Файл: Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 292
Скачиваний: 3
Тип |
Назначение |
Форма излучателя |
излучателя |
ГИИ-1 Тепловая обра ботка и сушка материала
ГИИ-3 Тепловая обра ботка и сушка
•материалов и отопление боль
ших помещений ГИИ-12 Сушка штука турки, прогрев стенок и т. д.*
ГИИ-14 Сушка штука турки, прогрев стенок и т. д.
Панельный с рефлектором
Квадратный с рефлектором
«Фонарь»
\ • «Фонарь»
ГК-1-38 |
Может заменить |
«Фонарь» |
|
ГИИ-12 и ГИИ-14 |
|
Т а б л и ц а 54
Тепловая характерис тика, Вт
|
|
|
I I |
теплаколичество излучатепередлем |
теплаколичество продуктахвсго рания |
КОТИПЛЧисло |
|
|
|
Характеристика газа |
нагрузтепловая ка |
Габариты, |
мм |
Масса. |
|||||
|
|
|
|
кг |
|||||
|
|
|
1 1 |
| 1 . |
|
|
|
|
|
Природный низ |
9300 |
5500 |
2950 |
20 |
1260X I76X |
22,7 |
|||
кого |
давления |
|
|
|
|
|
Х200 |
|
|
сжиженный |
|
7500 |
4100 |
2250 |
16 |
480X350X 120 |
7,7 |
||
Природный низ |
|||||||||
кого давления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сжиженный |
|
23000 |
13600 |
7500 |
50 |
Диаметр |
18 |
||
(пропан-бутановая |
|
|
|
|
опорного коль |
|
|||
смесь) |
|
|
|
|
|
|
ца 600, |
наи |
|
|
|
|
|
|
|
|
большая высо |
|
|
Природный |
и |
24500 |
13600 |
7500 |
50 |
та 1600 |
|
22,2 |
|
600—1300 |
|||||||||
сжиженный |
|
|
|
|
|
|
|
(с под-, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ставкой) |
Природный |
и |
23000 |
12800 |
7000 |
50 |
Наибольшая |
12,4 |
||
сжиженный (при |
|
|
|
|
высота |
1900, |
|
||
смене |
сопла) |
|
|
|
|
|
наименьшая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1200 |
|
|
* Излучатели типа «Фонарь» успешно применяются для сушки бочек.
Благодаря этому коэффициент инжекции горелки не меняется. Го релки становятся менее ветроустойчивыми с понижением температуры окружающей среды вследствие интенсивного охлаждения керамических плиток. В условиях низких температур окружающего воздуха рекомен дуется работать при температуре плиток свыше 900° С.
Технологические характеристики ветроустойчивых горелок инфра красного излучения ГИИВ и «Марс» представлены в табл. 55.
Ветер
Рис. 59. Ветроустойчивая горелка инфракрасного излу чения с саморегулированием перепада давления на го-
релочной насадке:
/ — рефлектор; 2 — керамический насадок; 3 — инжектор-смеси тель; 4 — кокрпус горелки; 5 — кожух.
Одна из разновидностей газовых инфракрасных излучате лей — трубчатые, в которых газ сгорает в газовых горелках, помещенных в трубах. Наиболее распространенные формы из лучающих труб приведены на рис. 60. Степень равномерности нагрева продуктов зависит от конструктивных особенностей из лучающего элемента и от качества смешивания газа и воздуха. В ряде случаев возможно многократное использование продук-
Рис. 60. Излучающие трубы:
а — прямая; б — U-образная; в — W-образная; г — кольцевая;
204
Т а б л и ц а 55
ГИИВ-1 |
ГИИВ-2 |
||
Показатели |
|
|
|
сжиженный |
природный |
сжиженный |
природный |
газ |
газ |
газ |
газ |
Тепловая нагрузка |
по |
2560—4650 |
2800—5250 |
5100—9300 |
5600—10500 |
|
паспортным |
данным, |
|
|
|
|
|
Вт |
|
|
|
|
|
|
Давление газа, Па |
|
1450—4900 |
690—2450 |
1450—4900 |
690—2450 |
|
Расход газа, м3/ч |
|
0,1—0,18 |
0,28—0,53 |
0,2—0,36 |
0,56—1,06 |
|
Температура |
поверх |
720—900 |
750—920 |
720—900 |
750—920 |
|
ности излучателя, |
°С |
|
|
|
|
|
Ветроустойчивость, |
|
5,5—7,5 |
7—8 |
5,5—7,5 |
7—8 |
|
м/с |
|
|
|
|
|
|
Масса, кг |
|
|
2,7 |
2,7 |
4,7 |
4,7 |
|
|
|
П р о д о л ж е н и е |
табл. 55 |
|
|
|
«Марс-1» (для работы на |
«Марс-2» (для работы на |
||
|
|
сжиженном газе) |
природном газе) |
||
Показатели |
минимальный |
максимальный |
минимальный |
максимальный |
|
|
|
||||
|
|
показатель |
показатель |
показатель |
показатель |
Тепловая нагрузка |
9200 |
16900 |
10500 |
18600 |
|
по паспортным ' дан |
|
|
|
|
|
ным , Вт |
|
|
|
|
|
Давление газа, |
Па |
1200 |
3900 |
490 |
1570 |
Расход газа, м3/ч |
0,36 |
0,66 |
1,06 |
1,9 |
|
Температура |
поверх |
700 |
900 |
720 |
920 |
ности излучателя, °С |
|
|
|
|
|
Ветроустойчивость, |
3 |
3,65 |
3 |
5,5 |
|
м/с |
|
|
|
|
|
Масса, кг |
|
6,54 |
6,54 |
■ 6,54 |
6,54 |
205
тов сгорания с высокой температурой. Температура поверхности излучающих труб — 850—1000° С. Тепловая напряженность из лучающей поверхности при сжигании 6 м3/ч природного газа для однокольцевой трубы — 23 400 Вт/м2, для двухкольцевой —
15 200 Вт/м3.
Основные технические характеристики трубчатых излучате
лей, |
разработанных Институтом газа АН СССР, приведены в |
табл. |
56. Следует учитывать, что при работе горелки непрерыв- |
Показатели
Рабочая длина трубы, мм
Рабочая температура, °С Оптимальный расход природно го газа, м3/ч Оптимальное давление газа перед горелкой, Па
Оптимальное давление воздуха перед горелкой, Па Максимальная температура по догретого воздуха, °С Коэффициент использования топлива в трубе
|
|
|
Т а б л и ц а |
56 |
||
|
Труба излучателя |
|
|
|
||
прямая |
|
|
с циркуля |
|||
|
|
цией |
|
|||
горизонталь располоное жение |
вертикальное расположение |
тупиковая |
|
горения |
|
|
Ъ |
однокольце вая |
О) |
|
|||
|
|
|
СЗ |
|
=Г |
|
|
|
|
|
Л |
|
|
|
|
|
|
ч |
|
|
|
|
|
К |
|
о |
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
«О |
|
X |
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
О . |
|
|
|
|
|
|
|
СП |
о |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
а |
500—1000 |
1500— |
1500 |
2000 |
1900 |
1900 |
|
940 |
2000 |
880 |
960 |
880 |
900 |
|
920 |
||||||
5 |
7 |
6 |
9 |
6 |
|
8 |
29200 |
29200 |
3920 |
3420 |
5900 |
5900 |
|
— |
— |
3700 |
3920 |
4300 |
4500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
|
400 |
300 |
|
“““ |
|
0,4 |
0,45 |
0,7 |
0,65 |
0,65 |
0,7 |
но выделяется углекислый газ и пары воды, которые являются сильными поглотителями инфракрасного излучения. Продукты сгорания в керамических горелках содержат незначительное ко личество окиси углерода (0,01—0,025%), что вполне приемлемо в пищевом производстве.
|
Иногда при интенсивном инфракрасном нагреве возможен |
|||
перегрев |
(ожог) отдельных участков |
продукта. И. С. Пав |
||
лов установил, что нижний предел, при |
котором не возника |
|||
ет |
ожога, |
составляет интенсивность лучистого потока поряд |
||
ка |
2,1 -105 |
Вт/м3 [33]. Мягкие режимы |
обработки возможны |
|
при использовании средневолнового |
и |
длинноволнового из |
||
лучения. В этом случае в качестве |
источника инфракрасного |
излучения можно применять панели или радиаторы.
206
Одним из эффективных способов нагрева следует считать ис пользование кремнийорганических теплоносителей. Благодаря высокой температуре кипения они позволяют поддерживать зна чительные температурные перепады при нормальном давлении в трубопроводах [51]. При нагреве среды до 200° С в качестве рабочей среды может быть поликсилоксановая жидкость, при
Рис. 61. Установка для инфракрасного нагрева с кремнийорганическими теплоносителями:
1 — газовая |
горелка; 2 — змеевик; 3 — расширительный |
бачок; |
4 — камера; |
5 — калориферы; 6 — сетка; 7 —подставка; |
8 — веп- |
тилятор. |
|
|
повышении температуры до 250° С можно применять дитомилметан и т. д. Эти жидкости обладают достаточно высокой термиче ской стойкостью, что позволяет их использовать многократно. При использовании низкотемпературных источников инфракрас ного излучения максимум излучения сдвигается в область длин волн 5—7 мкм. Продукт обрабатывают комбинированным спосо бом, т. е. кроме инфракрасного нагрева, используют также кон вективное тепло.
Установка с кремнийорганическим теплоносителем (рис. 61) работает следующим образом: из расширительного бачка тепло носитель поступает в змеевик, подогреваемый газовой горелкой. По трубопроводу нагретый теплоноситель направляется в каме ру с калориферами, через которые вентилятором прогоняется поток воздуха, создающий конвективный теплообмен. На под
207
ставке располагается сетка с продуктом, который подвергается тепловой обработке.
Другим способом создания длинноволнового инфракрасного излучения является покрытие коротковолнового излучателя спе циальным составом из аморфного углерода [52]. В этом случае источник излучает до 15% всей энергии в виде длинноволнового излучения в диапазоне 200—400 мкм, а 85 % — в диапазоне ко ротковолнового излучения. При использовании такого покрытия продолжительность термической обработки в ряде случаев сокра щается на 30—40%.
РАСЧЕТ УСТАНОВОК С ГАЗОВЫМИ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ
В основу расчета инфракрасных установок положены данные по температуре нагрева изделия, скорости процесса, массообмен ные показатели, оптические характеристики продукта, наличие фазовых
переходов |
[4]. |
|
|
Теплопроизводнтельность установки QyCT (Вт) составляет |
|
||
|
Qycx = |
Qn + Q0 г "Ь Q i Н~ Q b “Ь • • • 4- Qn |
(И -19) |
|
--------------------------------------------- . |
||
|
|
Чт |
|
где |
Qn— тепло, |
поглощаемое продуктом; |
|
Q0.r — потери |
тепла с дымовыми и отработавшими газами; |
Qi. Qa, ...,Qn — потери тепла стенками камеры, излучением транспорт ными органами и т. д.;
% — к. п. д. камеры.
Для предотвращения перегрева облучаемого изделия должно соблю даться равенство:
Qn = Qn> |
(11-20) |
где Qn' — теплоизлучение нагретой поверхности, Вт. Известно, что
Qn = «,FM(<noB-«B). |
(II—21) |
где а '= ак4 ал — суммарный коэффициент теплоотдачи соответственно конвекцией и лучеиспусканием, Вт/(м2- К);
FM— поверхность материала, ма;
/пов> 4 — соответственно температура поверхности материала
иокружающего воздуха, °С.
Всвою очередь тепло, поглощаемое продуктом в условиях нагрева газовыми инфракрасными горелками,
Qn = EKPffoТ1ЧаГя> |
(II—22) |
где екр— степень черноты керамики; |
|
Т — температура излучения, °К; |
|
208
Ф — коэффициент |
отдачи |
теплоизлучением; |
|
||
а — коэффициент |
поглощения; |
|
|
||
F„— поверхность теплоизлучения, м2. |
|
||||
Из равенства (II—20) |
следует, |
что |
|
||
|
Ек |
р |
= |
“'Дм О’поп — in) ■ |
(II—23) |
Следует иметь в виду, |
что коэффициенты а и ср |
являются угловыми, |
т. е. зависят от взаиморасположения источников излучения и тепловос принимаемой поверхности.
Потери тепла отработавшими газами |
Q0.r (Вт) |
определяют по урав |
|||||
нению |
|
|
|
|
|
|
|
|
<20. г — t (Vici + |
V2c2 + ... + |
Vncn) LrQr, |
(II—24) |
|||
где |
t — температура |
отходящих |
газов, °С; |
полученных |
|||
Vi, Иг, ..., |
Vn— объем |
соответствующих |
компонентов, |
||||
ci, сг, ... |
при сгорании единицы |
топлива, |
м3; |
|
|||
сп— средние |
теплоемкости |
компонентов продуктов сго |
|||||
|
рания, Дж/(кг- К); |
|
|
|
на единицу |
||
|
ЬГ— относительный выход продуктов сгорания |
||||||
|
топлива,м3 м3; |
|
|
|
|
||
|
Qr— расход газа, |
м3/ч. |
|
|
|
|
Для определения потерь тепла при разности температур t 2— черев стены установки поверхностью F и толщиной 3 можно воспользоваться уравнением
Qi = k (t2- |
t 1)F , |
(II—25) |
где k — коэффициент теплопередачи |
Вт/(м3-К); |
|
k |
|
(И—26) |
Общие потери тепла на излучение через открытые дверцы и проемы вычисляют по соотношению
|
<22= г кра0ФВ ( Т * - Т $ , |
(11—27) |
где |
Ф — коэффициент диафрагмирования (табл. 57); |
|
П |
F — площадь отверстия, м2; |
и окружающей сре |
и Тч,— соответственно температуры камеры |
||
|
ды, °К. |
|
Потери тепла на нагрев транспортных средств и других приспособле ний массой G при разности температур (tLr—12 ) можно определить по формуле
= cG ( t\.— t'2) . |
(II—28) |
209