Расчет шпарильного чана для тушек птиц (стр. 2 из 5)

Зная геометрические параметры шпарильного чана длина- 8,595 м, ширина- 2,4 м и высота 2,07 м( рисунок 1) и сделав некоторые допущения, определим его объем.

h

b

l

Таким образом, объем шпарильного чана определяется следующим образом:

V= l∙b∙h, (1)

где l- длина;

b – ширина;

h – высота;

V= 8.595∙2.4∙2.07= 42.7м³

Площадь шпарильного чана составит:

S= l∙b, (2)

где l- длина;

b – ширина;

S= 8.595∙2.4= 20.628м²

2.2. Расчет расхода греющего пара

Теплота, расходуемая на подогрев воды, кДж, [5, с.103]:

Q_п.в.= V_ванны ∙ρ_воды∙С_воды∙(t _к – t_н), (3)

где С_воды - удельная энтальпия пара, Дж/кг ;

t_н - температура водопроводной воды, ˚С;

ρ= 983 кг/м² – плотность воды при температуре t= 36˚С [1, с.512];

t _к= 60˚С – температура воды в ванне;

Q_п.в.=42.7 ∙983∙4,19∙(60-14)=8090.088 кДж

Теплота, расходуемая на подогрев корпуса аппарата:

Q_ап = m_ап∙С_мет∙(t_к – t_н ), (4)

где m_ап – масса аппарата, которая равна 300 кг;

С_мет - 500 Дж* кг/ К – удельная теплоемкость металла [1, с.512];

Q_ап = 300∙500∙(60-17)=6450 кДж

Теплота, расходуемая на подогрев изоляции, кДж:

Плотность изоляции (пенополиуритан, влажностью 5%): ρ_из = 80 кг/м³

Удельная теплоемкость изоляции :С= 1470Дж/( кг К)

Q_п.изол. = l∙b∙δ_из∙c∙(( t_н+t_в)/2 – t_в), (5)

где l,b – длина и ширина шпарильного чана соответственно, м;

δ_из – толщина изоляции, м;

с – удельная теплоемкость изоляции, Дж/( кг К);

t_н, t_в – температура шпарки и воздуха в помещении соответственно, ˚С

Q_п.изол = 8.595∙2,4∙0,01∙1470∙

7.732кДж

Рассчитаем расход теплоты на нагрев воды изоляции из условия работы в одну смену:

Q_н = (Q_н.в.+Q_п.из.+Q_{п.ап-та.})/(8∙3600) , (6)

Q_н =(8090.088 +7.732+6450)/(8*3600)=0,50513 кВт

Найдем расход пара на проведение процесса:

D= ∑Q/r, (7)

где ∑Q – сумма теплот, кДж

∑Q=0,50513+5,09+322,682+7523,894=7852,17 кВт

D=

кг/с;

где r = 2141 кДж/кг - удельная теплота конденсации пара при принятом давлении греющего пара на 4 атм. [1, с.56].

3. Тепловой расчет шпарильного чана

шпарильный чан тушка

В установившемся рабочем режиме теплота Q_р расходуется на нагрев поверхности туш, а Q_т – на потери в окружающую среду через стенки и дно чана Q_с и на испарение с открытой поверхности чана Q_и. С учетом того, что при шпарке должен нагреваться лишь поверхностный слой на глубину h залегания щетины, количество теплоты Q_т (Дж), которое при этом необходимо подвести к одной туше,

3.1 Расчет количества теплоты, расходуемое на нагрев туш

, (8)

где с_м – теплоемкость мяса, Дж/кг∙К, с_м =3.31 кДж/кг [10.с.273];

П – производительность шпарильного чана, шт/ч;

G – масса одной тушки, кг;

∆t – разность температур нагрева бройлера, ˚С;

(9)

где t_ср. –начальная температура нагрева, t_н=41 ˚С;

t_ср. - средняя температура нагрева, ˚С.

Расчет средней температуры тушки и температуры на глубине залегания пера:

Расчет температуры на глубине залегания пера:

а) Расчет критерия Re, [8. с.113] :

(10)

где πR – длина обтекания туши, м;

w – скорость обтекания конвейера, м/с;

Примем, что скорость движения конвейера равна скорости набегания потока воды на тушу, (w=0,266м/с);

ν_ж – кинематический коэффициент вязкости, м²/с;

t_ж – температура жидкости, ˚С.

(11)

б) Критерий Nu при продольном обтекании плоской поверхности при Re<5·10⁵ определяется по формуле, [8.с.158] :

(12)

при t_ж=60˚С , Pr=2.98

при t_т=41˚С, Pr=3.617 , [8.стр.112]

где t_ж – температура воды при шпарке, ˚С;

t_т - температура туши, ˚С.

в) Расчет коэффициента теплоотдачи Вт/м^2·К, [8. с.113]:

(13)

где λ_ж – коэффициент теплопроводности воды, Вт/м·К

при t_ж=60˚С, λ_ж=0,659 Вт/м·К, [8. с.112]

Вт/м^2·К

г) Расчет числа Bi:

(14)

где λ_т – коэффициент теплопроводности мяса птицы, Вт/м·К,

при t_т=41 ˚С, , λ_т=0,41 Вт/м·К, [10. с.273];

д) Расчет числа Fо:

(15)

где а – коэффициент температуропроводности мяса птицы, м²/с, (а=0,124·10^-6 м²/с), [10. с.273];

τ – продолжительность процесса шпарки, с;

R – радиус туши, м.

Так как значение числа Bi>50, то определяем безразмерную температуру нагревания туши на глубине залегания пера по следующей формуле,[2,с.567]

, (16)

где r – глубина залегания пера (r=0,05м);

R – радиус тушки птицы.

Для нахождения безразмерной температуры необходимо решить уравнение:

, (17)

Найдем множество корней μ_i при помощи математической программы Maple 10:

> restrat;

> Bi:=190;

> evalf(eq);

>.1403592218e218;

> eq2:=BesselJ(0,mu)/BesselJ(1,mu)-mu/Bi;

- plot(eq2,mu=0..10,0..10);

> restart;Bi:=190;

> f1:=x/Bi:f2:=BesselJ(0,x)/BesselJ(1,x):plot([f1,f2],x=0..10,y=0..0.5);

- f1:=y=x/Bi;f2:=y=BesselJ(0,x)/BesselJ(1,x);

> fsolve({f1,f2},{x,y},x=2..3);

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>