1.3.Процеси нагрівання, випаровування, охолодження і конденсації . Апарати для проведення названих процесів у харчовій промисловості.

Нагревание – процесс повышения температуры одного из теплоносителей с помощью другого.

1.нагревание водой Для повышения температуры и пастеризации пищевых продуктов ниже 100

Для нагревания выше 100 используют перегретую воду, под избыточным давлением.

Вода является доступным и относительно дешевым носителем, имеет высокую теплоемкость и коэффициент теплопередачи. Обычно, обогрев водой осуществляется через разделяющую теплоносителей стенку. При нагревании водой используют циркуляционный способ обогрева. Поэтому способу горячая вода циркулирует, в котором она отдает свое тепло.

Циркуляция бывает естественная и принудительная.

Иногда, водой производят обогрев в т.н. «банях» или в аппаратах « с рубашками». Также применяют масла. Температура может достигать 250-300 . Тетрахлоррифинил, глицерин, кремнеорганические соединения.

2.нагревание водяным насыщенным паром

Особенность: постоянство температуры в процессе конденсации пара по всей поверхности пара. При конденсации выделяется большое количество теплоты.2024 2264 , ρ = 0,1 1,0 МПа.

При нагревании паром имеет место равномерность обогрева, при очень высоких коэффициентах теплоотдачи.

Различают нагревание глухим и острым паром.

Глухим – через разделяющую стенку.

Острым – при непосредственном контакте пара и другого теплоносителя.

3.нагревание топочными газами

Они образовываются в результате сжигания твердого, жидкости газообразного топлива в специальных печах.

Недостаток:

-низкий коэффициент теплоотдачи

-невозможность эффективно регулировать тепловые процессы

-выбросы в окружающее пространство продуктов горения

В некоторых случаях используют отработанные топочные газы.

4. нагревание электрическим током (несколько способов)

-в печах прямого действия, когда тело нагревается при прохождении электрического тока через него.

-нагревание токами высокой частоты

Испарение – процесс превращения жидкости в пар путем подвода к э жидкости теплоты.

Наиболее интенсивно испарение происходит при кипении (выпаривание, производство сахара)

Q=Wr,

Q-количество теплоты затрачиваемое на испарение

W- масса испаренной жидкости

r-удельная теплота парообразования

Конденсация - переход вещества из пара или газообразного состояния в жидкое, путем отвода от него теплоты.

Конденсация осуществляется в конденсаторах.

Различают:

поверхностную конденсацию и конденсацию смешения

Тепловой баланс при поверхностной конденсации

+ = + +

- массовый расход поступающего в конденсатор пара

- удельная энтальпия пара

– массовый расход воды для конденсации через стенку.

Конденсация при смешении теплоносителя осуществляется при сухих и мокрых конденсациях.

В мокрых конденсациях охлажденную воду выводят из нижней части конденсатора с помощью мокровоздушных насосов. В сухих конденсаторах подачу компенсируемого пара осуществляют в нижней части аппарата, а конденсат выводится с помощью комплексных горшков.

Охлаждение – осуществляется путем отвода от них теплоты, при использовании воды, воздуха или льда.

1.Охлаждение водой

2 способа:

-через стенку

-путем смешения

а ) артезианская вода t 8-12

б )оборотная вода t 15-25

Количество необходимой воды определяют из условий теплового баланса

+ = + +

=

2.Охлаждение льдом

Охлаждение осуществляется до температуры продукта близкой к 0

Используют тепловой баланс

=(-L)r

«-» - убыль теплоты

L- масса льда

r – удельная теплота плавления льда

2.Охлаждение воздухом

-естественным путем

-искусственным путем

При естественном охлаждении горячий продукт охлаждается за счет потерь тепла.

Искусственное охлаждение применяют для охлаждения воздуха:

-в первую очередь, в промышленности воды в градирнях, в которых охлаждаемая вода стекает сверху вниз навстречу подаваемому воздуху. При этом испарение проходит, как за счет теплообмена, так и за счет испарения значительной части жидкости.

Охлаждение до температуры ниже температуры замораживания и хранения пищевых продуктов, при температуре ниже окружающей среды от +4 до -40 .используют аппараты «холодильники». Охлаждение в этих холодильниках осуществляется с помощью холодильных машин. Для получения холода в холодильных машинах применяют обратный термический цикл Карно, состоящий из процессов сжатия газа, конденсации и испарения.

Согласно второму закону термодинамики , охлаждение температуры ниже температуры окружающей среды, которая связана с переносом теплоты с низшей температуры до высшей, возможно только при затрате энергии. Такой перенос осуществляется по обратному циклу Карно.

Энергетический баланс прямого цикла Карно

=L+

Согласно которому, при переходе теплоты с более высоких температурного уровня на более низкий совершается работа L. И на низком температурном уровне сохраняется теплота.

Обратный цикл Карно

S-энтропия

Τ – температура

1 -2 – адиабатическое сжатие газообразной работы тела

2-3 – конденсация рабочего тела протекающая при постоянной температуре с отдачей теплоты

3-4 – адиабатическое расширение рабочего тела, при котором жидкость ранее сконденсированная охлаждается до температуры

4-1 – испарение рабочего тела при постоянной температуре , с отнятием от охлаждаемого объект

Апарати для проведення процесів нагрівання, випаровування, охолодження і конденсації у харчовій промисловості.

Апарати для проведення процесів нагрівання: Кожухотрубный подогреватель, Реактор типа ИЗ-2С.

Апарати для проведення процесів випаровування: Выпарной аппарат типа ВАГ, Аппарат двустенный выпарной МЗС-320.

Апарати для проведення процесів охолодження: Трубчатый охладитель П8-ОУВ/2, Пластинчатая охладительная установка АОЗ-У6, Камеры охлаждения.

Апарати для проведення процесів конденсації: Вертикальный кожухотрубный аппарат для конденсации пара и концентрирования примесей этилового спирта.