Решение задач связанных с охлаждением и подмораживанием продуктов

Ст.гр. МА-5

Чепенко Ю.И.

Проверил:

Ст.преподаватель

Мануилов В.В.

Керчь 2013г.

Определение теплотехнических показателей сырья при его охлаждении и замораживании.

1.1. 800 кг вишни заморозили до – 200 К. определить ее удельную теплоемкость (полную).

Решение:

Полная удельная теплоемкость продукта определяется по формуле:

С_с = С_м + r_v

C_м - условная теплоемкость, вычисляемая по формуле:

C_м = С_л Wv + C_c (1-W)+C_в W(1-v) , кДЖ/(кг К)

где С_л =2,12 - теплоемкость льда, кДж/(кг К);

С_в = 4,19 - теплоемкость воды, кДж/(кг к);

С_с - теплоемкость сухих веществ, зависящая от температуры замораживания, кДж/(кг К).

С_с = С^¢_с + 0,02 t

где С^¢_с - теплоемкость продукта в нативном состоянии, кДж/(кг к);

t - температура продукта без учета знака.

W=0,73 - начальное количество влаги в продукте, доли единицы;

v=0,7 - количество вымороженной влаги, доли единицы.

C_м=2,12*0,73*0,7+2,52(1-0,73)+4,19*0,73(1-0,7) =2,68 кДж/(кг*к)

Полная удельная теплоемкость продукта определяется по формуле:

С_с = С_м + r_v

где r_v - теплота льдообразования единицы массы продукта при изменении температуры на 1 К , кДж/(кг К)

С_с=2,68+289,11=291,79 кДж/(кг К)

Ответ: 291,79 кДж/(кг К)

1.2. 1000 кг рыбы заморозили до – 253 К. Определить ее удельную теплоемкость (полную).

Решение:

Условная теплоёмкость замороженного продукта:

C_м = С_л Wv + C_c (1-W)+C_в W(1-v)

C_м = 2,12*0,9*0,81 + 2 (1-0,811)+4,19*0,81(1-0,9)=2,26 , кДЖ/(кг К)

r_л - удельная теплота льдообразования, кДж/кг.

r_л = 335 + 2,12 t=335+2,12*(-20)=292,6 кДЖ/(кг К)

С_с = С_м + r_v=2,26+292,6=294,86 кДЖ/(кг К)

Ответ: 294,86 кДЖ/(кг К)

Решение:

Конвективный коэффициент теплоотдачи :

a_к = , Вт/(м² К)

где Nu - число Нуссельта, равное:

Nu = 0,33Re^0,58

где Re - число Рейнольдса для воздушного охлаждения определяемая по формуле:

Re =

где u_в - скорость движения воздуха в камере м/с;

l_в - теплопроводность воздуха, Вт/(м К);

n_в = кинематическая вязкость воздуха, м²/с ;

Re =

Nu = 0,33( )^0,58=2034,3

a_к = Вт/(м² К)

Ответ: Вт/(м² К)

1.4. Определить конвективный коэффициент теплоотдачи от полутушки мяса (d=0,25м) при ее охлаждении в камере с воздухом – 268 К, который перемещается со скоростью 1,2 м/с.

Решение:

Re =

Nu = 0,33( )^0,58=1540,8

a_к = Вт/(м² К)

Ответ: Вт/(м² К)

1.5. Необходимо определить температуропроводность продукта (1.1), если его l₀ =0,52 Вт/(м К), плотность 1020 кг/м³ .

Решение:

a = ,

где l_м - теплопроводность мороженого продукта, Вт/(м к);

с_м - теплоемкость мороженого продукта, Дж/(кг к);

,

где l₀ - теплопроводность продукта при криоскопической температуре

t=-73 , t_кр=1.1 - соответственно температура мороженого продукта и криоскопическая, °С;

Вт/(м к)

a = м²/с

ответ: м²/с

1.6. Необходимо определить температуропроводность продукта (задача 1,2), если его l₀ =0,47 Вт/(м К).

t=-20°С

t_кр=1°С

Решение:

Вт/(м к)

Ответ: 1.01 Вт/(м к)

1.7. Рассчитайте коэффициент Bi по результатам решения задач 1.3. и 1.5.

=1,14 Вт/(м К).

=0,05м

= 521,6 Вт/(м² к)

Решение:

Вi =

a₁ - коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к теплоотводящей среде, Вт/(м² к);

l_м - теплопроводность мороженого продукта, Вт/(м к);

- кратчайшее расстояние от поверхности до центра продукта, м;

Ответ: 22,95

1.8. Рассчитайте коэффициент Bi по результатам решения задач 1.4. и 1.6.

=1,01 Вт/(м К).

= 521,6 Вт/(м² к)

Решение:

Вi =

Ответ: 64,15

Практическое занятие № 2

Решение задач связанных с охлаждением и подмораживанием продуктов.

2.1. Определить время необходимое для охлаждения крупного пиленгаса до t_к = 271 К, при ее охлаждении в камере где воздух циркулируется со скоростью 2 м/с, G =800 кг/ч.

Решение:

Ответ: 18,5 мин

2.2. Определить время, необходимое для охлаждения в воде (бункер-рыбоохладитель) средней ставриды. G=500 кг/час.

Решение:

t₁ = = , с

где F₀ - число Фурье;

R_v - эквивалентная толщина рыб, м;

a_р - температуропроводность рыбы, м²/с.

t₂ =

где t_к - конечная температура охлаждения рыбы, равна 276 К.

m - темп охлаждения.

Ответ:1142,3 с

2.3. Определить количество теплоты, отведенное от продукта из условий задачи 2.1.

Решение:

Q= mC(t_н -t_к )=800*2,1(297-271)=43680, кДж

где m - масса охлаждаемой рыбы, кг;

С - удельная теплоемкость рыбы, кг;

t_н и t_к - начальная и конечная температура рыбы, К.

Ответ:43680 К

2.4. Определить количество теплоты, отведенное от продукта из условий задачи 2.2.

Решение:

Q= mC(t_н -t_к )=500*0,43(5,08-3)=447,2, кДж

Ответ:447,2 кДж

Практическое занятие № 3