Расчет продолжительности сушки

 

Г.К. Филоненко разработал метод приведенной скорости для расчета продолжительности сушки. На основе анализа данных экспериментального исследования он позволяет установить связь между скоростью сушки и влагосодержанием материала, исключить влияние параметров сушильного агента. Зависимость метода приведенной скорости сушки только от физико-химических свойств материала и энергии связи влаги с материалом позволяет использовать уравнение продолжительности сушки, полученное в результате исследования процесса сушки на опытных стендах, в инженерных расчетах сушильных установок любой производительности.

Продолжительность сушки t в (мин)

 

, (8.16)

 

Показатель степени m является постоянной величиной для данного материала, не зависит от формы и размера частиц, влагосодержания, способа и параметров процесса сушки. Он характеризует энергию связи влаги с материалом, физико-химические свойства материала. При испарении свободной воды в периоде постоянной скорости сушки m=0.

m = 0,5 для рыбы, m = 1 для кальмара.

При известных значениях показателя степени m уравнения (35) имеют вид: при m=0,5

t = ], (8.17)

 

при m=1

 

, (8.18)

 

В уравнениях 14.8 и 14.9 N - скорость постоянного периода сушки, % /мин.

W₁, W_к,W₂,W_р - влагосодержание материала начальное, критическое, конечное и равновесное, %;

A и b - массообменные коэффициенты, определяющие перемещение влаги внутри материала.

Величины этих коэффициентов для данного материала зависят как от размера и формы частиц т.е. от длины пути перемещения влаги внутри частицы, так и от фазового состояния перемещаемой влаги, т.е. от температуры и потенциала сушки воздуха.

Коэффициенты A и b можно рассчитать по уравнениям

 

А= с - dE_ср , (8.19)

b = еЕ_ср - f, (8.20)

 

В этих уравнениях Е_ср - среднеинтегральное значение потенциала сушки воздуха: E_ср =(t^c - t^м )_ср. Критическое влагосодержание материала W_к рассчитывают по уравнению

W_к = k - eE_{ср ,} (8.21)

Скорость постоянного периода сушки

 

N = a + bE_cр ur(F/М_с), (8.22)

 

где ur - массовая скорость воздуха, кг/(м²с);

при сушке в неподвижном слое нужно подставить ,

F/М_с - величина, обратная удельная нагрузке материала, м²/кг.

Значения коэффициентов c,d,e,f.

 

Таблица 5

Материал	Размеры, мм	с	d	e	f
кальмар	8x8x8		4,83	0,0191	2,2
рыба	20х20х20		2,28	0,126	16,55

 

Значения коэффициентов k и l.

Таблица 6

Материал	Размеры, мм	Коэффициент
k	l
Кальмар	8Х8Х8		1,1
Рыба	20Х20Х20

 

Значения равновесного влагосодержания W_р в уравнениях следует принимать в зависимости от температуры сушильного агента: при 100°С и выше W_р =0; при 90°С - W_р = 1; при 80°С - W_p=3; при 60-70°С-W_р=5.

Полученные зависимости позволяют относительно быстро и достаточно точно рассчитать продолжительность сушки пищевых материалов.

Для расчета периода прогрева материала вводится понятие условного влагосодержания W_у, которое больше начального W₁ , если начальная температура материала t_o меньше температуры материала t₁ в период постоянной скорости сушки. За счет тепла, затраченного на подогрев материала от t₀ до t₁ , можно было бы понизить влагосодержание материала от W_у до W₁ :

M_{c ,} (8.23)

 

W_у = W₁+h(100 c_с.в. + W₁)(), (8.24)

где h - коэффициент, зависящий от вида и теплопроводности материала (для рыбы h = 0,60).

 

Величины коэффициентов a и b

Таблица 7

Материал	Размеры, мм	Коэффициент
a	b
кальмар	8Х8Х8	5,4	0,54
рыба	20Х20Х20	8,2	0,174

 

Задание № 11

 

11.1. Рассчитать продолжительность сушки кальмара, если его начальная влажность 72%, а конечная - 24 %. Удельная нагрузка составляет 6 кг/м² , а процесс осуществляется воздухом с температурой 90°С.

11.2. Рассчитать продолжительность сушки рыбы, если ее начальная влажность 78%, а конечная - 18%. Удельная нагрузка составляет 7 кг/м² , а процесс осуществляется воздухом с температурой 80°С.

Практическое занятие № 9

Проектирование плана цеха

 

После выполнения всех предыдущих заданий студент обязан уметь построить план цеха (пример см. рис.3) с размещением в нем линии производства пищевой продукции.

Для этого необходимо выполнить в одном масштабе элементарные рисунки всего подобрано производственного оборудования (вид сверху) на плотной бумаге, вырезать их и пронумеровать в соответствии со спецификацией. Затем разложив картинки машин в приемлемом (по вашему мнению) технологическом порядке, определить площадь, занимаемую технологическим оборудованием.

Теперь, зная площадь, которую займет производственный участок, по условиям СНИПа определяются площади вспомогательных участков, складов, бытовых и рабочих помещений. После суммирования всех площадей определяется необходимая площадь цеха и его архитектурный вид.

На листе «ватмана» ф.А1 чертится план цеха в выбранном масштабе в соответствии с требованиями СНиПа со всеми необходимыми архитектурными деталями (колонны, окна, двери и т.п.) и на этом плане уже окончательно располагаются картинки производственного оборудования. И далее, окончательно выполняется чертеж плана цеха предназначенного для производства определенного вида пищевой продукции.

Задание № 12

12.1. Выполнить план цеха по условиям задания № 2.1.

12.2. Выполнить план цеха по условиям задания № 2.2.

12.3. Выполнить план цеха по условиям задания № 2.3.

12.4. Выполнить план цеха по условиям задания № 2.4.

 

К экзамену допускаются студенты выполнившие и защитившие все указанные преподавателем задания, но не менее чем по одному из всех 13-ти заданий.

Приложение 1

Термины, обозначения и их показатели, используемые в методических указаниях

Показатель	Обозначение	Параметры	Величина
Теплоемкость сухих веществ продукта	Сс.в.	кДж/(кг К)	1,35…1,65
продукта (при t0 C, 0…90)	C0	кДж/(кг К)	1,67+0,0253W0
воды	Cв	«-«	4,19
воздуха	Cвозд	«-«	1,01
льда	Cл	«-«	2,1
Теплопроводность:
продукта (при t0 C, 0…90)	l0	Вт/(м К)	0,298+0,00029 W0
воздуха	lв	«-«	2,44+0,008 t0C
Температуропроводность: продукта (при t0 C, 0…90)	а	м2/с	(14,7-0,02 W0)10-8
Коэффициент кинематической вязкости:
Воздуха	gвозд. 106	м2/с	13,28+0,09t0C
Воды при 00 С	lв 106	м2/с	1,79
Воды при 100 С	«-«	«-«	0,3
Воды при 200 С	«-«	«-«	1,01
Воды при 400 С	«-«	«-«	0,66
Воды при 1000 С	«-«	«-«	0,3
Плотность воздуха	rвозд.	кг/м3	1,3+0,0038t0 C
Воды при 100 С	«-«	«-«	0,3
Энтальпия: Рыбы тощей (при t0 C, 0…90)	iпрод.	кДЖ/кг	275+0,9t0C
Жирной (при t0 C, 0…90)	«-«	«-«	250+0,9t0C
Пара при 1000 С	iп	«-«
Число Фурье	F	-	0,04
Коэффициент при охлаждении	Q	-	0,83
Коэффициент формы продукта:
Пластина		-	1,0
Цилиндр	-	0,5
шар	-	0,33

Литература

1. Быкова В.М., Белова З.И. Справочник по холодильной обработке рыбы. - М.: Агропромиздат, 1986 г. - 208с.

2. Голянд М.М. и др. Сборник примеров, расчетов и лабораторных работ по курсу “Холодильное технологическое оборудование”. - М.: Пищевая промышленность, 1981 г. - 168с.

3. Гришин М.А. и др. Установки для сушки пищевых продуктов. – М.: ВО «Агропромиздат», 1989г. – 216с.

4. Дикис М.Я., Мальский А.Н. технологическое оборудование консервных заводов. - М.: Пищевая промышленность, 1969 г. - 780 - с.

5. Жилин Н.И. Линейные и технические характеристики промысловых рыб и мидий. - Керчь.: КМТИ, 1994 г. - 60 с.

6. Кан А.В., Матвеев В.И. Установки и аппараты для замораживания рыбы и рыбопродуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1967г. - 237 с.

7. Карпов В.И. Технологическое оборудование рыбообрабатывающих предприятий. - М.: Колос, 1993г. - 304с.

8. Кондрашова Н.Г. Холодильное и технологическое оборудование рыбопромысловых судов. – М.: пищ. пром-ть, 1971г. – 320с.

9. Мещеряков Ф.Е. Основы холодильной технологии. – М.: Пищевая пром-ть, 1975г. 560с.

10. Поспелов Ю.В. Механизированные разделочные линии рыбообрабатывающих производств. - М.: Агропромиздат,1987 г. -192с.

11. Родин Е.М. Холодильная технология рыбных продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1979 г. - 200 с.

12. Ситников Е.Д. Практикум по технологическому оборудованию консервных заводов. - М.: Агропромиздат,1989 г. -136 с.

13. Чупахин В.М. Технологическое оборудование рыбообрабатывающих предприятий. - М.: Пищевая промышленность, 1976 г. - 472 с.

14. Шиф И.Г. Тепловое оборудование рыбообрабатывающих предприятий. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981 г. - 224 с.

15. Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. - М.: ВО “Агропромиздат”, 1989 г. - 224с.

 

 

 

© Звегинцев Александр Иванович

Карнаушенко Юлия Викторовна