Определение интенсивности конденсации пара при варке круп Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

641.5:664.762

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА ПРИ ВАРКЕ КРУП

И.Т.КРЕТОВ, Г.В.КАЛАШ НИКОВ, А.К.ОСТРИКОВ, В.М.КРАВ ЧЕН КО

Воронежский технологический институт

Отсутствие оперативной информации о характере изменения объема крупинок вследствие поглощения ими сконденсировавшейся на поверхности влаги не позволяет добиться оптимального проведения гидротермической обработки и варки круп при производстве крупяных концентратов [1].

Цель нашей работы - определение интенсивности конденсации пара в слое дисперсного материала и разработка практических рекомендаций по дополнительному подводу воды при, расчете процесса варки и гидротермической обработки круп. Поэтому для дальнейшего совершенствования технологической схемы производства варено-суше-ных круп исследовали процесс гидротермической обработка и варки кpJ п паром атмосферного давления при различных гидродинамических режимах слоя продукта [2 ]. Слой крупы при этом пронизывался потоком пара при значениях критерия Рейнольдса И с:1 = 0...35, что соответствовало Уп = 0...0,65 м/с. Период прогрева круп характеризовался интенсивной конденсацией пара и сопровождался высокой скоростью влагопоглощения. Ввиду различий в начальный момент времени температур слоя продукта и пара, а также относительно низкого начального влагосодсржания исходного продукта Шп = (0,18...0,32) кг/кг) рассматриваемая обработка крупы обусловлена нестационарными взаимосвязанными процессами тепломассообмена. Отсутствие данных по конденсации пара в периоде прогрева круп и при дальнейшей их гидротермической обработке и варке не позволяло учитывать возможное изменение объема крупинок.

В результате матсчатичсекс»: обработки экспериментальных данных с учетом допущений [2] получено уравнение для определения интенсивности потока конденсата:

а (1 - е)кп АТ (

|‘ “--/----------ут . (1)

Е г Я уц а з где Е - порозность слоя крупы; кц - коэффициент экранировки, учитывающий уменьшение поверхности конденсации за счет контакта крупинок и изменение их удельных поверхностей, кп = 0,93;

АТ - разность температур теплоносителя и поверхности крупинок, К; г - удельная теплота парообразования, кЦж/кг;

г - отношение объема крупинки поверхности перед гидротермической обрабс’г.ой и варкой, м;

(X тудельная поверхность слоя крупы, м"

Проведенные исследования позволили ус-

Рис. 1.

Крупа

- перловая,

- рисовая, гречневая

тановить изменение объема крупинок в процессе варки и, следовательно, изменение поверхности конденсации слоя (рис. 1), которые рассматривались как функции влагосодержания продукта ин. Анализ кривых Шн, кг/кг: 1 - 0,2987; 2 - 0,3333;

3 - 0,3700; 4 - 0,4085) показывает, что в периоде прогрева практически не наблюдается изменение удельной поверхности слоя, поэтому для обеспечения эффективного начала варки целесообразнее использовать стационарный режим обработки в плотном слое без дополнительного перемешивания. Импульсную обработку в псевдоожиженном слое необх ідимо применять при влагосодержании продукта более 0,30...0,33 кг/кг.

Коэффициент теплоотдачи а в периоде прогрева определяли из критериального уравнения:

N11 = АКь(Рг8/Ргі)сИє(Гз (Н/ёэ) , (2)

где Рг8 и Рп - критерии Прандтля, соответствующие температурам насыщения и поверхности крупинок;

К - критер ій конденсации;

Н - высота слоя продукта, м;

(і3- эквива. іентньїй диаметр крупинки, м;

А, Ь, с, й, ш - экспериментально определяемые коэффициенты.

Значения А, Ь, с, <1 и ш для различных видов круп приведены в таблице.

Таблица

Крупа Значения коэффициентов

А Ь*102 с а П1

1’исоиая 2,398* 10"6 -4,87 0,33 1,50 0,25

Гречневая 4,322*10"7 -3,67 0,33 1,35 0,50

Нерлоиая 4,648» 10"7 8,50 0,33 1,45 0,50

Изменение интенсивности конденсации пара и перепада температур ЛТ в периоде прогрева для слоя рисовой 0 , гречневой ® и перловой © круп представлено на рис. 2. Из анализа кривых

^3 - 2,33*10"2 кг/с; 35,71 кг/м2; Ун “0,25 кг/кг, уп = 0,08 м/с

следует, что разность температур пара и поверхности продукта АТ существенно влияет на характер интенсивности конденсации пара. Установлено также, что имеется незначительное расхождение интенсивности конденсации пара для рассматриваемых круп. К окончанию периода прогрева интен-

сивность конденсации пара снижается примерно в 9 раз по сравнению с первоначальной (ДТ1 =352 К, им 1 = 0*35 кг/кг) и составляет ]к2 = 0,27...0,33 кг/(м »с). После периода прогрева интенсивность пара продолжает снижаться и через Т= 600 с составляет для рисовой крупы 26,2*10 кг/(м *с), перловой - 25,73» 10~4 кг/(м »с) и гречневой - 26,13*10" кг/(м »с). Такое значительное уменьшение интенсивности конденсации пара не обеспечивает в процессе варки крупы парОм достаточного количества конденсата, что обусловливает необходимость дополнительного подвода влаги для нормального протекания процесса. Формула (1) позволяет определить это количество недостающей влаги и периодичность се подвода в слой продукта, что особенно важно при расчете комбинированного варочно-сушильного аппарата.

ВЫВОДЫ

1. Предлагаемая методика расчета позволяет определить цедостающее для нормального протекания процесса варки количество воды11 периодичность ее подачи в слой продукта.

2. Выявлены характер протекания периода прогрева процесса варки круп и значимость факторов, влияющих на интенсивность конденсации пара в слое продукта.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кретов И.Т., Калашников Г.В., Кравченко В.М.,

Остриков А.Н. Совершенствование процесса варки круп при производстве пищевых концентратов. - М.: ЛгроНИИТЭ-ИГ1П, 1988 - С.7-9. - Сер.Г1ищ.пром-сть. Экспресс-информ. - Вып. 5.

2. Калашников Г.В. Совершенствование процесса гидротермической обработки и варки круп с использованием перегретого пара атмосферного давления: Дне. ... канд.техн. наук /Воронеж, технол. ин-г. - Воронеж, 1991. - 270 с.

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

Поступила 06.02.92-

637.332.001.573

РАСЧЕТ ПРОЦЕССА КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ПЕРМЕАТОВ МОЛОЧНОГО СЫРЬЯ В АППАРАТАХ ОБРАТНОГО ОСМОСА РУЛОННОГО ТИПА

В.И.ДОЛНИКОВСКИЙ, К. К.ПОЛ ЯНСКИЙ

Воронежский технологический институт

Аппараты обратного осмоса, применяемые для концентрирования молочного сырья, эффективнее по потреблению энергии, чем вакуум-выпарные установки. Расчет рулонных аппаратов по известным методикам [1, 2, 3, 4 ] затр\ днен, так как они разработаны для процессов очистки растворов и не учитывают увеличение осмотического давления продукта подлине аппарата при концентрировании.

Среди попыток аналитического описания процесса наиболее известна система дифференциальных уравнений [1 |. Расчетные зависимости, по-

лученные решением дифференциальных уравнений, имеют следующий вид:

С = Л(р - кСг); (1)

С2/С1 = 3,41 [2С 3Х Л/(Зу £>2)]4, (2)

где Є - уде льная производительность мембраны;

А’- кон танта проницаемости мембраны; р- давление;

; к - кон,:танта пропорциональности, определяющая зависимость осмотического давления от концентрации растворенных веществ в продукте;

Сі,С2 - массовая доля растворенных веществ со-ответствеь но в ядре потока и на поверхности мембраны;

X - длина мембранного канала;

Ь - высота мембранного канала;