OTŻ W4 17.03.05
Operacje cieplne Dostarczanie lub odbieranie energii na sposób ciepła. Efekt - zmiana temperatury lub przemiana fazowa (ciepło utajone) ΔS 0 - ruch ciepła od ciała cieplejszego do zimniejszego. Rozpiętość temperatury w T.Ż -196˚C do +1200˚C (-30˚C do +121˚C).Za wysoka temperatura i czas(т) - straty składników labilnych.
Zastosowanie w T.Ż. wstępna obróbka surowców ( mycie, czyszczenie, składowanie)
właściwe przetwórstwo (gotowanie, pieczenie, schładzanie, zamrażanie - spowalnianie lub przyspieszanie przemian chemicznych, biochemicznych i mikrobiologicznych
kleikowanie skrobi, denaturacja białek
utrwalanie żywności ( pasteryzacja, sterylizacja, chłodzenie, zamrażanie, suszenie, koncentracja)
operacje pomocnicze w procesie produkcyjnym (mycie maszyn, pomieszczeń)
Źródła ciepła stałe (głownie węgiel), ciekłe (olej), gazowe(wygodne BHP), elektryczne(drogie, wygodne, higiena, łatwa kontrola)
Ogrzewanie w T.Ż. - głownie ogrzewanie pośrednie
ciepło ze źródła (spalanie) dostarczane do produktu za pośrednictwem czynnika pośredniego (powietrze, H2O, pH2O (nasycona, przegrzana), solanka). Medium grzejne oddzielone od materiału ogrzewanego przeponą.
Mechanizm przenoszenia ciepła przewodzenie (kondukcja)
konwekcja
promieniowanie
Przewodzenie ciepła Przekazywanie energii kinetycznej molekuł za środowiska o wyższej temperaturze do środowiska o temperaturze niższej aż do momentu wyrównania temperatur. Czyste przewodnictwo - głownie ciała stałe ( brak ruchu w skali makro). Temperatura - zmiana wewnętrznej energii kinetycznej molekuł.
Wzór Fouriera λ - współczynnik przewodzenia ciepła
σt/ σl - gradient temperatury
F - powierzchnia do kierunku przepływu ciepła τ - czas
λ = 0.002 - 0.12 - materiały izolacyjne [W/mK]
λ = 0.70 - szkło
λ = 0.50 - stal
λ = 0.60 (20˚C), 0.68 (100˚C) - woda
λ = 2.3 - lód
aby przyspieszyć transport ciepła przez przewodnictwo -należy zwiększyć ΔT, F, zmniejszyć grubość(l), wydłużyć czas, zmienić materiał.
Konwekcja przenoszenie ciepła w materii ( płynach) na zasadzie przemieszczania się
- wolne - samorzutny ruch płynu (≠T → ≠ρ)
- wymuszone - mechaniczne mieszanie płynów o różnej temperaturze
transport ciepła konwekcyjnego - większe od przewodzenia ( sok, brzoskwinie w syropie, konserwa mięsna), sok - najszybsze ogrzewanie
w praktyce konwekcja nie zachodzi w bezpośrednim styku ze ściana - tam transport ciepła przez przewodzenie ( wnikanie ciepła)
(…)
… ciepła
przenoszenie ciepła za pomocą fal elektromagnetycznych ( promienie IR)
może zachodzić bez przewodnictwa (np. próżnia) ale w praktyce przechodzi przez gazy
promienie IR po wyemitowaniu są pochłaniane (ciała doskonale czarne), odbijane(ciała doskonale białe), przepuszczane(ciała doskonale przeźroczyste) w praktyce ciało czarne
pochłanianie promieni IR - absorbcja na powierzchni, dalej przewodnictwo lub konwekcja
szybkość ogrzewania - f(temp emitera, temp absorbera + kształt, stan powierzchni obu)
Równanie Stefana - Boltzmana - ilość ciepła emitowana przez ciało doskonale czarne
Q = δ A T4 δ - stała Stefana Boltzmana
W praktyce
Q = ε δ A (T14 - T24 )
Ε - emisyjność zastępcza (uwzględnia kolor, stan powierzchni emitera i absorbenta)
Źródła podczerwieni - promienniki podczerwieni, grzejniki ceramiczne…
… konwekcyjny), warstwy przyległe ( przewodzenie, wnikanie ciepła)
Układ dynamiczny (zmiana temperatury w czasie) t1 - t2 = logarytmiczna średnia napędowa różnica temperatur Δtśr Q = k F Δtśr τ
k - współczynnik przenikania ciepła - zdeterminowany przez „wąskie gardło” (albo opór cieplny, albo wnikanie) np. szklana ścianka butelki, tacka styropianowa - małe λ brak konwekcji w ...... małe α
rodzaj nośnika ciepła…
… parametrów procesu.
ogrzewanie parą ostrą (żywą) - bezprzeponowa (barabotery, bełkotki, rura). Wada- rozcieńczenie, zaleta - szybkość.
Ogrzewanie parą głuchą - przeponowa, bez rozcieńczenia.
Przykłady przeponowych wymienników ciepła.
kocioł z płaszczem grzejnym
aparaty Frederkinga
Wymiennik ciepła ociekowego
chłodnica ociekowa
Wymiennik typu rura w rurze
Wymiennik płaszczowo rurowy
Wymiennik skrobakowy…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)