Пароконвектомат и его применение в области пищевой индустрии

где а - начальная влажность продукта Х_н , %;

с_п=41,87·[0,3+(100-75)]= 1059,311 Дж/(кг·град)

сґґ_м = с_м + (1 - с_м), (26)

сґґ_м =1059,311+(1-1059,311)= 635,9866 Дж/(кг·град)

где с^// _м - теплоемкость продукта после тепловой обработки , Дж/(кг·град)

н - средняя температура материала, подвергаемого температурной обработке, определяется следующим образом:

н , °С; (27)

н °С

Х_к - конечная влажность продукта, 40%;

G₂ = G_к= 2,7083 - масса продукта после тепловой обработки, кг/ч;

G₁ = G_н = 6,5 - первоначальная закладка продукта, кг/ч.

Дж/кг

3. Сумма теплопотерь на 1 кг испаренной влаги:

Уq = + q_ос, Дж/кг

Уq = + 142313,2622 = 188402,42 Дж/кг

Расчет калорифера

На первом этапе определяем плотность воздуха, проходящего через калорифер:

с = с₀, кг/м3, (28)

где с₀ - стандартное значение плотности воздуха при нормальных условиях, кг/м3:

с₀ = , (29)

с₀

где М_возд - молекулярная масса воздуха, г/моль

Т₀ - температура воздуха при нормальных условиях, 273 К

Т - температура окружающего воздуха, К: Т = t₀ + 273 = 20 + 273 = 293 К

р₀ - парциальное давление воздуха при нормальных условиях; 760 мм рт. ст.

р - парциальное давление окружающего воздуха, 735 мм рт. ст.

Далее рассчитываем потери тепла в окружающую среду через калорифер:

Q_п = F_бок · (t_ст - t₀) · б, Дж/с, (30)

где F_бок- боковая поверхность барабана калорифера;

t_ст - температура стенки барабана калорифера с внешней стороны t_ст = t₄ =35,°С;

t₀ - температура окружающей среды = 20°С;

б - коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду,

Поэтапно потери тепла определяются следующим образом:

1) Определить и охарактеризовать режим движения окружающего воздуха относительно наружной поверхности барабана калорифера (по критерию Рейнольдса):

Re = , (31)

где l - высота аппарата, l = H = 0,75 м;

с_в - плотность воздуха при температуре 20 град, с_в = с₀ , кг/м3;

с_в кг/м³

где с₀ - стандартное значение плотности воздуха при нормальных условиях, кг/м³, определяется по формуле (32) , Т₀ - температура воздуха при нормальных условиях, 273 К; Т - температура окружающего воздуха, К: Т = t₀ + 273 = 293 К;

м - вязкость воздуха при температуре t₀ , ,

µ = 0,018·10^-3 =0,000018 ;

щ_в - относительная скорость движения воздуха:

щ_в = , м/с, (32)

щ_в = 0,0262 м/с

где d_нар - наружный диаметр калорифера, м;

n - число барабанов калорифера, n = 1.

Re =

2) Коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду за счет вынужденной конвекции:

б_к, , (33)

где Nu - коэффициент Нуссельта, Nu = 0,018 · Re^0,8 · е_i ,

Nu = 0,018 · ^0,8 · 1,5 = 8,4522

где е_i - коэффициент геометрических размеров, е_i = ;

е_i =

л - теплопроводность воздуха, л = 0,0261;

l = H =0,75 м - высота аппарата

б_к

3) Коэффициент теплоотдачи излучением:

б_л , , (34)

где е - степень черноты для поверхности барабана калорифера, е = 0,95;

с₀ - коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, с₀ = 5,7;

Т_ст - температура стенки аппарата, Т_ст = t₂ + 273, К;

Т_ст = 63 + 273=333, К

Т₀ - температура окружающего воздуха, Т₀ = t₀ + 273, К;

Т₀ = 20 + 273=293, К

t_ст = t₂ = 65 °С,

б_л

4) Коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду:

б = б_к + б_л, (35)

б = + = 6,2221

5) Необходимая толщина слоя изоляции с теплопроводностью изолирующего материала:

л₂ = л_м = 0,076

Поверх изоляции толщиной д₂ имеется кожух из листового железа. Толщина этого кожуха д₃ = 1 мм = 1 ·10^-3 = 0,001 м.

д₁ - стандартная толщина изоляции вместе с кожухом, д₁ = 12 мм = 0,012 м.

Температура внутренней и наружной сторон стенок барабана имеет значение t₁ и t₂:

t₁ = t₂ ? 60 град;

t₃ = t₄ ? 35 град - температура стенок защитного кожуха.

а) Определяем удельный тепловой поток:

q_e = р · d_нар · q_нар = р · d_нар · б · (t₄ - t₀), (36)

q_e = 3,14 • 0,5 • 6,2221 • (35-20) = 146,5305 Вт/м

b) Далее определяем толщину изоляции д₂:

д₂ = д₁ - д₃ = 0,012 - 0,001 = 0,011 м

6) Необходимо уточнить величину наружного диаметра барабана калорифера:

d_н = d_нар+ 2·д₁ + 2·д₂ + 2·д₃, м (37)

d_н= 0,5+ 2·0,012 + 2·0,011+ 2·0,001= 0,548 м

Затем определяется наружная поверхность барабана:

F_бок = р · d_н · l, м², (38)

где l - высота аппарата = 0,75 м

F_бок = 3,14· 0,548· 0,75= 1,2905 м²

Теплопотери в окружающую среду за счет калорифера определяются по формуле (33):

Q_п = б · F_бок · (t₄ - t₀) (39)

Q_п = 6,2221·1,2905•(35 - 20)= 120,4443 Дж/с.

После произведенных расчетов по значениям наружной поверхности барабана калорифера, подбираем модель калорифера (см. Приложение В): КФБ -14.

Заключение

В данной курсовой работе были проведены расчеты, где мы составили материальный баланс теплового процесса, исходя из начальных параметров продукта и теплоносителя. Целью составления материального баланса теплового процесса являлось определение массы влаги W, удоляемой при тепловом воэдействии. Также в расчетной часте определили тепловую нагрузку аппарата, расчет поверхности теплопередачи по заданному расходу нагреваемого продукта и его температурам, расхода пара на нагрев и тепловую обработку продукта, расчеты калорифера.

В расчете калорифера мы определили критерий Рейнольдса врезультате чего мы охарактеризовали режим движения окружающего воздуха относительно наружной поверхности барабана калорифера как ламинарный.

Пароконвектомат является одним из лучшим оборудованием в области пищевой индустрии. Пароконвектоматы позволяют повару готовить пищу с использованием разнообразных режимов приготовления, осбеностью которых является пар. Пароконвектомат - надежен в работе, удобен в эксплуатации, прост в проведении санитарно- гигиенической обработки и техобслуживания и имеет эргономичный дизайн.

Это аппарат будущего, возможно и не только в промышленном маштабе.

Список литературы

1. Плаксин, Малахин «Процессы и аппараты пищевых производств» - М.:Высшая школа, 1997.

2. www.parokonvektomat.ru

3. www.atesy.ru

4. www.ACF.ru

5. www.SvarVent.ru

6. www.Easy combi.ru

7 .www.equipnet.ru

8. Будасова С.А. Методические указания к лабораторным работам по курсу "Физико-технические основы холодильной обработки пищевых продуктов". Ч. 1. - Новосибирск: НГТУ, 2002. - 31с.

9. Рогов И.А., Куцакова В.Е. и др. Консервирование пищевых продуктов холодом (теплофизические основы). - М.: "Колос", 1999. - 176с

10. Г.Г. Дубцов «Технология приготовления пищи». М.: «Академа». 2002г.

11. Н.И. Ковалев, М.Н. Куткина, В.А. Кравцова «Технология приготовления пищи». М.: «Деловая литература, Омега

Приложения

Приложение А

«Диаграмма Рамзина»

Приложение Б

«Номограмма для определения теплоемкости жидкостей».

Приложение В

Таблица калориферов стальных модели

Приложение Г

Таблица сухого насыщенного пара и воды по температурам