зависимостью:
3
β
T
gd
Δ
э
Cr
=
,
2
υ
где β – коэффициент объемного расширения хладоносителя,
равный
11
= К
T
−
1
1
=
243
30273
.
(
)
⋅
=
м
Для ориентировочной оценки влияния естественной конвекции на теплообмен примем в первом приближении ΔT = 10 К.
Тогда
=Cr
()
Число Прандтля Рr = 95,5 для хладоносителя при темпера-
= –30 ºC.
туре t
s
Число Нуссельта
()
154415,0 =⋅=Nu
Коэффициент теплоотдачи от поверхности птицы к хладоносителю определяют из зависимости, аналогичной зависимости (15) (см. с. 126), если теплопроводность хладоносителя
= –30 ºC; λs = 0,492 Вт/(м⋅К).
при t
s
α
Тогда продолжительность замораживания птицы
240564 1050 0,15 0,15 1 0,0001
τ c
=⋅ +=
Вместимость аппарата
Объем птицы в аппарате
⋅
2,5 30 6 4 1,32 191,6 0,2
−+ ⋅
33,0
=
0,167 7688 1281 .G кг
V
== =
n
146
3
10
15,081,9
⋅⋅
2
6
−
106,13243
⋅
1,0
7
10737,0
492,041,58
15,0
⎡⎤
⎢⎥
⎣⎦
G 1281
ρ
n
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
⋅=
1050
()
/6,191
1, 2 2 .
.710737,0
⋅=
43,0
5,95
2
.
КмВт=
41,58
7688 .
.
В
g
м
′
−
⋅
147
Ширину конвейерной ленты аппарата Вл примем равной
0,5 м. При однорядном расположении птицы на ленте шириной
0,5 м разместится четыре тушки (n
Перегородки на конвейерной ленте имеют высоту h
и укреплены с шагом S
= 0,12 м.
п
= 4).
п
= 0,15 м
п
Тогда объем одной секции (кармана)
3
V=Sh
nn л
c
=⋅⋅=
.0,12 0,15 0,5 0, 009
м
Объем, занятый тушками птицы в одной секции,
3
′
V =⋅=⋅=
n
n
υ
пп
,00456,000114,04
м
где υ
– объем одной тушки птицы, величина которой составля-
n
ет следующее:
υ =
п
1, 2
п
==
1050
ρ
пр
0,00114
,
3
где gп – масса одной тушки птицы, кг (для кур gп = 1,2 кг).
Действительная порозность продукта в ванне аппарата
V
V
п
c
=
ε
∂
=
V
c
00456,0009,0
−
009,0
=
.493,0
Расхождение с принятой ранее порозностью продукта
(0,5) составляет менее 1,5 %, что вполне допустимо. Длина конвейера аппарата
Gs
′
L= м
к
ng
1281 0,12
п
==
41,2
п
п
⋅
32 .
С учетом работы верхней и нижней ветвей конвейера длина его активной рабочей части
м
м
м
з
ВаВ
=⋅+⋅+=+
+
δ
δ
м
DаH=⋅++⋅+=+
+
δ
)()
В
В
=
В
L
к
148
′
L
32
к
===
16 .
22
Длина аппарата L
толщины теплоизоляции δ
регородки h
следующая:
п
с учетом вспомогательных элементов,
a
, диаметра барабана Db и высоты пе-
и
+ + = + +⋅ +⋅ =
L=L +D h δ
а b пи
к
2 2 16 0, 2 2 0,15 2 0,1 16, 7 .
Ширина аппарата с учетом ширины ленты конвейера В
бокового зазора δ
будет следующей:
з
л
=
л
и
.72,01,0201,025,022
Высоту аппарата с учетом вспомогательных элементов
определяем как
+=
b
h
h
п
тр
и
,85,01,0215,015,022,022
где hтр – высота распределительной трубы с форсунками, м
= 0,15 м).
(h
тр
Тепловую нагрузку на испаритель находят по формуле,
аналогичной формуле (20) (см. с. 133).
Теплоприток через ограждения аппарата
0,4 2 16,7 0,72 2 16,7 0,85 2 0,72 0,85 30 30 1288 .Q
(
1
т=⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅⋅+=
Теплоприток от продукта
0,167 240564 4017 .Q
2
⋅=
т
Эксплуатационные теплопритоки принимаем в размере
10 % от Q
:
2
0,1 40174 4017 .Q
4
т=⋅ =
В
⋅
−
−
149
Тогда тепловая нагрузка на испаритель будет следующей:
1288 40174 4017 45479Q
0
т.=+ + =
Массовый расход циркулирующего хладоносителя
Q
0
GΔ=
s
C
парате хладоносителя Δt
= 2742 Дж/(кг⋅К), тогда
С
s
. Принимаем, что температура нагреваемого в ап-
t
s
s
= 4 ºC, а теплоемкость при ts = –30 ºС
s
45479
G кг/с
==
s
2742 4
4,15 .
Теплопередающую площадь поверхности испарителя определяют по формуле:
Q
0
FΔ=
и
К
,
t
m
и
а среднюю логарифмическую разность температур Δt
пературе кипения t
нельного испарителя k
= –40 ºС и коэффициенте теплопередачи па-
0
= 300 Вт/(м2⋅К) как
и
(28 32)
Δ= =
tC
m
−+
28 40
ln
32 40
+
9,86
+
o
.
Тогда
45479
F м
==
u
300 9,86
⋅
15,4 .
2
Подбираем испаритель 20ИП с теплопередающей площадью поверхности 20 м
2
.
при тем-
m
150
Воздушный конвейерный морозильный аппарат
Воздушный конвейерный морозильный аппарат для замораживания рыбы в блок–формах имеет производительность G =
1000 кг/ч = 0,278 кг/с. Скорость движения воздуха в аппарате
грузового отсека W = 6 м/c. Средняя температура воздуха в аппарате t
нечная t
зильного аппарата приведена на рис. 49.
= –30 ºС, начальная температура рыбы t1 = 20 ºC, а ко-
c
= –20 ºC.
2
Принципиальная схема воздушного конвейерного моро-
Рис. 49. Принципиальная схема
воздушного конвейерного морозильного аппарата:
1 – узел разгрузки и загрузки; 2 – паровой ящик; 3 – блок–форма;
4 – изолированный корпус аппарата; 5 – осевые вентиляторы;
6 – оребренные секции воздухоохладителя; 7 – грузовой конвейер