Расчет камеры охлаждения мясных полутуш

Определим продолжительность охлаждения мясных полутуш. Температурное поле в процессе охлаждения мясных полутуш может быть описано по закономерностям охлаждения пластины с введением “коэффициента формы”. Значение этого коэффициента может быть принято равным 0,56. Тогда продолжительность охлаждения составит

,

где t_ц  требуемое к концу процесса значение температуры в центре продукта.

Пусть имеется камера для охлаждения мяса в полутушах, оснащенная межрядными радиационными батареями, производительностью 30 т/сут, скоростью движения воздуха в зоне расположения бедренной части туши w = 1 м/с; температурой воздуха в камере 2 С; начальной температурой продукта 37 С. Выполнить инженерный расчет камеры  значит определить продолжительность цикла охлаждения до температуры в центре туши 4 С, вместимость камеры, строительную площадь и суммарную длину подвесных путей.

При охлаждении мяса отвод теплоты от продукта осуществляется в результате конвекции, испарения и радиации. В инженерных расчетах это обстоятельство учитывают, вводя общий приведенный коэффициент теплоотдачи

_пр = _k + _i + _r,

где _пр  приведенный коэффициент теплоотдачи; _k, _i, _r  коэффициент теплоотдачи соответственно в результате конвекции, испарения и радиации.

При этом предполагается, что весь поток теплоты от продукта отводится вследствие конвекции, а испарение влаги с поверхности продукта и радиация только усиливают конвективный теплообмен. Формально это выражается в повышении значения .

Примем массу стандартной полутуши 81 кг при толщине бедрен- ной части 2L = 0,21 м; _в  теплопроводность воздуха, при t =  2 C

_в = 2,4210^–2 Вт/(мК). Рассчитаем критерий Рейнольдса при направлении скорости охлаждающего воздуха параллельно поверхности полутуши. Можно считать, что d_e = 2L.

,

где Re  критерий Рейнольдса; _в  кинематическая вязкость воздуха, м²/с, при t =  2 C _в = 13,210^–6 м²/с;

= 15850.

Так как Re < 10⁵, то режим движения воздуха у поверхности полутуши  ламинарный.

Nu = 0,3315850^0,58 = 88,8,

где Nu  критерий Нуссельта

Nu = ;

из этого выражения

 10 Вт/(м²К).

Коэффициент теплоотдачи радиацией для камер с воздушно-радиаци-онной системой охлаждения мяса можно определить по следующей зависимости:

_r = 3,78,

где   коэффициент, зависящий от режима работы камеры охлаждения,

,

где T_пр  температура поверхности продукта, К; T_б  температура поверхности батарей, К.

Среднюю температуру поверхности продукта можно принять равной 5 С; тогда T_пр = 278 К.

Принимая температуру поверхности батарей на 10 С ниже температуры в камере, получим T_б = 261 К.

Тогда

 = = 0,794;

_r = 3,780,794 = 3,0 Вт/(м²К).

В камерах с воздушно-радиационной системой охлаждения коэффициент теплоотдачи в результате испарения ориентировочно составляет 1,41,5 Вт/(м²К). Приняв _i = 1,45 Вт/(м²К),

_пр = 10 + 3 + 1,45 = 14,45 Вт/(м²К).

Вычисляем критерий Био

где   теплопроводность мяса, Вт/(мК),  = 0,45 Вт/(мК);

Вычисляем продолжительность охлаждения

Определяем продолжительность охлаждения

где a  коэффициент температуропроводности мяса, м²/ч; a = 0,0005 м²/ч.

ч.

Продолжительность загрузки и выгрузки для камер охлаждения мяса составляет от 2 до 4 ч. Принимаем ее равной 3,4 ч. В этом случае продолжительность цикла охлаждения мяса  = 22,6 + 3,4 = 26 ч.

Вместимость камеры охлаждения

32,5 т.

Строительную площадь камеры вычисляем по формуле

,

где q_F  норма загрузки, отнесенная к 1 м² строительной площади камеры; q_F = 250 кг/м².

= 130 м².

Длину подвесных путей вычисляем по формуле

L_п = M/q_l,

где q_l  норма загрузки, отнесенная к 1 м подвесного пути, кг; q_l = 280 кг/м.

L_п = 32500/280 = 116 м.