4.2 Формирование исходных данных и расчет габаритов аппарата

В качестве исходных данных было принято

G = 200 кг/час – производительность;

w = 2 м/с – скорость движения воздуха;

Табл. 4.1 – Используемые температуры.

Температура	°С
Температура охлаждающего воздуха	- 30
Температура окружающей среды	+ 20
Температура продукта до заморозки после заморозки	+ 15 - 18
Криоскопическая температура продукта	- 2,2
Криоскопическая температура теста	- 2
Криоскопическая температура фарша	- 1

Табл. 4.2 – Теплофизические характеристики

Теплофизические характеристики	Тесто	Фарш
Плотность, кг/м3	1000	1100
Коэффициент теплопроводности, Вт/(мК)	0,85	1,3
Количество вымороженной влаги, %	0,5	0,75

Рис. 4.1. Внутренний вид спирального морозильного аппарата и движение воздуха в нем

4.3 Расчет продолжительности замораживания пельменей

Расчет продолжительности замораживания пельменей был произведен по формуле Планка (а точнее по приближениям формулы Планка) для двух случаев:

- по соотношению для двухслойного тела:

(4.1)

где Ф – коэффициент формы;

q – удельная теплота кристализации воды, Дж/кг;

2 – плотность фарша и теста соответственно, кг/м³;

R1, R2 – характерный размер (толщина) фарша и теста, м;

–доля вымороженной влаги фарша и теста;

–коэффициент теплопроводности фарша и теста, Вт/(мК);

tкр1, tкр2 – криоскопическая температура фарша и теста, °С;

tхл – температура холодильного воздуха, °С.

Ф = V/SR (4.2)

где V – обьем замораживаемого продукта, м³;

S – площадь замораживаемого продукта, м²;

R – характерный размер продукта, м.

- для однородного тела с усредненными характеристиками:

(4.3)

где – плотность однородного тела, кг/м³;

R – характерный размер (толщина) однородного тела, м;

–доля вымороженной влаги однородного тела;

–коэффициент теплопроводности однородного тела, Вт/(мК);

tкр – криоскопическая температура однородного тела, °С.

Таблица 4.3 – Результаты расчетов

Продолжительность заморозки двухслойного тела, мин	11,2
Продолжительность заморозки однородного тела, мин	9,7

4.4 Расчет габаритов спирального морозильного аппарата

Вместимость аппарата М = G· = 40 кг. В конвейере используют ленту шириной b_l = 0,6 м. Пельмени располагаем перепендикулярно движению ленты на расстоянии 0,03 м один от другого. Тогда по ширине ленты разместится n_p.l = 10, а в аппарате n_p.ap = 2480 пельменей.

n_p.l = b_l/(l_p + 0,03) (4.4)

n_p.ap = M/m_p (4.5)

где l_p – длина продукта, м;

m_p – масса одного продукта, кг.

Необходимая длина ленты конвейера (с учетом расстония между рядами продукта d_z = 0,02 м) составит:

L_k = n_p.ap(b_p + d_z ) = 124 (4.6)

При такой длине конвейера с учетом вида замораживаемого продукта целесообразно использовать морозильный аппарат со спиральным конвейером. Стальная сетчатая лента вращается по спирали вокруг барабана диаметром d_b = 2м, тогда диаметр спирали: D_sp = d_b + b_l = 2,6 м, а длина одного ряда спирали: l_sp = · D_sp = 8,168 м. Всего на барабане должно быть размещено n_sp = L_k/l_sp = 15 рядов спиралей конвейера.

При толщине пельменя 0,02 м, толщине сетки конвейера 0,01 м, ширине отступа между конвейерами 0,05 м и четырех 15-ти рядах спиралей получим минимальную высоту барабана H_b1 = 1,2 м. Учитывая конструктивные выступы барабана с двух сторон по 0,2 м, получим уточненную высоту барабана H_b = 1,6 м.

Ширина морозильного аппарата определяется диаметром барабана d_b = 2м, шириной двух лент конвейера (2· b_l), двумя зазорами между лентой и стенкой аппарата (2·0,1 м), толщиной двух стенок корпус аппарата (2·0,1 м). Таким образом, ширина аппарата B = 3,6 м, а с учетом установки воздухоохладителя принимаем В = 4,5 м. Длина аппарата больше ширина на размер воздухоохладителя в направлении движения воздуха. Принимаем L = 5,5 м.

Высота аппарата определяется высотой барабана H_b, высотой воздухоохладителя, отступом для поворота потока воздуха (0,5 м) и двумя толщинами корпуса аппарата (2·0,1 м), H = 3,4 м.