Мал.48. Режим руху рідин

 

Турбулентним (вихровим) називається рух, при якому частинки рідини рухаються   неврегульовано, хаотично.(мал.46.б) Проте при турбулентному режимі не вся маса рідини характеризується неврегульованим рухом. Біля стінок, що обмежують потік, завжди є тонкий шар рідини, в якому зберігається ламінарний рух.

Цей шар називається прикордонним. Перехід з ламінарного в турбулентний режим руху називається перехідним режимом. При ламінарному русі теплота розповсюджується в напрямі перпендикулярному руху, і лише шляхом теплопровідності. При турбулентному русі в ядрі потоку теплота розповсюджується за рахунок перемішування рідини, тобто конвекцією, а біля стінки через прикордонний шар — тільки теплопровідністю. Граничний шар грає роль термічного «опору» і отже, при турбулентному русі інтенсивність процесу теплообміну значною мірою визначається товщиною прикордонного шару. Важливим чинником є і природа виникнення руху рідини. Розрізняють два види руху — вільне і вимушене.

Вільним (мал.46,в)називають рух, що виникає унаслідок різниці густини нагрітих і холодних частинок рідини. При зіткненні рідини з гарячою поверхнею температура рідини збільшується і зменшується її густина, при зіткненні з холодною поверхнею температура рідини відповідно знижується, а густина зростає унаслідок різниці густини нагрітих і холодних частинок рідини виникає підйомна сила, під дією якої і створюється рух рідини вгору уздовж гарячої поверхні і вниз уздовж холодної. Такий рух називається вільною конвекцією. Вимушеним називається рух, який виникає під дією збудників (насоса, вентилятора). В реальних процесах разом з вимушеним може відбуватися вільний рух. Чим менше швидкість вимушеного руху, тим інтенсивніше вільне і навпаки. На процес тепловіддачі впливають коефіцієнт теплопровідності рідини, її теплоємність, густина, коефіцієнт температуропроводності, в'язкість (фізичні властивості), а також форма і розмір тепловіддаючих поверхонь.

3.3.Поняття про теплове випромінювання.

Промениста енергія є результатом складних процесів і виникає за рахунок інших видів енергії, в основному теплової. Її носієм виступають електромагнітні коливання. Випромінювання властиво всім тілам, і кожне з них випромінює енергію безперервно. При попаданні на інше тіло ця енергія частково поглинається, частково відображається, а частково проходить крізь нього. Промениста енергія, що поглинається тілом, знову перетворюється на теплову, а відображена, у свою чергу, потрапляє на інші тіла і поглинається ними. Те ж відбувається і з тією частиною енергії, яка проходить крізь тіло. Таким чином, після ряду поглинань випромінювана енергія повністю розподіляється між навколишніми тілами. Отже, кожне тіло не тільки безперервно відображає, але і безперервно поглинає променисту енергію. В результаті цих явищ, пов'язаних з взаємними перетвореннями енергії (теплова—промениста — теплова), і здійснюється процес променистого теплообміну.

 

3.4. Поняття про електромагнітне поле надвисокої частоти

Обробка продуктів в електромагнітному полі надвисокої частоти (НВЧ–нагрів) відноситься до так званих об'ємних способів теплової обробки, при яких продукт нагрівається одночасно по всьому об'єму. Основна перевага НВЧ-нагріву в порівнянні з традиційними способами — швидкість приготування їжі: час доведення продукту до готовності зменшується приблизно в 6—10 разів і для більшості страв складає декілька хвилин. Швидше (в 35—45 разів) протікає в НВЧ-поле і розморожування продуктів. Особливістю НВЧ-нагріву є те, що прогрівається сам продукт, а апарат залишається холодним. Нагрів харчових продуктів в НВЧ-полі заснований на явищі поляризації. В діелектриках і напівпровідниках майже всі заряди зв'язані внутрішньоатомними і внутрішньо молекулярними силами. Залежно від здатності переміщатися в електричному полі заряди можна поділити на дві групи — вільні і зв'язані. Вільні заряди необмежено переміщаються в електричному полі, а переміщення зв'язаних обмежується структурою атома, молекули, кристала. Електричне поле зміщує заряди атомів і молекул, деформуючи останні зсув зв'язаних зарядів під дією зовнішньогоелектричного поля і називається поляризацією. При дії на речовину змінного електричного поля відбувається безперервний зсув зарядів і пов'язаних з ними молекул. На переміщення заряджених частинок затрачується енергія, яка перетворюється на теплоту. Чим вище частота електричного поля, тим більша кількість теплоти виділяється в діелектриці за одиницю часу. Одночасно є в речовині полярні молекули (диполі—системи з двох однакових по величині і протилежних по знаку електричних зарядів, розташованих один від одного на певній відстані) прагнуть розташуватися в напрямі поля. Таким чином, в речовині, поміщеній в електричному полі НВЧ, виникають точки провідності і точки зміщення, внаслідок чого відбувається розсіяння (втрата) енергії поля і виділення її у вигляді теплоти, за рахунок якої і відбуваються нагрів речовини. Цей вид нагріву називається діелектричним. Отже, при НВЧ-нагріві використовується здатність енергії поля концентруватися в об'ємі матеріалу, маса якого при цьому інтенсивно і рівномірно нагрівається.

Джерелом електромагнітних НВЧ-коливань служить ламповий генератор-магнетрон (мал49), який перетворить електричну енергію промислової частоти в енергію електромагнітного поля НВЧ. Магнетрон є діодом з особливою конструкцією анода. Корпус магнетрона виконаний у вигляді циліндра, в якому створено розрідження. В циліндрі розміщений анодний блок (коливальна система). В зовнішній частині анода є сорочка, через яку пропускається охолоджуюча вода для відведення теплоти, що виділяється при генерації енергії НВЧ.