Файл: Терпиловский К.Ф. Механизация процессов тепловой обработки кормов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.07.2024
Просмотров: 168
Скачиваний: 0
дне, а со сторон запарника, не ниже чей на половине его БЫСО?Ы и отверстиями вниз. Такая установка спосооствует уменьшению удельного расхода пара, лучшему насыщению корма влагой и Солее экономичному использованию объема запарника, так как отпадает необходимость в донных решетках. Однако при этом пуск пара остается асимметричный относительно всей массы материала и з удаленных от насадков углах чана корм может остаться неприго товленным. Для доведения его до готовности треоуется дополни тельный расход пара.
Все существующие способы запаривания грубых кормовых мате риалов имеют существенный недостаток - запаривание в уплотнен- зом слое более продолжительно. Известно, что теплопроводность массы грубого корца соизмерима с теплопроводностью воздуха.
Тепло в уплотненном слое распространяется через трехфазную сре |
|
ду: воздух-вода-материал, поскольку доступ пара к каждой |
нагре |
ваемой частице затруднен. Увлажнение увеличивает теплопровод |
|
ность грубых кормов, однако этоне устраняет основного |
недос |
татка - время запаривания остается продолжительным. |
|
Если грубые корма запаривать так же, как и корнеклубнеплоды, тепло Судет распространяться по всей массе с паром и каждая частица материала может нагреваться независимо друг от друга в паровой среде. Тогда продолжительность нагревания резко сокга- тится, повысится производительность процесса, уменьшатся потери тепла.
С этой целью запаривание грубых кормов необходимо производить не в уплотненном, а в разрыхленном или взвешенном состоянии. Осуществить такое запаривание можно путем укладки материала тонким слоем на ряде решет, установленных одно над другим.Если пропускать пар под небольшим давлением снизувверх, грубостебельчатый коры будет разрыхляться. При таком способе запарива ния предварительное замачивание не требуется, так как нет необ ходимости увеличивать теплопроводность запариваемой массы. Этим достигается ряд преимуществ: уменьшается трудоемкость процесса; требуется меньшее количество тепла, сухой стебель нагревается
быстрее, чем увлажненный до полного насыщения.
При постоянном расходе, а следовательно, и. скорости пара нагреваемый слой в первый период продувания разрыхляется. По
33
мере прогревания н набухания от конденсата он начинает уплотня ся, что обеспечит снижение скорости остывания нагретой массы материала.
Тепловая обработка в тонком слое или во взвешенном состо ник позволяет сделать процесс непрерывным. Для этого необходимы две запарочные секции: в одной корм будет быстро нагреваться в взвешенном или разрыхленном состоянии, в другой - выдерживать ся в уплотненном состоянии при условии медленного продвижения к выгрузному лоху.
ГЛАВА |
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ |
|
КОРШВ |
I . |
Нагревание тел шаровой формы |
При нагревании любого влажного матермажа возможен перенос тепла не только за счет теплопроводности, но и массой, когда
влага, содержащаясявматериале, перемещается из |
зоны с |
больше! |
|
в зону с меньшей температурой, унося с собой |
накопленное ею теп |
||
ло. Согласно |
исследованиям, проведенным В.П.Пучковым flQ |
J , |
|
при повышении |
температуры в центральной зоне клубня картофеля |
до 60-70°С влажность увеличивается на 1$ вследствие уменьшения
влаги в наружных сдоях, которые прогреваются быстрее |
(дальнев- |
шее повышение температуры вызывает некоторое снижение |
влажности |
в центральной зоне). Такое количество влаги даже при максималь ной энтальпии может повысить температуру картофеля не больиа чемна1°С. Такимобразом, нагревание влажного тела паром можно
рассматривать, как процесс теплообмена его внутренних слоев
только |
в результате теплопроводности. |
|
|
|
|||||
Как известно, тепловой обработке |
в процессе |
кормоприготовле- |
|||||||
ния чаще всего подвергается картофель, форму которого с |
извест |
||||||||
ным допущением будем считать шаровой. |
|
|
|
||||||
Температуру внутри |
нагреваемого шарового тела можно |
опреде |
|||||||
лить, решив дифференциальное уравнение теплопроводности. Для |
|||||||||
граничного условия |
третьего рода это решение |
имеет |
вид f 6 J |
||||||
|
0 0 &Ut -UR |
51П ( Ч . и - W_C05(Vt„ |
Silt I K . - к 1 |
-M.Fo |
, ( I ) |
||||
* о - ^ = £ |
— |
|
|
|
R |
e |
|||
где t P |
- температура |
греющей |
среды; |
|
|
|
|||
t ( y t ) - |
температура |
внутри |
тела; |
• |
|
|
|
||
t„ |
- |
начальная |
температура тела; |
|
|
|
|||
R |
- радиус нагреваемого |
тела; |
|
|
|
|
|||
t T |
- текущая координата точки внутри шара; |
|
|
||||||
п. |
- порядковый номер частного решения; |
|
|
|
|||||
j n |
- |
корень характеристического |
уравнения: |
|
|
|
35
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 2) |
|
|
I = ^ • |
- |
критерий |
Ьио;. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Fo = —-g- |
- |
критерий |
!>урье. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уравнение |
(2) неразрешимо относительно JH. • Зничения |
ул. |
|||||||||
определяются |
по таблицамили |
графику. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
При графическом решении |
характеристического уравнения |
(2) |
|||||||||
получается бесчисленное мнонество корней, причем какдый |
после |
|||||||||||
дующий больше предыдущего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
J*< < Г-г<Г-ъ < |
••• < |
J |
4 |
* • |
|
|
|
|||
|
Из уравнения |
( I ) видно, что при увеличении |
ряд |
быстро |
||||||||
сходится, так как функция e x p ( - j 4 . Fo) |
|
|
быстро уменьшается. |
|||||||||
Поэтому в практических расчетах обычно |
ограничиваются первым |
|||||||||||
корнем уравнения |
( 2 ) , а в более |
точных расчетах берут два пе |
||||||||||
вых |
корня. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При Fo —«- 0 |
необходимо |
брать |
|
несколько |
членов |
ряда, |
|||||
что представляет |
известные |
трудности. А.П.Лыков для этого |
слу |
|||||||||
чая предлагает решение уравнения |
теплопроводности идругом |
виде |
||||||||||
(Поскольку для нагревания |
тела от 10-15 |
|
до90-95°С |
необходимо |
||||||||
определенное |
время, это решение здесь рассматривать не |
будем). |
||||||||||
|
Формула (1)> позволяет определить |
время нагревания любой |
||||||||||
точки внутри шара до заданной температуры. |
|
|
|
|||||||||
|
Если взять только первый корень характеристического уравн |
|||||||||||
ния, |
то для центра шара (гт-»-.0 |
) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
R |
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г — « — t n |
t . - t ( 0 , t ) j n - s l a j f t t o a j n , , |
|
3) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
36
так как
л,
t T ^ o
При нагревании тела паром или кипящей водой коэффициент теп лоотдачи сС выражается довольно большим числом
/ б. 10'+10 — п |
/. При относительно |
малом коэффициенте |
|||
|
|
м . град |
|
|
|
теплопроводности критерий |
B i —>- 0 0 |
. Практически уже |
|||
при |
Ы |
> 100 |
корни |
характеристического уравнения ( 2 ) |
|
где |
п |
1 -г оо . |
|
|
|
|
Первый корень |
j n ( = |
, поэтому в уравнении ( 3 ) |
= \
Такимобразом, уравнение (3) можно записать
|
|
Ы |
л*) |
|
|
t c - t ( Q , t ) J |
|
|
|
|
|
Тела часто имеют |
неправильную форму,и расчет их нагревания |
||
представляет |
большие |
трудности, так как температура становится |
|
функцией трех |
координат. |
|
При нагревании тела сложной конфигурации вдали от его по верхности температурное поле стремится принять определенную форму. Это свойство называется свойством стабильности теплового потока l'2J. Например, у тела, имеющего все три измерения од ного и того хе порядка, температурное поле вдали от поверхности имеет видсферы, и задачу можно решать как для шара.
Решение дифференциального уравнения теплопроводности приве дет к выражению ( 4 ) с той лишь разницей, что вместо радиуса ша ра R берем эквивалентный по объему радиус тела
37
|
|
/ |
3V |
' |
|
где V - объем нагреваемого |
тела. |
|
|||
Как видно |
из формулы ('О, время |
нагревания до заданно! т |
|||
ратуры зависит |
от размеров |
тела, его |
теплофиэическкх свойств и |
||
температуры греющейсреды. Если |
размер тела и его теплофизичес- |
||||
кие свойства объективно |
влияют на время нагревания, то темпер |
||||
ру греющей среды можно |
изменять в зависимости от конкретных у |
вий путем повышения давления |
в |
парообразовртеле. |
||||
На рис. I I показан график |
Т = } |
( t c ) |
для условий |
|||
нагревания тела до |
1С0,Т) = 36 ? |
от \ 0 |
= ТО°С при |
|||
R^/Sv а = 0,4 |
(кривая I ) и |
К, 1% |
а = 0,1 |
(кривая 2 ) . |
||
Как видно из графика, увеличение |
температуры среды от 100 до |
|||||
П0°С сокращает |
время |
нагревания |
центра тела на 30^ (пунктирна |
|||
линия). Дальнейшее повышение |
температуры меньше |
влияет на вг ч'. |
||||
нагревания (интенсивность падениякривой снижается). |
||||||
В некоторых случаях при запаривании кормов |
в агрг-атах '.о |
дического действия подачу пара повышенного давления целегс^ра прекращать еще до наступления готовности материала. Дальнейшее прогревание центральных слоев отдельных корнеклубнеплодов буде происходить за счет тепла, аккумулированного в поверхностных слоях. Таким образом можно сэкономить определенное количество
ра flO J- |
Опиты по нагреванию клубня |
картофеля весом 62,5Л0"экг |
|
и размером 54.10~эх'17.КГ3х39.КГ3 м |
при переменном режиме варки |
||
паром давления 2 ата ( t c = 120°С) |
показали,что к концу |
период |
|
пуска пара, который длился ч80с , температура в центре |
клубня |
||
нималась |
до 7ч, а"у- поверхности - до Пч°С. Через 3G0C после |
прекращения пуска пара центр клубня прогревался до 96°С, т.е температуры готовности, а в поверхностных слоях температура сни жалась до 99°С.
Расчет, проведенный по формуле (ч) с введениемвнее |
поправ |
|
ного коэффициента |
Кг= 0,75 (см. ниже), показал, что для |
нагре |
вания клубня до |
температуры готовности ( t r ^ 9б°С) при постоя |
ном режиме р - 2 атаи t c = 120° требуется 750 с. Следовательно экономия пара приводит к снижению производительности запарочно
38