Методичка: Холодильное технологическое оборудование

t_x1 = t₀ + 10, °С.

Массовое количество газообразного азота, циркулирующего в зоне замораживания,

G¹¹_N2 = Q¹¹ ₂ / q¹¹_N2, кг/с

Массовое количество рециркулирующего в зоне замораживания азот

G_рец. = G¹¹_N2 - G_N2, кг/с

где G_N2 - расход жидкого азота, кг/с.

Кратность циркуляции азота в зоне замораживания

n_a = G¹¹_N2 / G_N2

Скорость движения газообразного азота в зоне замораживания w = 10 м/с. Эту скорость можно получить при живом сечении канала, равном

f_ж2 = G¹¹_N2/ w, м²

где  - плотность азота при температуре t_ср, кг/м².

С учетом заполнения канала аппарата продуктом

, м²

где f_ж - живое сечение для прохода газообразного азота в слое пельменей, м².

Общая высота канала  зоны замораживания

, м

Высота канала зоны замораживания без укладки продукта

, м

где В_л - ширина ленты, м.

Продолжительность замораживания в зоне замораживания аппарата определяют по формуле:

, с

где t_ср ─ температура теплоотводящей среды, °С;и P ─ вспомогательные коэффициенты, зависящие от формы и соотношения размеров замораживаемого продукта,  находят по таблице П3; t_кр - криоскопическая температура продукта, °С.

Коэффициент теплоотдачи от продукта к газообразному азоту в зоне замораживания () находят по зависимостям, аналогичным зависимостям для зоны предварительного охлаждения.

Общая продолжительность холодильной обработки

₃= ₁ +₂.

Принимаем, что зона выравнивания температуры аппарата конструктивно выполнена без принудительной циркуляции газообразного азота (естественная конвекция). Продолжительность пребывания продукта в этой зоне такая же, как и в зоне предварительного охлаждения, т. е. ₁ =_2.

Продолжительность пребывания пельменей в криоморозильном аппарате

_o= ₁ +₂ + ₃, с

Вместимость аппарата G находят из зависимости

G = G_1о, кг

Площадь поверхности ленты конвейера

F_л = ,м²

где g_F - удельная массовая нагрузка продукта, отнесенная к 1 м² площади поверхности ленты конвейера ( в расчётах принять g_F = 7 кг/м²), кг/м².

Длина ленты конвейера

L_л = ,м

Скорость движения конвейера

w_k = ,м/с

Длина аппарата

L _а = L _л + D_б + 2з + 2_и, м

где D_б -диаметр барабана конвейера, м;

_з - зазор между барабаном и торцевой стенкой аппарата, м;

_и -толщина стенки аппарата с учетом изоляции, м.

Ширина аппарата

В_а = В_л + 2з + 2_и,м

Высота зон предварительного охлаждения и выравнивания температур

H_a1 = H_k¹ + D_б + 2з₁ + 2_и, м

где з₁ - зазор между нижней ветвью конвейера и дном аппарата, м

H_k¹ - высота канала от ленты до верхней образующей ограждения аппарата, м.

Высоту зоны замораживания H_a2 с учетом размещения циркуляционного канала принимают равной 1,5 м.

Теплопритоки к аппарату находят по уравнению:

Q₀=Q₁+Q₂ +Q₄, Вт

где Q₁, Q₂, Q₄ ─ теплоприток соответственно через ограждения камеры и от продукта, теплоприток от электродвигателей вентиляторов, Вт.

Теплоприток через наружное ограждение аппарата рассчитывают по формуле:

,Вт

где k_н ─ коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м²· К;_н ─ площадь поверхности ограждения, м²;

Δt_н ─ разность между температурами вне камеры и внутри охлаждаемого помещения, °С.

Δt_н = t_ср - t_н, °С

где t_ср - температура внутри камеры, °С;_н - наружная температура воздуха (t_н = t_л -10 °С, t_л - летняя температура для принятого города ).

Толщину теплоизоляции и коэффициент теплопередачи рассчитывают по общепринятой методике.

Теплоприток от работы электродвигателей циркуляционных вентиляторов принимаем в размере 5% от Q₂.

Дополнительный теплоприток через окна загрузки и выгрузки принимают в размере 40% от Q_1.

Действительный массовый расход жидкого азота

G_N2D = ,кг

Действительный удельный расход жидкого азота на 1 кг замораживаемого продукта находят по формуле,

g_N2D = G_N2D / G^1,кг/кг

Действительная скорость потока газообразного азота в зоне предварительного охлаждения:

W_D¹ = W¹ G_N2D / G_N2,м/с

6. Расчёта криоморозильного аппарата для замораживания пельменей жидким азотом

Дано: криоморозильный аппарат для замораживания мелкоштучных продуктов (пельменей) азотом, производительность G' = 2000 кг/ч = 0,555 кг/с, скорость движения газообразного азота в зоне охлаждения w=10 м/с, начальная и конечная температуры продукта соответственно равны 20°С и -18°С, г. Донецк. Диаметр барабана конвейера (D_б = 0,4 м), зазор между барабаном и торцевой стенкой аппарата (з = 0,1 м), толщина стенки аппарата с учетом изоляции (_и = 0,3 м), зазор между нижней ветвью конвейера и дном аппарата (з₁ = 0,2 м), высота зоны замораживания с учетом размещения циркуляционного канала (H_a2 = 1,5 м). Размер пельменя: l_п, b_п,_п - длина, ширина и толщина продукта (l_п = 35мм, b_п = 21,5мм, _п = 17мм)

Удельное количество теплоты, отводимого от 1 кг продукта в зоне замораживания              q_з2         Дж/кг   q_з2=LWi· wi·Ki+c₃·(t_кр + t₂)

335200·(0,5·0,75·0,8+0,5·0,45

Живое сечение для прохода азота в слое пельменей           f_ж1         м²          f_ж1 = В_л

Высота канала от ленты до верхней образующей ограждения аппарата   H¹_k        м           H¹_k = + ( f_ж - f_ж1)/ В_л

Продолжительность охлаждения пельменей в зоне предварительного охлаждения               ₁

°С

₁= _н +_р

Продолжительность охлаждения первого периода             _н

°С

Продолжительность охлаждения пельменей во втором периоде    _рс

Безразмерная средняя темпера-тура пельменя (первый период охлаждения)           

─