Расход циркулирующего СА. Удельный расход циркулирующего СА. Баланс по влаге узла смешения. Тепловой баланс узла смешения. Уравнение линии смешения.

Важливим показником специфіки нестаціонарного нагріву тіста-хліба при випічці служить температурне поле зразка, яке зображене як сукупність миттєвих значень температури по висоті центральної частини заготовки.

По температурному полю можна дізнатися особливості теплообміну в тісті-хлібі, межі скоринки, границю і переміщення зони випаровування з нижньої і верхньої скоринки, визначити градієнти температури в будь-якій точці зразка, середні температури по перерізу тістової заготовки в різні моменти часу, теплопоглинання зразка, середню інтенсивність теплового потоку на поверхні тістового зразка за досліджений період.

Температурне поле будують по діаграмам запису температур окремих точок (див.рис.1) з проміжком часу 2...5 хв. В координатах температура t - висота зразка h. При цьому поле розміщене так, що нижня поверхня хліба знаходиться справа. (рис.2)

Глибину залягання гарячих спаїв термопар визначають в кінці випічки при розрізанні зразка по слідах чорнилза допомогою штангенциркуля і фіксують в журналі спостережень 2(див. додаток)

По температурним кривим випічки через заданий момент часу визначають температури для кожного шару, в якому був розміщений корольок термопари. Ці температури наносять на графік температурного поля у вигляді точок з урахуванням координати королька (ординати вк ,пс ,1,2,3,4,5, НК)

Рис.2.Зміна температурного поля тіста-хліба при випічці подового хліба в лабораторній печі в момент часу, хв.:0- в початковий момент,1-4, 2-8, 3-12, 4-16, 5-20, 6-24, 7-28, 8-33, 9-38.

Для отримання середніх температур по перерізу тістової заготовки в заданий момент часу необхідно отримані точки з’єднати кривими(система отриманих кривих позначено на рис.2 номерами 0 - 9).

Сушка.

1.3. Реальный процесс сушки в простой сушильной установке. Заданы параметры т.т. «0» и «1». Точка 2 задана одним параметром, φ₂.

Пусть . Построим линию нагревания СА в калорифере и линию идеальной сушки в диаграмме “I – x” до пересечения этой линии с линией (т. см. рис. 1.3.).

Рис.1.3. Изображение процессов нагревания СА и сушки в “I – x” диаграмме.

Для построения линии сушки воспользуемся уравнением линии сушки в виде

Преобразуем уравнение линии сушки

. (1.3)

Зададимся произвольным значением влагосодержания x на участке « » (см. рис. 1.3).

Подставим это значение влагосодержания в формулу (1.3). Найдем, таким образом, второй параметр влажного воздуха в произвольной точке линии реальной сушки, I. Найдем точку пересечения параметров влажного воздуха x и I в поле диаграммы Рамзина. Соединим т. 1 с произвольной точкой линии реальной сушки и продолжим ее до пересечения с линией . Линия «1 – 2» - линия реальной сушки. Линия реальной сушки при заданном значении параметра сушки ( ) проходит ниже линии идеальной сушки (см. рис. 1.3). Влагосодержание влажного воздуха на выходе из сушильной установки реального процесса сушки меньше x_2ид. Следовательно, удельный расход а.с.в. в реальном процессе выше удельного расхода а.с.в. в идеальном процессе сушки. В таком же соотношении находятся и удельные расходы тепла в калорифере реальной сушильной установки и идеальной.

Аналогично может быть построена линия сушки для случая .

2.3. Сушка с частичным возвратом отработанного воздуха (с рециркуляцией отработанного воздуха). Схема установки. Построение линий смешения, нагрева и сушки для идеального варианта. Коэффициент рециркуляции. Сравнение с простой сушильной установкой.

Процессы сушки протекают с большей скоростью при повышенных температурах и пониженных влажностях СА, иначе – при высокой движущей силе процесса. Однако на практике часто необходимо вести процесс сушки медленно, т.е. в мягких условиях (при меньшей температуре и большем значении влагосодержания СА). Такая сушка применяется в случае высушивания термолабильного материала или в случаях неравномерного высушивания влажного материала: чрезмерно высушивается у поверхности контакта с СА и недостаточно во внутренних зонах.

Для обеспечения смягчения условий сушки в сушильной установке часть отработанного воздуха возвращается на вход в установку, где смешивается со свежим воздухом. Далее эта смесь направляется на нагрев в калорифер, после чего поступает в сушильный аппарат (см. рис. 2.3)

Рис. 2.3. Схема сушильной установки с рециркуляцией отработанного воздуха.

Рис. 3.3. Изображение процессов смешения СА, нагревания его и изменения его параметров в процессе сушки в поле диаграммы Рамзина (идеальный вариант процесса).

Коэффициент рециркуляции показывает, какая масса отработанного воздуха возвращается в процесс на каждый кг свежего воздуха, .

Пусть известны: параметры воздуха свежего и отработанного, параметры точки смешения воздуха свежего и отработанного. Построим линии: смешения, нагрева и сушки в “I – x” диаграмме.

Построение начинают с проведения линии смешения – это прямая, соединяющая т.т. «0» и «2» (ниже будет доказано, что линия смешения действительно прямая в координатах “I – x”). Зная параметры т. смеси (т. «М»), проводят линию нагрева воздуха в калорифере (х = const) до пересечения с изоэнтальпией I₁ =I₂ (так как процесс сушки идеальный, поэтому линия сушки «1 – 2» совпадает с линией I = const.), таким образом определяя положение т. «1».

Докажем, что на самом деле, по сравнению с простой сушильной установкой, установка рассматриваемая обеспечивает понижение температуры и повышение влагосодержания С А на входе в сушильный аппарат.

Построим линию нагрева С А в простой сушильной установки, начиная от т. «0» до пересечения с линией идеальной сушки этой установки, как продолжение линии «1 – 2» сушки с рециркуляцией отработанного воздуха (на рис. 3.3. эти линии обозначены пунктирно). Точку пересечения обозначим символом « ». Сравним температуру и влагосодержание в т.т. « » и «1». Действительно .

Расход циркулирующего СА. Удельный расход циркулирующего СА. Баланс по влаге узла смешения. Тепловой баланс узла смешения. Уравнение линии смешения.

Составим баланс узла смешения по а.с.в. (см. рис. 4.3)

, откуда , . (2.3)

Поделим обе части уравнения (2.6) на W

. (3.3)

Составим баланс по влаге узла смешения

, или , или

. (4.3)

Составим тепловой баланс узла смешения

, откуда . (5.3)

Приравняем правые части уравнений (4.3) и (5.3)

. (6.3)

Уравнение (6.6) представляет собой уравнение прямой линии в отрезках в координатах “I – x”. Следовательно, действительно, линия смешения в диаграмме Рамзина – прямая линия.

Рис. 4.3. Схема узла смешения.

4.6. Материальный баланс сушильного аппарата. Расход циркулирующего воздуха. Удельный расход циркулирующего воздуха. Удельный расход свежего воздуха.

Выделим сушильный аппарат из схемы сушильной установки с рециркуляцией отработанного С А (см. рис. 5.3) и составим уравнение материального баланса по влаге

для контура 1.

,

откуда . (7.3)

Поделив обе части уравнения (7.3) на W, получим

, (8.3)

где l_ц – удельный расход циркулирующего воздуха.

Приравняем правые части уравнений (3.3) и (8.3) и найдем удельный расход свежего воздуха в установке с частичным возвратом отработанного воздуха, принимая во внимание уравнение (4.3)

, или , или .

С учетом того, что , получим

, т.е. удельный расход свежего воздуха в сушильной установке с рециркуляцией отработанного воздуха равен удельному расходу свежего воздуха в простой сушильной установке.

Рис.5.3. К уравнению материального баланса сушильного аппарата.

5.3. Тепловой баланс калорифера сушильной установки с рециркуляцией отработанного воздуха.

Составим уравнение теплового баланса калорифера сушильной установки (см. рис. 6.3)

, откуда . (9.3)

Но , а , поэтому

, с учетом того, что для идеальной сушки I₂ = I₁,

, т.е. мощность калорифера в сушильной установке с рециркуляцией отработанного воздуха равна мощности калорифера в простой сушильной установке.

Рис. 6.3. К уравнению теплового баланса калорифера.