Холодильна техніка і технологія

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ХОЛОДУ

Г.К. Мнацаканов, В.С. Мурашов

Холодильна техніка і технологія

Навчальний посібник до лабораторних робіт

Одеса - 2010



Навчальний посібник розроблено для студентів спеціальності 6.090520 «Холодильні машини і установки»

Автори: к. т. н., доц. Мнацаканов Георгій Костянтинович, к. т. н., доц. Мурашов Валерій Сергійович.

Навчальний посібник розглянуто і затверджено на засіданні кафедри холодильних машин 31 серпня 2010 р., протокол № 1.

Зав. Кафедрою холодильних машин і установок Хмельнюк М.Г.

© ОДАХ.



ВСТУП

Лабораторні роботи (частина 2) є невід'ємною частиною дисципліни «Холодильна техніка і технологія».

Метою лабораторних робіт є практичне закріплення знань по дисципліні в галузі холодильної технології харчових продуктів, ознайомлення з контрольно-вимірювальними приладами і методами проведення досліджень теплофізичних властивостей харчових продуктів, а також процесів їх холодильної обробки.

Усі роботи виконуються в лабораторії холодильної технології ОДАХ.

До початку лабораторних робіт студенти повинні ознайомитися з правилами техніки безпеки.

При підготовці до лабораторної роботи студент повинен вивчити методичні вказівки по її проведенню і підготувати таблиці вимірюваних величин.

Безпосередньо перед початком роботи викладач, що проводить заняття, перевіряє підготовленість студентів до її проведення.

Виконання кожної лабораторної роботи оформляється студентом у вигляді звіту на аркушах формату А4. Звіт пишуть пастою або чорнилом чорним, синім чи фіолетовим кольором з однієї сторони аркуша.

На першій сторінці звіту вказуються назва інституту, кафедри, прізвище, ініціали студента, номер навчальної групи, номер лабораторної роботи і її назва, а також дата проведення.

У звіті обов'язково повинні бути відбиті розділи «Мета роботи», «Зміст роботи», «Результати вимірів і обробка отриманих даних», «Висновки». Необхідні схеми, малюнки і графіки вичерчують олівцем.

Не пізніше, ніж через тиждень після проведення кожної лабораторної роботи, оформлені звіти повинні бути здані викладачеві, що проводить заняття. Викладач проставляє студентам оцінки, що враховують виявлені ними знання при опитуванні і якість оформлення звіту по лабораторній роботі.

Нижче наведений перелік лабораторних робіт.

№ лаб. роботи	Назва роботи	Обсяг, годин	Лабораторія
9 10 11 12	Прилади контролю параметрів повітря у холодильних камерах Визначення теплофізичних властивостей харчових продуктів Вивчення процесів охолодження і заморожування Вивчення системи повітророзподілу камер холодильної обробки м'яса	2 4 4 2	017а 017а 017а 017а



ПРИЛАДИ КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТРІВ ПОВІТРЯ В ХОЛОДИЛЬНИХ КАМЕРАХ

1 Мета роботи

Ознайомлення із приладами для вимірювання температури, відносній вологості й швидкості руху повітря в холодильних камерах.

2 Зміст роботи

У камерах холодильників повинні підтримуватися параметри повітря, що відповідають технологічним режимам камер зберігання охолоджених і заморожених продуктів, а також камер холодильної обробки продуктів.

До таких параметрів належать температура, відносна вологість і швидкість руху повітря у вантажному обсязі камер.

Контроль температурно-вологістного режиму камер здійснює технолог два рази на добу через рівні проміжки часу.

Температура повітря є найважливішим режимним параметром, особливо для камер зберігання.

Для місцевого контролю температури повітря камери використовують технічні ртутні або спиртові термометри, а також термографи.

Для дистанційного контролю температури використовують логометри, електронні самописні мости, контролери, до яких підключені датчики (термометри опору).

Термометри, термографи й датчики дистанційних приладів встановлюють у вантажному обсязі камери (у колони, або внутрішньої стіни) на висоті 1,5 - 1,7 м. від підлоги.

Відносну вологість повітря холодильних камер визначають трьома способами: психрометричним, гігрометричним і вимірюванням точки роси повітря камери.

Психрометричний спосіб заснований на вимірюванні температури повітря двома однаковими термометрами: «сухим» і «мокрим», тобто термометром, термочутливий елемент якого обернуто зволоженою тканиною. Випаровування вологи приводить до охолодження мокрого термометра. Чим нижче відносна вологість повітря, тим інтенсивніше випаровування і нижче температура мокрого термометра.

За допомогою спеціальних градуювальних (психрометричних) таблиць, графіків, або d - h діаграм за показниками сухого й мокрого термометрів визначають відносну вологість повітря.

Прилади, принцип дії яких заснований на використанні психрометричного способу вимірювань називаються психрометрами. На холодильниках застосовують психрометри Августа й аспіраційні психрометри Ассмана.

Гігрометричний спосіб вимірювання вологості повітря заснований на залежності властивостей гігроскопічних тіл, наприклад, їхньої довжини від вологості повітря. Прилади, що реалізують даний спосіб, називаються гігрометрами й гігрографами.

На холодильниках застосовують волосяні гігрометри й гігрографи, чутливим елементом яких є знежирене жіноче волосся.

Визначення відносної вологості повітря по температурі точки роси засновано на вимірюванні тієї температури охолоджуваної дзеркальної поверхні, при якій на ній починає випадати роса з повітря, яке її омиває.

Прилади, засновані на визначенні температури точки роси, використовують на холодильниках звичайно для регулювання вологості повітря в камерах зберігання охолоджених продуктів, наприклад, прилад

ГП 212.

Швидкість руху повітря в холодильних камерах вимірюють приладами, які називають анемометрами. Чутливим елементом анемометра є вертушка з радіально розташованими лопатами. Вісь вертушки пов'язана механічною передачею з лічильником обертів.

Вертушка анемометра обертається зі швидкістю, пропорційною швидкості потоку повітря, яке її омиває.

Крильчастий анемометр призначений для вимірювання швидкостей повітря 0,3...5,0 м/с.

Чашковий анемометр дозволяє вимірювати швидкості повітря від 1 до 30 м/с.

Для визначення малих швидкостей руху повітря (? 0,3 м/c) використовують електротермоанемометри й кататермометри.

Швидкості повітряних потоків у повітропроводах холодильних камер вимірюють за допомогою пневмометричних трубок і мікроманометра. Трубки встановлюються в прямому повітропроводі так, щоб перед ними (по ходу повітря) була ділянка стабілізації довжиною не менш 50 еквівалентних діаметрів. Пневмометрична трубка, відкритий кінець якої спрямований

назустріч повітряного потоку, вимірює повний тиск Pп потоку повітря; трубка, відкритий кінець якої розташований перпендикулярно потоку повітря, вимірює статичний тиск Рст. Обидва кінці трубки перебувають у безпосередній близькості друг від друга.

Мікроманометр, підключений до протилежних кінців трубок, показує динамічний тиск Pд потоку повітря

Pд = Pп - Рст.

Швидкість повітря W у точці вимірювання Pд обчислюють із вираження

W = (2Pд /с)0,5

де с - густина повітря при температурі повітряного потоку в місці вимірювання.

3. Особливості устрою й обслуговування типових приладів для вимірювання параметрів повітря в холодильній камері.

У скляних термометрів нижня межа вимірювань визначається температурою затвердіння термометричної рідини й дорівнює -35°С для ртуті й -80°С для етилового спирту й толуолу. Основна погрішність термометрів не перевищує ціни поділу, що становить 0,1 і 0,2°С для лабораторних і 0,5; 1 і 2°С для технічних термометрів.

Зміна положення термометра з вертикального на похилене, або горизонтальне практично не впливає на його показання. Однак, для одержання точних показань температури повітря треба резервуари термометрів (як і датчиків температур інших типів) постачати екранами з алюмінієвої фольги.

Для підвищення точності технічних термометрів їх тарують,тобто за допомогою контрольних лабораторних термометрів визначають погрішності вимірювання температур по всій шкалі технічних термометрів. Після цього, за допомогою виправлень отриманої тарувальної таблиці уточнюють фактичні результати вимірювань.

Психрометр Августа складається із двох однакових рідинних термометрів, прикріплених до монтажної дошки. Резервуар правого термометра обгорнуто одношаровим батистовим чохлом, кінець якого перебуває у балоні, заповненого дистильованою водою.

До недоліків психрометра Августа варто віднести схильність впливу теплового випромінювання й залежність показань від рухливості навколишнього повітря.

Аспираційний психрометр (психрометр Ассмана) за принципом дії не відрізняється від психрометра Августа, однак позбавлений його недоліків.

Прилад складається із двох однакових ртутних термометрів, закріплених у спеціальній оправі, обладнаній вентилятором, що приводять у дію від пружинного заводного механізму (прилад марки МВ-4М), або електромотора (прилад марки М34). Вентилятор створює рух повітря біля резервуарів термометрів зі швидкістю 2 м/с.

Резервуари термометрів поміщені в подвійний екранний захист, а самі термометри захищені від механічних ушкоджень щитками.

Всі металеві деталі лакуються й нікелюються, що охороняє термометри від впливу теплового випромінювання. Резервуар правого термометра обгорнуто батистовим чохлом, що на час роботи із приладом змочують водою зі спеціальної піпетки.

При визначенні відносної вологості повітря за допомогою аспираційного психрометра використовують спеціальний психрометричний графік, прикладений до приладу. По вертикальних лініях графіка відзначають показання сухого термометра, а по похилим - зволоженого.

Значення відносної вологості, виражені у відсотках, одержують на перетинанні цих ліній.

Термограф призначений для реєстрації й запису на діаграмній стрічці температури повітря в діапазоні (-45…+55)°С із точністю ± 1°С.

Принцип дії приладу заснований на властивості біметалічної пластинки змінювати радіус вигину зі зміною температури повітря.

Основні частини приладу: біметалічна пластинка (датчик температур), передавальний механізм, барабан з паперовою діаграмною стрічкою, стрілка з пером, годинниковий механізм (добовий або тижневий).

Діаграмна стрічка розділена по вертикалі горизонтальними паралельними лініями із ціною поділу 1°С, а по горизонталі - вертикальними дугоподібними лініями із ціною поділу 15 хв. часу для добових і 2 год. - для тижневих термографів.

Перед початком використання термографи тарують за допомогою лабораторних термометрів.

Гігрограф призначений для реєстрації й запису на діаграмній стрічці відносної вологості повітря від 0% до 100% при температурах від -35 до +45°С.

Принцип дії приладу заснований на властивості знежиреного людського волосся змінювати свою довжину залежно від відносної вологості повітря.

Датчиком вологості приладу є пучок знежирених жіночого волосу. Інші частини приладу такі ж, як у термографа. Діаграмна стрічка гігрографа розділена горизонтальними паралельними лініями із ціною поділу 2% відносної вологості й вертикальних дугоподібних ліній із ціною поділу 15 хв. часу для добових і 2 год. - для тижневих гігрографів.

Слід зазначити, що гігрограф не є абсолютним приладом, тобто не має класу точності. Тому гігрографи в обов'язковому порядку тарують у температурних умовах, що відповідають умовам їхнього подальшого використання.

При позитивних температурах повітря для тарировки гігрографів використовують аспираційні психрометри. При негативних температурах повітря гігрографи, які тарують, поміщають у закриті двошарові льодові

шухляди, усередині яких протягом доби встановлюється 100% -а відносна вологість повітря.

Крильчастий і чашковий анемометри складаються з вертушки, рахункового механізму, циферблата, важеля вмикання й вимикання рахункового механізму. Вертушка крильчастого анамометра має 8 плоских лопат трапецевидної форми. Вертушка чашкового анемометра має чотири лопати напівсферичної форми.

Для визначення швидкості руху повітря необхідно одночасно увімкнути лічильник обертів анемометра й секундомір і визначити кількість обертів вертушки за одну хвилину. Потім, за допомогою градуювального графіку анемометра знаходять швидкість руху повітря.

Крильчастый анемометр дозволяє визначати напрямок повітряного потоку.

4. Порядок здійснення роботи

Вивчити призначення, принцип дії, устрій і характеристики наявних у лабораторії приладів для вимірювання параметрів повітря.

Підготувати до роботи термограф і гігрограф:

а) відчинити кришку приладу, відвести стрілку з пером від барабана годинникового механізму, після чого зняти барабан із центральної осі;

б) завести годинниковий механізм, обертаючи ключ у напрямку, зазначеному стрілкою на барабані;

в) акуратно обрізати поля діаграмної стрічки, після чого накласти стрічку на барабан так, щоб нижня крайка її лежала на бортику барабана й на стику стрічки не було зламу горизонтальних ліній;

г) установити тримач ленти і обережно одягти барабан на центральну вісь;

д) повертаючи барабан від руки проти годинної стрілки, установити його в положення, при якому перо стрілки перебуває на розподілі стрічки, що відповідає даному моментові часу;

е) заповнити перо спеціальним чорнилом і відзначити на стрічці час початку запису.

3. Підготувати до роботи й зняти показання психрометра Ассмана:

а) зняти прилад зі штатива й змочити чохольчик правого термометра дистильованою водою за допомогою піпетки;

б) завести вентилятор психрометра (або увімкнути його електромотор) і встановити психрометр на штатив;

в) показання знімати після того, як установляться температури сухого й мокрого термометрів (через три хвилини після вмикання вентилятора, стежити по секундоміру);

г) визначити відносну вологість повітря за допомогою психрометричного графіка на перетинанні ліній температур сухого (tс) і мокрого (t м) термометрів (вертикальні лінії на графіку відповідають t с, круті похилі лінії - t м).

4.Визначити швидкість повітря анемометром:

а) стійко встановити анемометр у місці вимірювання швидкості повітря. При цьому крильчастий анемометр установити вертушкою проти вимірюваного потоку повітря;

б) відключити лічильник обертів і записати початкове показання шкали;

в) одночасно увімкнути лічильник обертів і секундомір і через 60 сек. виключити лічильник обертів;

г) записати кінцеве показання шкали й по різниці показань визначити число обертів вертушки за 1 хвилину;

д) по градуювальному графіку анемометра визначити швидкість руху повітря.

5. Показати на d - h діаграмі метод визначення відносної вологості повітря по даним t с и t м.

6. Визначити по d - h діаграмі, наявної в лабораторії, за обмірюваним значенням t с и t м відносну вологість повітря (ц, %), його ентальпію (h, кДж /кг) і температуру точки роси (t р, °С).

7. Порівняти результати визначення відносної вологості повітря по d - h діаграмі й психрометричному графікові.

5. Таблиці вимірювань параметрів повітря

холодильний камера охолодження замороження

Тип психрометра	t с, °С	t м, °С	ц, %	t р, °С	h, кДж /кг
			графік	d - h
Августа
Ассмана
№ виміру	Показання анемометра	Інтервалчасу, с.	n,обертів/с.	w,м/с.
	початкове	кінцеве
1
2
3



ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ

1. Мета роботи

Вивчити особливості зміни температури харчових продуктів в часі при регулярному тепловому режимі нагріву (охолоджування).

Визначити коефіцієнт температуропровідності харчових продуктів методом регулярного теплового режиму. Визначити дослідним шляхом густину і коефіцієнт теплопровідності продукту.

2. Теоретичні основи проведення експерименту

Розглянемо тверде тіло, що не має внутрішніх джерел тепла, яке помістили в навколишнє середовище, що має постійну температуру t, яка відрізняється від температури тіла. Якщо коефіцієнт тепловіддачі між зовнішньою поверхнею тіла і навколишнім середовищем залишається постійним в часі, то процес зміни температури тіла (його нагріву, або охолоджування) ділиться на дві стадії: 1) неврегульований процес;

2) регулярний режим.

Перша стадія характеризується тим, що зміна температури різних ділянок тіла в часі істотно залежатиме від початкового теплового стану тіла.

Друга стадія зміни температури тіла наступає після закінчення деякого часу після початку процесу нагрівання (охолоджування) тіла, коли його початковий тепловий стан перестає впливати на протікання процесу.

У другій стадії процес нагрівання (охолоджування) тіла повністю визначається умовами теплообміну на межі тіла і навколишнього середовища, теплофізичними властивостями тіла, його геометричною формою і розмірами. У цій стадії зміна температури в часі в будь-якій точці тіла описується рівнянням:

ln и = - mф + C (1)



де и - надмірна температура, и = | tx - t |;

tx - температура в деякій точці тіла у момент часу ф, °C;

ф - час, що пройшов від початку другої стадії (сек.);

m - темп охолоджування, 1/сек. ;

C - постійна величина.

З рівняння (1) виходить, що натуральний логарифм надмірної температури и для всіх точок тіла змінюється в часі по лінійному закону.

Диференціюючи обидві частини рівняння (1) за часом отримуємо

1/и. ? и/ ? ф = -m = const (2)

Темп охолоджування характеризує відносну швидкість зміни в часі надмірної температури тіла. Фактична температура всіх точок тіла при регулярному режимі змінюється по експоненті.

З формули (2) видно, що при регулярному режимі темп охолоджування m однаковий для всіх точок тіла і не залежить від часу.

Проте m залежить від розмірів і форми тіла, його теплофізичних властивостей і умов теплообміну на поверхні тіла, тобто від критеріїв

Bi = бl / л; Fo = a ф / l2;

де б - коефіцієнт тепловіддачі у поверхні тіла, Вт/(м2.К);

l - визначальний розмір, м.; для циліндра приймають його радіус;

л - коефіцієнт теплопровідності тіла, Вт/(м.К);

а - коефіцієнт температуропровідності тіла, м2/с, а = л/(c.с);

c - питома теплоємність тіла, кДж /(кг.К);

с - густина тіла, кг/м3.

Із збільшенням Bi темп охолоджування збільшується, асимптотично наближаючись до граничного значення. При Bi > ? (б > 1000 Вт/(м2.К))

темп охолоджування стає прямо пропорційним коефіцієнту температуропровідності тіла (теорема Г.М. Кондратьева)

а = km ? (3)

Коефіцієнт форми k залежить тільки від форми і розмірів тіла і визначається для циліндра кінцевої довжини співвідношенням:

k = 1 / ((2,405/R)2 + (р/L)2), (4)

де R - радіус циліндра, м;

L - довжина циліндра, м.

Для визначення коефіцієнта температуропровідності а на основі теореми (3) нагрівають (охолоджують) циліндровий зразок продукту. Створюючи умови нагрівання (охолоджування), близькі до б> ?, вимірюють зміну надмірної температури в часі і будують залежність

ln и = f(ф).

Тоді m = (lnи1 - lnи2) / (ф2 - ф1), (5)

де індекси 1 і 2 відповідають двом вимірюванням, проведеним при регулярному тепловому режимі.

Достоїнствами методу є відносна простота експерименту і висока точність (± 5%) при достатній теоретичній обґрунтованості і незалежності результатів досліду від початкового теплового стану тіла, а також місця розташування вимірника температури в об'ємі тіла.

3. Опис лабораторного стенду.

Стенд складається з термостата УТ-15, і комплекту вимірювальної техніки. У термостат залита вода. Температуру води контролюють скляним термометром.

Вимірювання поточної термоелектрорушійної сили (ТЕРС), пропорційній різниці температур води і продукту, проводиться диференціальною термопарою, підключеною до цифрового мікровольтметра.

4. Порядок проведення роботи.

Підключити термостат до електромережі, включити мішалку і по лабораторному термометру простежити за встановленням заданої постійної температури води.

За допомогою спеціального різака вирізати циліндровий зразок заздалегідь охолодженого продукту (буряк, картопля, морква і тому подібне).

Завести один спай диференціальної термопари в геометричний

центр циліндрового зразка.

Підключити диференціальну термопару до мікровольтметра.

Встановити випробовуваний зразок продукту на поличку термостата і через кожних 60 сек. проводити вимірювання ТЕРС термопари і температури води tw в термостаті. Дані вимірювань записувати в табл.1.

Зміряти діаметр D і довжину L циліндрового зразка досліджуваного продукту, визначити об'єм V зразка мензуркою. Значення D, L і V занести в таблицю вимірювань № 2.

Визначити вагу G зразка продукту і занести в таблицю № 2.

Обробити дослідні дані.

Порівняти дослідні значення коефіцієнта температуропровідності і

коефіцієнта теплопровідності продукту з табличними (див. таблицю теплофізичних характеристик продуктів).

5. Методичні вказівки до обробки дослідних даних

1. Перевести зміряні ТЕРС диференціальної термопари в надмірні температури и (1 град. = 37 мV), визначити температури продукту

tпр = tw - и, знайти натуральні логарифми ТЕРС і вписати всі ці дані в таблицю вимірювань № 1.

2. За даними таблиці вимірювань № 1 побудувати графіки зміни tw, tпр і логарифма ТЕРС в часі: tw = f(ф), tпр = f(ф) і ln ТЕРС = f(ф).

Проаналізувати побудовані графіки для кращого засвоєння суті регулярного режиму і з'ясування відмінності між темпом нагрівання і швидкістю нагрівання випробовуваного зразка продукту.

3. На графіці ln ТЕРС = f(ф) виділити ділянку, на якій всі точки лежать на прямій лінії і розрахувати по двох точках цієї ділянки темп охолодження (нагрівання) m по формулі

m = (ln ТЕРС 1 - ln ТЕРС 2) / (ф2 -ф1), (1/с).

4. Розрахувати коефіцієнт форми зразка по формулі (4).

5. Розрахувати коефіцієнт температуропровідності випробовуваного продукту по формулі (3).

6. Розрахувати густину випробовуваного двома методами

с' = G / V, г/см3; с" = 4G /(рD2L), г/см3.

Як густину продукту прийняти середнє значення

с = 0,5(с' + с") 103, кг/м3.

7. Розрахувати за дослідними даними значення коефіцієнта теплопровідності продукту (питому теплоємність продукту с приймати з таблиці теплофізичних характеристик продуктів)

л = а. с. с, Вт /(м. К).

8. Записати отримані дослідним шляхом значення коефіцієнтів температуропровідності а і теплопровідності л, а також середні табличні значення цих величин в порівняльну таблицю характеристик продуктів. Дати оцінку отриманим розбіжностям.

6. Таблиці

Таблиця 1

№№ изм.	Інтервал часу, с.	ТЕРС, мV	ln ТЕРС	и, град.	tw,°С	tпр,°С
1
2
...
30

Таблиця 2

Діаметр зразка, D, см.
Довжина зразка, L, см.
Вага зразка, G, г.
Об'єм зразка, V, см3

Порівняльна таблиця характеристик продукту

а.108, м2/с	л, Вт/(м.К)
Дослідний	Табличний	Відхилення %	Дослідний	Табличний	Відхилення %

Теплофізичні характеристики деяких продуктів при температурах (10...30) °С

Продукт	Відносний вміст води W	Кріоскоп.температура °С	с, кДж/(кг.К)	л, Вт/(м.К)	а.108, м2/с
буряк	0,78...0,88	- 1.6	3,81...3,85	0,26...0,64	7,8...16,8
картопля	0,78...0,82	- 1.3	3,64...3,68	0,47...0,66	11,8...16,7
морква	0,88...0,90	- 1.6	3,77...3,81	0040...0,64	11,4...26,9
м'ясо яловиче	0,62...0,67	- 1.9	2,52...3,34	0,45...0,89	11,7...12,5
вода	1	0	4,21...4,42	0,57...0,62	13,6...14,7



ВИВЧЕННЯ ПРОЦЕСІВ ОХОЛОДЖУВАННЯ І ЗАМОРОЖУВАННЯ

1. Мета роботи

1.Визначити характер кривих охолоджування і заморожування дослідного зразка.

2. Визначити тривалість охолоджування і заморожування дослідного зразка експериментальним шляхом.

3. Визначити тривалість охолоджування аналітичним методом, оцінивши його погрішність.

4. Визначити частку води, що виморожена, в продукті.

2. Опис лабораторного стенду

Робота проводиться в низькотемпературній камері холодильної шафи, де автоматично підтримується температура повітря на постійному рівні в діапазоні (-20...-30) °С.

Холодильна камера обладнана повітроохолоджувачем. У її обсязі створюється швидкість руху повітря (1...2) м/с. Поблизу дослідного зразка продукту швидкість повітря вимірюється крильчастим анемометром.

Вимірювання температур проводиться термопарною установкою, яка включає мідно-константанові термопари, перемикач, цифровий мікровольтметр і посудину Дьюара.

Дослідний зразок продукту - нарізані плоди і овочі, яким додається форма циліндра діаметром 25 мм.

Термопари вимірюють температури в геометричному центрі зразка tц, у його зовнішньої поверхні tп, а також повітря камери поблизу зразка tк.

3. Порядок проведення роботи.

1. Ознайомитися з лабораторним стендом.

2. Перевірити температуру повітря в холодильній камері.

3. Вирізати спеціальним різаком циліндровий дослідний зразок продукту.

4. Зміряти діаметр D і довжину L дослідного зразка продукту, записавши дані в таблицю вимірювань № 1.

5. Встановити термопари в геометричному центрі і на поверхні дослідного зразка, а також у повітрі поряд із зразком. Номери встановлених термопар вписати в таблицю вимірювань № 2.

6. Помістити дослідний зразок в камеру і швидко зачинити двері камери. Одночасно включити секундомір і провести вимірювання|вимір| термоелектрорушійної сили (ТЕРС) термопар, відповідних температурам tп, tц, tк.

7. Проводити вимірювання вказаних ТЕРС протягом 1 години з інтервалом 60 сек. Дані вимірювань вписати в таблицю вимірювань № 2.

8. Зміряти швидкість руху повітря w поблизу зразка, результати занести в таблицю вимірювань № 1.

9. Перевести значення ТЕРС термопар в температури (1 град. = 37 мV).

10. Обробити дослідні дані.

11. Визначити тривалість охолоджування розрахунковим шляхом, провести зіставлення з дослідними даними.

4. Методичні вказівки до обробки дослідних даних.

1 За даними таблиці вимірювань № 2 побудувати суміщений графік зміни температур tц, tп, і tк в часі (ф) в процесі охолоджування і заморожування дослідного зразка. Масштаб, що рекомендується:

1 °С = 5 мм; 1 мін = 5 мм.

2.На побудованому графіку виділити етап охолоджування продукту і етап заморожування. Межею етапів є місце істотної зміни кута нахилу кривої температури центру дослідного зразка.

3. По графіку tц = f(ф) визначити початкову кріоскопічну температуру tкр продукту. Значення tкр записати в таблицю вимірювань № 1. Як tкр приймають початкову температуру продукту на другому етапі холодильної обробки.

4. По графіку tц = f(ф) визначити фактичний час охолоджування

фохл і заморожування фзам зразка продукту і записати ці дані в протокол лабораторної роботи.

5. Проаналізувати характер кривих tп = f(ф), tц = f(ф), tк = f(ф) і взаємозв'язок між ними. Результати аналізу записати в протокол лабораторної роботи.

5. Методичні вказівки до розрахунку тривалості охолоджування продукту за дослідними даними.

1.Визначити середню температуру повітря камери на етапі охолоджування продукту

tк1 = ?tкi /n,

де n - число вимірювань tк на етапі охолоджування продукту.

2. Розрахувати безрозмірну температуру в центрі продукту на етапі охолоджування

и = (tохл - tк1) / (tпоч - tк1),

де tохл - температура в центрі продукту в кінці етапу охолоджування;

tпоч - початкова температура в центрі продукту.

3. Розрахувати приведений коефіцієнт тепловіддачі при охолоджуванні продуктів, що містять вологу, але не мають захисного покриву

бпр = 13,3 + 6,67 w.

4.Розрахувати критерій Біо для зразка продукту циліндрової форми

Bi = бпр R / лпр,



де R - радіус циліндра, R = 0,5 D;

лпр - коефіцієнт теплопровідності охолодженого продукту. Знайти середнє значення лпр можна за даними таблиці теплофізичних характеристик деяких продуктів (див. лабораторну роботу № 10).

5. За допомогою номограми, що виказує залежність безрозмірної температури від критеріїв Біо і Фурьє для осі циліндра (номограма є|наявний| в лабораторії), визначити значення критерію Фурьє (Fo|).

6. Визначити розрахункову тривалість охолоджування для зразка продукту

ф 'охл = Fo. R2 / a,

де а - коефіцієнт температуропровідності охолодженого продукту. Знайти середнє значення а можна за даними таблиці в лабораторній роботі № 10.

7. Оцінити погрішність розрахунку часу охолоджування порівняно з експериментом

дохл = (? ф охл - ф 'охл? / ф охл).100, %.

8. Визначити частку води, що виморожена

щ = 1 - tкр / tкон,

де tкон - середня кінцева температура продукту, tкон = 0,5(tп.кон + tц.кон).

6. Таблиці вимірювань|вимірів|.



Таблиця 3

Діаметр зразка	D, м.
Довжина зразка	L, м.
Початкове показання анемометра	ділень
Кінцеве показання анемометра	ділень
Інтервал часу	с.
Число обертів за секунду	1/с.
Швидкість повітря	w, м/с

Таблиця 4

№ виміру	Інтервал часу, сек.	tп	tц	tк
		№ термопари	№ термопари	№ термопари
		ТЕРС мV	°С	ТЕРС мV	°С	ТЕРС мV	°С
1 2 3 60	0 60 -//- -//-

ВИВЧЕННЯ СИСТЕМИ ПОВІТРОРОЗПОДІЛУ КАМЕР ХОЛОДИЛЬНОЇ ОБРОБКИ М'ЯСА

1. Мета роботи

Вивчити особливості системи повітряного душования.

Визначити швидкість повітря на виході з сопел.

Визначити розподіл швидкостей повітря по периметру горизонтального перетину стегнової частини напівтуші.

Визначити середню швидкість повітря у стегнової частини напівтуші і порівняти цю швидкість з розрахованою по аналітичній залежності.

2. Опис лабораторного стенду

У сучасних камерах холодильної обробки м'яса застосовується система повітророзподілу, названа «повітряне душования». Вона забезпечує рівномірне обдування стегнової частини м'ясних напівтуш повітряним потоком із швидкістю (1,5...2,5) м/с при швидкості повітря у вихідних перетинах сопел близько 10 м/с.

Вивчення даної системи повітророзподілу проводиться на експериментальному стенді, що включає всмоктувальний, нагнітальний і душуючий, відцентровий вентилятор, муляжі (моделі) четвертин яловичини, мікроманометр типу ММН з пневмометричною трубкою встановленою на всмоктувальному повітроводу, крильчастий анемометр, призначений для вимірювання швидкостей повітря у стегнової частини муляжу, термометр скляний для вимірювання температури повітря.

Площа поперечного перетину всмоктувального повітровода Fвс = 0,003846м2.

Діаметр душуючих сопел dс = 0,05м, кількість сопел nс = 6шт. Загальна довжина душуючего повітровода дорівнює 1 м. Відстань від вихідної кромки сопла до товстої частини стегна муляжів = 0,7м.

3. Порядок проведення роботи

1. Ознайомитися з лабораторним стендом, зміряти нижню відмітку рівня рідини в мікроманометрі l1, записати в таблицю вимірювань.

2. Зміряти температуру повітря в лабораторії t, записати в таблицю вимірювань.

3. Включити вентилятор, зміряти верхню відмітку рівня рідини в мікроманометрі l2, записати в таблицю вимірювань.

4. Зміряти за допомогою крильчастого анемометра швидкості повітря в 4-х точках периметра (через 90°) горизонтального перетину муляжу (на відстані 0,7 м від кромки сопел): w1, w2, w3, w4. Отримані дані записати в таблицю вимірювань.

4. Методичні вказівки до обробки дослідних даних.

1. Швидкість руху повітря у всмоктувальному повітропроводі wвс можна визначити з виразу для динамічного тиску повітря Pд в нім



Pд = 0,5 сwвс 2, (1)

де с - густина повітря при температурі приміщення визначається по таблицях, або по формулі

с = 353 / (273 + t), кг/м3.

Динамічний напір у всмоктувальному повітропроводі,| визначуваний за дослідними даними

Pд = g.Дl.k, (2)

де Дl - різниця показів мікроманометра, мм; Дl = l1 - l2 ;

g - прискорення вільного падіння, g = 9,81 м/с2;

k - добуток синуса кута нахилу трубки мікроманометра на густину манометричної рідини.

Тоді з (1) і (2) швидкість руху повітря у всмоктувальному повітропроводі|

wвс = (2g.Дl.k / с)0,5, м/с.

2. Визначити витрату повітря у повітропроводі

V = wвс Fвс, м3/с.

3. Визначити сумарну площу перетинів сопел

F = 0,25рdс2 nс, м2.



4. Визначити середню швидкість повітря на виході з сопел

wс = V / Fс, м/с.

5. Визначити середню швидкість повітря, що омиває стегнову частину муляжу м'ясної четвертини

w = 0,25(w1 + w2 + w3+ w4), м/с.

6. Розрахувати швидкість повітря у стегна напівтуші wx по аналітичній залежності

wx = 0,229wс /(ax/dc +0,145) м/с,

де а - коефіцієнт турбулентності структури струменя; для циліндрових сопел, а = 0,076;

x - відстань від кромки сопла до горизонтальної площини, в якої вимірюється швидкість повітря.

7. Порівняти дослідне значення середньої швидкості повітря у стегна напівтуші з розрахунковим значенням цієї швидкості і оцінити похибку розрахунку

д = (?wx - wср ?).100 / wср, %.

5. Таблиця вимірювань

Номери точок вимірювання швидкості	1	2	3	4
Інтервал часу, с
Число поділок на шкалі анемометра за інтервал часу
Число поділок на шкалі анемометра в сек.
Швидкість повітря в точці вимірювання, м/с
Початковий показ мікроманометра, l1, мм
Кінцевий показ мікроманометра, l2, мм
Різниця показів мікроманометра, Дl, мм
Коефіцієнт нахилу трубки мікроманометра, k, кг/м3
Температура повітря в приміщенні, t, °С



РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Гинзбург А.С., Громов М.А. Теплофизические характеристики пищевых продуктов и материалов. Справочное пособие. - М., „Пищевая промышленность”, 1975. 223с.

2. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. - М., госуд. изд. технико-теоретической литературы, 1954. 408с.

3. Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М., „Высшая школа”, 1967. 600с.

4. Мнацаканов Г.К. Холодильна техніка і технологія. Частина 2. Навчальний посібник. - Одеса: Видавничий. центр ОДАХ, 2006. 87с.

5. Физико-технические основы холодильной обработки пищевых продуктов. Под ред. Э.И. Каухчешвили. - М., Агропромиздат, 1985. 256с.

6. Чижов Г.Б. Теплофизические процессы в холодильной технологи пищевых продуктов. - М., „Пищевая промышленность”, 1979. 272с.

7.Чубик И.А., Маслов А.М. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов. - М., „Пищевая промышленность”, 1970. 184с.

Размещено на Allbest.ru

...