Тепловой расчет процесса охлаждения

В задачу теплового расчета входит определение продолжительнос­ти охлаждения продуктов и количества теплоты, отводимой от них в процессе охлаждения.

Продолжительность охлаждения является основой для расчета количества теплоты, отводимой от продуктов в процессе охлаждения, оценки эффективности работы холодильной камеры, оборудования и др. Она зависит от вида и параметров охлаждающей среды, размеров и теплофизических характеристик охлаждаемых продуктов. Наибольшей продолжительностью характеризуются процессы охлаждения продуктов в воздушной среде, наименьшей — вакуумного охлаждения.

Продолжительность охлаждения продуктов, имеющих правильную геометрическую форму или близкую к ней, определяют, пользуясь номограммами. Они отражают графическую зависимость безразмерной температуры (Ө) от критериев Фурье (Fo) и Био (Bi) для середины пластины, оси циллиндра и центра шара.

Безразмерная температура:

где t, t_н — соответственно текущая и начальная температура продукта, °С; t_c— температура охлаждающей среды, °С

Критерий Био, характеризующий эффективность теплообмена по­верхности продукта с охлаждающей средой, рассчитывается по уравне­нию:

,

где α — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности продукта к охлаждающей среде, Вт/(м²∙К);

l — половина толщины продукта, м;

λ — коэффициент теплопроводности продукта, Вт/(м∙К).

Коэффициент теплопроводности продукта определяют по таблице (см. табл. 3.2), а коэффициент теплоотдачи — из критериальных зависимостей теплообмена при вынужденном и естественном движении охлаждающей среды у поверхности продукта.

Приближенно коэффициент теплоотдачи от продукта к воздуху находят из зависимости Юргенса:

, Вт/(м²∙К),

где — скорость движения воздуха у поверхности продукта, м/с.

Коэффициент теплоотдачи от продукта к жидкой среде в приближенных расчетах при естественной конвекции можно принять α_к = 200-230 Вт/(м²∙К), при скорости движения жидкости 0,5 м/с соответственно α_к = 1000 Вт/(м²∙К).