- •Промислові печі
- •“Обладнання переробних і харчових виробництв”
- •Схвалено
- •1. Задачі дисципліни та її зміст
- •Мета і завдання дисципліни
- •Історичний розвиток промислового будівництва печей
- •Основи теорії процесу випікання
- •Основи теплообміну в печах
- •Процеси, які відбуваються в тістовій заготовці, що випікається
- •2.2.1. Фізичні процеси
- •2.2.2. Біохімічні процеси
- •2.2.3. Мікробіологічні процеси
- •2.2.4. Колоїдні процеси
- •3. Внутрішнє тепломасоперенесення при випіканні
- •3.1. Закони перенесення вологи в тісті-хлібі при випіканні
- •3.2. Закон перенесення теплоти в тісті-хлібі при випіканні
- •3.3. Механізм процесу випікання
- •4.Кінетика процесу випікання хліба
- •4.1. Зміна температур шарів тіста-хліба в процесі випікання
- •4.2. Вологовіддача при випіканні
- •4.3. Обгрунтування раціональних режимів випікання
- •4.3.1. Зона зволоження
- •4.3.2. Реалізація найбільш раціональних режимів випікання
- •5. Класифікація промислових печей за різними ознаками
- •5.1. Площа поду (продуктивність) печей
- •5.2. Технологічне призначення
- •5.3. Теплотехнічна ознака
- •5.4. Конфігурація пекарної камери
- •5.5. Конструкція поду
- •5.6. Спосіб обігрівання пекарної камери
- •5.7. Керування тепловим режимом
- •6. Елементи пічного агрегату
- •6.1. Пекарна камера
- •6.2. Генератор теплоти
- •6.3. Теплообмінні пристрої
- •6.4. Пічний конвеєр
- •6.5. Парозволожуючий пристрій
- •6.6. Каркас, огородження та інші пристрої
- •7. Основні типи конструкцій промислових печей
- •7.1. Цегляні печі
- •7.1.1. Печі з регенеративним обігріванням
- •7.1.2. Печі з пароводяним обігріванням
- •7.1.3. Печі з паровим обігріванням
- •7.1.4. Печі з комбінованим обігріванням каналами і пароводяними трубками
- •7.1.5. Тупикові печі з канальним обігріванням
- •7.2. Тупикові блочно-каркасні печі з рециркуляцією гріючих газів в каналах
- •7.3. Тунельні каркасно-металічні печі з циклотермічним обігріванням
- •134 Технічні характеристики тунельних печей тунельних печей з циклотермічним обігріванням та поздовжнім розташуванням топки
- •7.4. Печі з електричним обігріванням
- •7.4.1. Тунельні хлібопекарські електропечі
- •7.4.2. Тунельні кондитерські електропечі
- •7.4.3. Тупикові блочно-каркасні електропечі
- •7.4.4. Багатоярусні електропекарські шафи
- •7.5.Тунельні кондитерські печі з внутрішньо-камерним спалюванням газу (газові печі)
- •Технічні характеристики газових печей
- •7.6. Печі з конвективним обігріванням пекарної камери
- •Технічні характеристики печей “Монсун” фірми “Дебаг” (Австрія) [4, іі; 5]
- •Контрольні питання
- •8. Розрахунок теплового балансу пічного агрегату з канальним обігріванням
- •Література
- •Додаткова
- •Підп. До друку Обл. Вид. Арк.
-
Основи теорії процесу випікання
-
Основи теплообміну в печах
Головними процесами, що відбуваються в промислових печах, є процеси теплообміну. При цьому мають місце всі три види теплообміну:
-
теплопровідність (кондукція);
-
теплове випромінювання (радіація);
-
конвекція (вільна та примусова).
Для розрахунків і проектування печей велике значення має вивчення процесів теплопередачі [4].
Теплопровідність при тепловому контакті – основний вид передачі теплоти в товщі тістової заготовки в процесі випікання. Крім того, шляхом теплопровідності має місце передача теплоти від подів та інших елементів конструкцій печей. Розрахунки теплопровідності базуються на гіпотезі Фур'є.
Питома щільність теплового потоку у твердому ізотропному тілі, тобто кількість теплоти, що проходить в одиницю часу через одиницю площі ізотермічної поверхні, є лінійною функцією градієнта температури, а напрям теплового потоку протилежний напряму зростання температури:
q = - λ t,
де q – питома щільність теплового потоку , Вт/м2 ;
λ – коефіцієнт теплопровідності матеріалу, ;
t – градієнт температури, град/м, – набла.
Тепловому випромінюванню належить найважливіша роль в умовах високотемпературного теплообміну, що має місце в нагрівних каналах печі, в пекарній камері, при тепловіддачі огорожами печі в навколишнє середовище тощо.
Розрахункова формула теплообміну випромінюванням, складена на основі закону Стефана-Больцмана, визначає, що інтенсивність променистого теплообміну різко зростає із збільшенням температури тіла, що випромінює [4].
Кількість теплоти, що передається випромінюванням від одного тіла до другого:
Q = aпр*Со*φ*ƒ(()4-()4),
де Q – кількість теплоти, Вт;
апр - приведена ступінь чорноти системи
13
апр =
а1, а2 – ступінь чорноти тіл 1 і 2 відповідно,
Со – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт/(м2*град4);
φ – середній кутовий коефіцієнт, що враховує форму, розміри та взаємне
розташування поверхонь;
ƒ – розрахункова поверхня теплообміну, м2;
Т1 ,Т2 – абсолютні температури тіл 1 і 2 відповідно, К.
Процеси конвективного теплообміну мають важливе значення при випіканні в печах. Так в пекарній камері печі спостерігається вільна конвекція (теплова гравітаційна), в гріючих каналах печей з рециркуляцією димових газів – примусова конвекція, втрати теплоти в навколишнє середовище через огородження печі відбуваються за рахунок конвективної тепловіддачі при вільному русі повітря біля печі[4].
Розрахувати кількість теплоти при тепловіддачі конвекцією можна по формулі Ньютона:
Q = αk*f*(t1-t2),
де αk – коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(м2*К);
f – поверхня теплообміну, м2;
t1, t2 – температури поверхні і середовища відповідно, наприклад, при
тепловіддачі огородженнями печі в навколишнє середовище, град.
Конвективний теплообмін передбачає конвективне перенесення теплоти частинками газу або рідини, що рухаються, (молярний теплообмін) та теплопровідність через граничний шар газу або рідини, що лежить на поверхні твердого тіла (молекулярний теплообмін через граничний шар) [4].
Тепловіддача конвекцією залежить від характеру руху газу, що можна описати критеріальними рівняннями. Так при вільному (природному) стаціонарному русі газів число Нусельта є функцією критеріїв Грасгофа і Прандтля:
Nu = f(Gr , Pr) ,
а при примусовому стаціонарному русі – Рейнольдса і Прандтля:
Nu = f(Re, Pr).
В пекарній камері печі теплота виробам, що випікаються, передається як випромінюванням , так і конвекцією при температурі поверхонь 300-400°С, які віддають теплоту, і середовища пекарної камери 220-250°С. Частина теплоти сприймається тістом теплопровідністю від нагрітого подика чи форми, яким вона також передається випромінюванням та конвекцією.
П
14
Істотне значення для передачі теплоти виробам в начальний момент випікання має теплота конденсації пари на поверхні тістової заготовки при зволоженні пекарної камери печі [4].