Малюнок 3 - Розрахунок тривалості охолодження тушки курчати-бройлера методом сіток
Тому найбільш прийнятним для даної задачі є номографіческіе метод розрахунку тривалості охолодження.
Розраховують значення безрозмірною температури по формулі
де - температура продукту на початку процесу охолодження і в кінці процесу відповідно, ºС;
- температура охолоджуючої середовища, ºС.
Тоді критерій безрозмірною температури складе
Розраховують значення безрозмірного критерію Біо за формулою
де - коефіцієнт тепловіддачі від продукту до охолоджуючої середовищі, Вт / (м 2 · К);
- радіус тушки за умови, що за формою вона наближається до кулі, в іншому випадку, коли продукт наближається за формою до пластини, слід підставляти в формулу половину її товщини, м;
- коефіцієнт теплопровідності продукту, Вт / (м · К).
Тоді, чисельне значення критерію Біо складе
За номограмі (Додаток 5) для кулі (тушка курчати-бройлера) значення безрозмірного критерію Фур'є складе 0,2. Приклад визначення чисельного значення критерію Фур'є наведено схематично на рис. 4. Номограми для тел в формі пластини, циліндра і кулі наведені в Додатку 5.
Малюнок 4 - Схема визначення чисельного значення критерію Фур'є з використанням номограми
Алгоритм роботи з номограми наступний: крок 1 - знайти точку перетину перпендикуляра, проведеного до осі ординат через точку на цій осі, відповідну чисельним значенням критерію безрозмірною температури # 920 ;, з ламаної, відповідної чисельним значенням критерію Bi (знаходять на номограмі шляхом інтерполяції. У разі, якщо розрахункове значення критерію перевищує максимальне значення критерію, зазначене на номограмі, використовують пряму, що відповідає значенню критерію ∞. Наприклад, розрахункове значення критерію Bi склало 93, максимальне чисельне значення цього критерію, зазначене на номограмі 50, тоді використовуємо пряму Bi = ∞); крок 2 - зі знайденої точки опускаємо перпендикуляр на вісь абсцис. Значення, зазначене точкою перетину перпендикуляра і осі абсцис, відповідає чисельному значенню критерію Фур'є.
Розраховують тривалість процесу, використовуючи формулу для розрахунку чисельного значення критерію Фур'є:
Тоді, тривалість охолодження тушки курчати-бройлера при заданих умовах складе
Приклад виконання завдання другої частини практичної роботи: розрахувати тривалість розморожування тріски атлантичної обезголовленої патрання в блоках по 10 кг, товщина блоку 60 мм водою (без циркуляції) температурою 15 ºС. Початкова температура тріски мінус 18 ºС. Розморожування вважати завершеним, коли температура в тілі тріски досягне 1 ºС.
Для розрахунку тривалості розморожування використовують формулу Планка для тіла в формі пластини (25), оскільки тріска атлантична обезголовлена патрання заморожується у вигляді блоків.
Формула Планка для тіла в формі пластини має вигляд
де - тривалість розморожування, с;
- щільність або об'ємна маса заморожується риби, кг / м 3. приймаємо для тріски, рівній 1020 кг / м 3;
- тепло, що підводиться до одиниці маси розморожувати тіла, являє собою тепловий ефект изотермического танення кристалів льоду в тканинах тріски, кДж / кг, розраховується за формулою
де - прихована теплота танення льоду, становить 334 кДж / кг;
- кількість вимороженої води, розраховується за формулою (10) або (11), частки одиниці;
- половина товщини пластини, м, в разі, якщо розморожування двосторонньо і форма замораживаемого об'єкта наближається до пластини, або радіус в разі, якщо розморожувати об'єкт наближається за формою до циліндра або кулі (потрошеную обезголовлений тріску атлантичну размораживаем блоками товщиною 0,06 м, розморожування двостороннє );
- коефіцієнт тепловіддачі від риби до охолоджуючої середовищі, приймаємо в залежності від виду охолоджуючого середовища, 500,0 Вт / (м 2 · К) по табл. 2;
- температура отепляющее середовища, 15 ° С;
- коефіцієнт теплопровідності замороженої риби, Вт / (м · К), розраховують за емпіричною формулою (14);
- теплоємність Дефростированное риби, кДж / (кг · К), розраховують за формулою (8);
- теплоємність замороженої риби, кДж / (кг · К), розраховується за емпіричною формулою (12).
Розраховують теплофізичні характеристики атлантичної тріски:
Для більш точного розрахунку ТФХ замороженої тріски слід застосувати емпіричні формули, проте спочатку необхідно розрахувати середню за процес і среднеконечную температуру тріски за формулами (16) і (15) відповідно.
Среднеконечная температура тріски при розморожуванні складе
Середня за процес температура складе
Тоді питома теплоємність замороженої тріски складе
Коефіцієнт теплопровідності замороженої атлантичної тріски складе
Кількість вимороженої води розраховують за формулою (11), воно складе
Тепло, що підводиться до одиниці маси розморожувати тіла, складе
Тривалість розморожування атлантичної тріски в воді при вибраних параметрах процесу складе за формулою (38) (щільність тріски 1120 кг / м 3)