Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Холодильное технологическое оборудование. Учебное пособие.pdf
71
Отдельной подгруппой можно выделить люлечные аппараты типа РОСТОК-МЛ для закалки мороженого в вафельных
стаканчиках, рассчитанные на холодильную обработку стандартных порций мороженого массой до 100 г (после фризера) в
течение 30 минут.
Аппарат, представленный на рис. 26, используют для замораживания овощей (зеленого горошка, кубиков моркови),
фруктов (ломтиков яблок), ягод (клубники, смородины) и других прод
уктов. Продукт после мойки подается в загрузочный
механизм, имеющий вибрирующую решетку для удаления воды.
Здесь продукт подсушивается, что предотвращает его смерзание, и далее
– попадает в первую зону аппарата, где подморажи-
вается во флюидизационном слое.
Рис. 26. Аппарат флюидизационный:
1 – теплоизоляционное ограждение; 2 – перфорированный поддон; 3 – сетчатая
лента конвейера; 4 – воздухоохладитель; 5 – осевой вентилятор; 6 – центро-
бежный вентилятор; 7 – щит управления
Приобретя достаточную механическую прочность, продукт поступает во вторую зону, в которой домораживается в
плотном слое на сетчатой ленте конвейера, после чего выводится из аппарата. Скорость движения конвейеров первой и второй
72
зоны может независимо изменяться, обеспечивая замораживание продуктов с разной толщиной и начальной температурой.
Каждая зона имеет автономную систему подачи воздуха. В зоне
подмораживания осевые вентиляторы подают воздух через секции испарителя снизу на продукт. Пройдя слой продукта, воздух
возвращается на всасывающую сторону вентиляторов.
Аппарат с орошаемым воздухоохладителем (рис. 27) представляет соб
ой изолированный контур с поддоном, воздухоохладителем, вентиляторами, каплеотделителями, теплообменником и реконцентратором этиленгликоля.
Рис. 27. Флюидизационный морозильный аппарат
большой производительности с орошаемым воздухоохладителем:
1 – изолированный контур; 2 – поддоны с перфорированным дном; 3 – возду-
хоохладители; 4
ленгликоля; 7
8
– трубопровод для возврата этиленгликоля в поддон; 9 – теплообменник;
– вентиль; 11 – трубопровод для подачи этиленгликоля в концентратор;
10
12 – поддон с раствором этиленгликоля; 13
– вентиляторы; 5 – каплеотделители; 6 – реконцентратор эти-
– паровой змеевик для выпаривания воды из этиленгликоля;
– циркуляционный насос;
– оросительная гребенка
14
Орошение воздухоохладителя этиленгликолем исключает
образование снеговой шубы на его теплопередающей поверхности и создает условия для длительной и эффективной работы
аппарата. Раствор этиленгликоля для орошения воздухоохладителя циркуляционным насосом забирается из поддона под перфорированным дном и направляется к оросительной гребенке.
73
Поглощая из циркулирующего через воздухоохладитель
воздуха влагу, раствор этиленгликоля деконцентрируется, и для
восстановления концентрации часть его направляется в реконцентратор. Пройдя через теплообменник, концентрированный раствор вновь сливается в поддон. Проходящий с большой скоростью
воздух захватывает капельки этиленгликоля. Попадание капелек
ядовитого раствора в грузовой отсек аппарата предотвращается
каплеотделителями, установленными после воздухоохладителя.
Орошение возду
хоохладителя раствором этиленгликоля,
хотя и упрощает конструкцию аппарата и его автоматизацию,
однако связано с необходимостью расхода энергии на работу
реконцентратора и циркуляционного насоса.
В аппаратах с промежуточной средой, состоящей из манной крупы, соли и сахара, можно замораживать крупные куски
мяса, цыплят, вторые блюда, томаты, абрикосы, дыни.
Аппарат (рис. 28) состоит из изолированного контура,
сетча
того транспортера, специальных окон (шлюзов) для загрузки и разгрузки продуктов, центробежных вентиляторов,
гладкотрубной змеевиковой батареи и воздухоохладителей.
Рис. 28. Флюидизационный морозильный аппарат
с промежуточной средой:
1 – перфорированный воздуховод; 2 – гладкотрубная змеевиковая батарея;
3
– транспортеры; 4 – окна; 5 - воздухоохладитель; 6 – промежуточная среда;
– центробежный вентилятор; 8 – изолированный контур
7
Через окно загрузки продукт попадает на сетчатый транспортер аппарата. Проходя через промежуточную среду, взвешенную в воздухе (высота флюидизированного слоя 400
–500 мм),
+
=
74
продукт быстро замораживается и через окно разгрузки удаляется из аппарата. Если продукт не упакован, то он направляется
для расфасовки и упаковки.
Движение воздуха в аппарате создается центробежными
вентиляторами, которые через перфорированные воздуховоды
направляют его в грузовой отсек аппарата.
Охлаждение промежуточной среды производится гладкотрубной змеевиковой батареей, расположенной под конвейером.
Воздухоохладители, которые работают при пон
иженной
температуре кипения холодильного агента (для этой цели в схеме холодильной установки можно предусмотреть эжекторы),
расположены в верхней части аппарата. Проходя через воздухоохладители, воздух переохлаждается. Охлаждение воздуха до
температуры ниже, чем температура смеси, исключает прилипание частиц к поверхности продукта и их унос из аппарата.
Аппараты с промеж
уточной средой универсальны, ком-
пактны, малоэнергоемки.
Техническая характеристика флюидизационных морозильных аппаратов, выпускаемых ОАО «Гран» (г. Волжск) приведена в табл. 6.
Основы расчета флюидизационных аппаратов. Для
расчетов этих аппаратов необходимо знать или задать его производительность, температуру воздуха, начальную и конечную
температуры продукта.
В результате расчета необходимо определить оптимальную скорость воздуха в грузовом отсеке аппарата; коэффициент
теплоотдачи от поверхности продукта; теплоприток от продукта; площадь решетки и ориентировочные размеры аппарата;
объем и массу движущегося воздуха, продолжительность замораживания прод
укта в аппарате; аэродинамическое сопротивле-
ние флюидизационного слоя продукта и решетки.
Оптимальную скорость движения воздуха в грузовом отсеке флюидизационного аппарата определяют по формуле:
,
gGw l95,125,2
едопт
υ
75
где w
отсеке флюидизационного аппарата, м/с; G
– оптимальная скорость движения воздуха в грузовом
опт
– масса единичного
ед
продукта, г.
Таблица 6
Техническая характеристика
флюидизационных морозильных аппаратов
Технические характеристики
Производительность по зелeному горошку, кг/ч
Температура воздуха в ка-
АСМФ-
200
200
АСМФ-
300
АСМФ-
600
АСМФ-
1000
300 600 1000
–30…–34
мере, °С
Температура продукта, °С:
начальная
конечная
Время замораживания,
+20
–18
8–25
минут
Холодопотребление, кВт 26 38 76 130
Установленная мощность
12 14 27 40
без нагревателя оттайки испарителей, кВт
Хладагент R22
Рекомендуемый тип агрегата АКК-
30В
АКК-40В АКК-
80В
АКК-
120В
Для устойчивой работы флюидизационного аппарата
должно быть выполнено условие:
w′
кр
< w
< w′′кр,
опт
где w′
– начальная скорость флюидизации, м/с;
кр
в
′
w
⋅=
кр
d
э
Ar
22,51400 +
,
Ar
где Аr
– критерий Архимеда;
ρ
где g
– ускорение свободного падения, м/с
дукта, кг/м
3
; w′′кр – критическая скорость флюидизации или ско-
Ar
76
gd
=
прэ
2
ρυ
вв
,
2
; ρ – плотность про-
рость, при которой возможен унос частиц продукта из слоя, м/с:
υ
в
′′
w
кр
d
э
Ar
⋅=
.
Ar
6,018 +
Если в аппарате предполагается замораживание продуктов
в плотном слое, то скорость движения воздуха в грузовом отсеке аппарата обычно принимают равной оптимальной скорости
флюидизации, т. е. w
опт
.
Коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта находят по формуле:
α
λ
62,0
d
э
5,0
w
опт
.
⋅=
5,0
5,0
υ
в
Теплоприток от продукта составит Q
= G′qз.
2
Площадь решетки можно найти по формуле:
Q
,
FΔ=
р
2
tсw
ρ
вввопт
где F
– площадь решетки, м2; Δtв – температура нагрева воздуха
p
по флюидизационном слое (1
–3 °С).
Высоту неподвижного слоя продукта на решетке Н
нимают ориентировочно 0,04
–0,06 м.
при-
0
Количество продукта, загруженного на решетку аппарата,
определяют по формуле:
G
= Fp Н0 ρnp,
np
77
где Gnp – количество продукта, загруженного на решетку аппарата, кг.
Объем движущегося воздуха составит:
V
= Fp w
в
опт
.
Массу движущегося воздуха рассчитывают по уравнению:
G
= Vв ρв.
в
Тепло, отводимое от продукта воздухом, находят по формуле:
Q
= Gв cв Δtв,
в
где Q
– тепло, отводимое от продукта воздухом, Вт.
в
При расчете флюидизационного аппарата должно быть
выполнено равенство:
Q
= Qв = Qпp,
2
где Q
– тепло, отводимое воздухом от площади поверхности
np
продукта, находящегося на решетке, Вт:
Q
= α F
np
где Fпр – площадь поверхности сферических частиц, находящихся в флюидизационном слое, м
2
:
пр Δtm
,
G
6
пр
F
пр
.
=
d
ρ
э
Если Q
≠ Qв, то следует изменить Δtm так, чтобы расхож-
2
дение не превышало ±10 %.
Если же количество теплоты, отводимое воздухом от площади поверхности продукта, находящегося на решетке, значи-
ρ
′
ρ
′
(
)
−+=
′
78
тельно меньше, чем это требуется по тепловому балансу, то необходимо увеличить Q
.
np
В связи с тем, что коэффициент теплоотдачи от частицы
замораживаемого продукта к воздуху определяется оптимальной скоростью флюидизации, а температурный перепад
мальным нагревом воздуха в слое Δt
, тепло, отводимое от пло-
в
– опти-
щади поверхности продукта, можно увеличить за счет увеличения площади поверхности продукта, а следовательно, и массы
продукта, находящегося на решетке.
Тогда
Q
2
′
FΔ⋅=
пр
α
,
t
m
где Fпр – площадь поверхности продукта, находящегося на решетке, м
2
.
Количество продукта, находящегося на решетке (кг):
dF
эпр
′
G
=
пр
.
6
Высоту слоя продукта определяют по формуле:
G
пр
′
=
H
0
F
пр p
,
где Н
– высота слоя продукта, м.
о
Действительную температуру воздуха на выходе из слоя
замораживаемого продукта находят из соотношения:
n
−
,
etttt
⋅
kвkв
12
где
– действительная температура воздуха на выходе из слоя
′
t
в
2
замораживаемого продукта, °С;
t – температура воздуха,
в
1
входящего в флюидизационный слой, °С;
′
ρ
τ
′
=
ν
79
n=
α F
Gc
пр пр
′
пр пр
,
– удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг·К).
где с
пр
Продолжительность замораживания продуктов сферической формы в аппарате определяют из выражения:
dq
⎛
d
эпрз
=
τ
()
⎜
⎜
−
46
tt
⎝
скр
⎞
1
э
⎟
+
,
⎟
αλ
⎠
м
где λ
– теплопроводность замороженного продукта, Вт/(м·К).
м
Емкость аппарата находится по формуле:
GG
.
Если масса продукта, найденная из условий теплового баланса, G' > G, то очевидно, что именно эта масса и будет определять емкость флюидизационного аппарата. При необходимости
уточняются параметры работы флюидизационного аппарата, если
t'
значительно отличается от tв2.
в2
Действительную скорость в грузовом отсеке аппарата, которая должна быть меньше w"
(м/с), определяют по формуле:
кр
Q
w
=
.
допт
2
′
()
ρ
вв
в
.
ttcF
−
12
вв
Действительный критерий Рейнольдса рассчитывают по
уравнению:
эдоптdw.
Re =
.
Пористость флюидизационного слоя находят из зависимости:
⎛
⎜
=
ε
⎜
⎝
80
21,0
2
+
Ar
⎞
Re36,0Re18
ДД
⎟
.
⎟
⎠
Для характеристики флюидизационного слоя необходимо
знать его высоту
1
ε
−
HH
=
ф
0
0
,
ε
−
1
где Н
ристость неподвижного слоя; ρ
живаемого продукта, кг/м
– высота флюидизационного слоя, м; εо = 1–(ρн /ρпр) – по-
ф
– насыпная плотность замора-
3
н
.
Аэродинамическое сопротивление флюидизационного
слоя находится из зависимости:
2,0
′
G
Re
⎞
H
d
э
пр
⎟
⎟
F
⎠
р
⎛
р
сл
⎜
=Δ
67,1,
⎜
⎝
где Δр
– аэродинамическое сопротивление флюидизационого
сл
слоя, Па.
В дальнейшем производится тепловой расчет аппарата,
находится площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителя, определяется суммарное аэродинамическое сопротивление циркуляционного кольца, производится подбор вентиляторов с уточнением тепловой нагрузки на воздухоохладитель и
при необходимости корректируется площадь его теплопередающей поверхности.
9. Контактные морозильные аппараты
Аппараты, в которых продукты замораживаются, находясь
в непосредственном контакте с охлаждаемой металлической поверхностью или жидкостью, называются контактными.