Расчёт температуры в термическом центре охлаждаемого продукта

Для выполнения расчётов выбираются исходные данные из Приложения. Расчёты следует выполнять в следующей последовательности

Определяют температуропроводность продукта:

, м² / с,

где λох – коэффициент теплопроводности продукта, Вт/(м · К);

сох– теплоёмкость продукта, кДж/(кг·К);

ρ – плотность продукта, кг/м³.

критерий Био:

,

где α – коэффициент теплоотдачи между продуктом и охлаждающей средой, Вт/(м² · К), выбирается в зависимости от условий теплообмена;

R – половина величины характерного размера продукта (толщины, диаметра), м.

Рассчитывается критерий Фурье:

где а — коэффициент температуропроводности продукта, м²/с; τ — продолжительность охлаждения, с; R — половина толщины продукта, м.

По номограмме (Приложение 4) находят значение величины безразмерной температуры Uс учётом конкретной физической модели.

Подставив в выражение

известные значения определяют tк.

По полученным значениям безразмерной температуры U и критерия Bi; из номограммы для пластины, цилиндра или шара (Приложение) находят точку пересечения. Из получен­ной точки опускают перпендикуляр на ось абсцисс и находят значение критерия Фурье F_o (безразмерное время). Далее определяют величину τ.

Коэффициент температуропроводности продукта а в формуле на­ходят по таблицам теплофизических характеристик продуктов. В при­ближенных расчетах его можно принять равным 1,25 ∙ 10^-7 м²/с.

Количество теплоты, отводимой при охлаждении, можно опреде­лить, пользуясь выражением:

или

,

где G — масса продукта, кг;

с — удельная теплоемкость продукта, кДж/кг∙К;

(i_п - i) — разность удельных энтальпий продукта при его началь­ной и конечной температуре, кДж/кг.

При охлаждении продуктов воздухом, часть теплоты отводится в результате частичного испарения влаги с поверхности. Это может составлять до 50% от общего количества теплоты в зависимости от температуры воздуха и свойств охлаждаемых продуктов. Испарение влаги с поверхности продуктов уменьшается при наличии естественного защитного слоя или упаковки.