Основы расчета аппарата с распылением яшдкого азота в грузовом отсеке

При расчете криогенного аппарата с распылением жидкого азота в грузовом отсеке, если заданы произ­водительность аппарата, вид и размеры замораживае­мого продукта, начальная и конечная температура про­дукта, то необходимо определить продолжительность пребывания продукта в грузовом отсеке аппарата; ем­кость аппарата; площадь поверхности ленты грузового конвейера; длину грузового конвейера; габаритные раз­меры изолированного контура; тепловую нагрузку; об­щий расход жидкого азота и избыточное количество жидкого азота, орошающего продукт; количество фор­сунок; удельный расход жидкого азота; производитель­ность отсасывающего вентилятора; количество газооб­разного 'азота, движущегося в зоне предварительного охлаждения; количество газообразного азота, движу­щегося в зоне выравнивания температур.

Продолжительность замораживания продукта до криоскопической температуры в зоне предваритель­ного охлаждения ti можно определить по формуле

Продолжительность пребывания продукта в грузо­вом отсеке аппарата находят из зависимости

Планка (20). Величины коэффициентов R и Р находят по справочным, данным в зависимости от отношения длины и ширины единичного продукта к его толщине.

Количество тепла, отводимое от продукта при его холодильной обработке в зоне предварительного охлаж­дения <7_3t, зависит от его вида, а также от начальной и криоскопической температур.

Температуру теплоотводящей среды (газообразного азота) в зоне предварительного охлаждения рассчиты­вают по уравнению

Чтобы определить i_lt находят коэффициент теплоот­дачи от продукта к газообразному азоту.

Критерий Нуссельта для условий теплообмена про­дукта и газообразного азота в зоне предварительного охлаждения рассчитывают по формуле

_ При определении значения критерия _;Рейнольдса, входящего в уравнение (24), скоростью движения газо­образного азота в зоне предварительного, охлаждения следует задаться (ад'=20—35 м/с), а за определяющий размер принять эквивалентный диаметр единичного продукта, замораживаемого. в криогенном аппарате. Продолжительность домораживания продукта в зоне -орошения Т2 также находится по формуле Планка. Ко­личество тепла, отводимое от продукта при его домо-; раживании в зоне орошения q₃ - зависит от конечной температуры замороженного продукта. Температура ' теплоотводящей среды в зоне орошения равна темпера- I туре кипения жидкого азота в зоне орошения t₀. Коэф­фициент теплоотдачи от продукта к жидкому азоту, ко-|торый орошает продукт, находится по формуле

255

Продолжительность пребывания продукта в зоне вы­равнивания температур тз равна продолжительности за­мораживания продукта до криоскопической темпера­туры в зоне предварительного охлаждения, т. е. тз=т1. Если по условиям проектирования необходимо умень­шить длину аппарата, то принимают тз= (0,5-7-0,75)^ или вообще отказываются от зоны выравнивания тем­ператур в аппарате, полагая т₃=0.

Емкость аппарата или массу продукта, находящего­ся на ленте грузового конвейера, определяют по фор­муле (21).

Площадь поверхности ленты грузового конвейера рассчитывают по уравнению

Если <2д_Д =~Q"_a (расхождение не должно превы­шать ±:Ю%), значит предварительно принятые условия работы криогенного аппарата (температура отработан­ного газообразного азота, удаленного из аппарата, а также возможность замораживания продукта в зоне предварительного охлаждения до криоскопической тем­пературы) при найденном по формуле (26) общем рас­ходе азота С?аз были выбраны, правильно.

Если фдД ф. Q"a, то, изменяя общий расход жидко­го азота (методом последовательного приближения), добиваются равенства между Q'a д и Q'A при новом зна­чении Ga3.,4 (действительный расход жидкого азота в аппарате,, кг/с).

В аппарате можно предусмотреть подачу на ороше­ние продукта избыточного количества жидкого азота с последующей рециркуляцией неиспарившейся жидкос­ти с помощью насоса. В этом случае избыточное -коли­чество жидкого азота, орошающего продукт (подавае* мого к коллектору с форсунками), составит

256

Рассчитав аэродинамическое сопротивление в цнрМ"

ляционном канале зоны предварительного охлажден»'^1,1

"и зная количество движущегося газообразного а и"'^а

V^_n, можно подобрать циркуляционные вентилятор¹'¹'