1. Тепловой расчет процесса
замораживания

2. При тепловых расчетах процесса замораживания задаются
начальная и конечная температуры продуктов. Конечная
температура замораживания практически никогда не бывает
одинаковой во всех точках продукта.
Среднюю температуру продукта (в интервале от t1 до t2)
при условии, что оба эти значения лежат в области от
криоскопической температуры до температуры окончания
льдообразования, можно определить по уравнению:
tср = (t2 – t1)/ ln (t2/t1)
Конечная температура продукта зависит от его размеров и
теплофизических свойств, а также температуры теплоотводя-
щей среды, коэффициента теплоотдачи. Она может быть
рассчитана по формулам, полученным И.Г. Алямовским для
тел различной геометрической формы:

3. для пластины tск = (2tц + tп) / 2;
для цилиндра tск = (tц + tп) / 2;
для шара tск = (2tц + 3tп) / 2;
где tц и tп — температура соответственно в центре и на
поверхности продукта, °С.
При замораживании большинства продуктов ниже -6°С
(в центре) распределение температуры по их толщине
становится близким к линейному, за среднюю конечную
температуру замораживаемого продукта в приближенных
расчетах можно принимать среднюю арифметическую
между конечной температурой в центре и конечной
температурой поверхности.

4. Для соблюдения постоянного температурного режима в
камере хранения при внесении в нее продуктов сразу после
замораживания необходимо, чтобы средняя конечная
температура продукта после замораживания была равна
температуре воздуха в камере хранения. Ее можно рассчитать
по формуле:
tц = 2 tск (Bi + 1) – t0 Bi / (Bi + 2);
Продолжительность замораживания - время, необходимое
для понижения температуры продукта от начальной до
заданной конечной, за которое большая часть воды,
содержащейся в тканях, превращается в лед.
Оно зависит от теплофизических свойств продуктов,
их толщины, формы, начальной и конечной температур
замораживания, температуры и свойств охлаждающей среды.

5. Продолжительность замораживания продуктов можно
определить, представляя их в виде тел простой
стереометрической формы. В холодильной технологии для
приближенных расчетов наиболее часто используют
формулу Планка:
τм = qм⋅γм ⋅lм (1/4 λм + 1/αм) / [3,6 (tкр - to) ⋅A],
где: qм — полная удельная теплота, отводимая от продукта
при замораживании от начальной температуры до заданной
средней конечной, кДж/кг;
γм — плотность замороженного продукта, кг/м;
lм — толщина продукта, м;
tкp — начальная криоскопическая температура продукта, °С;
А — коэффициент, значение которого зависит от формы
замораживаемого тела (для плоскопараллельной пластины
А = 2, для бесконечного прямого круглого цилиндра А = 4,
для шара А = 6);

6. qм = iн – iск,
где iн - энтальпия продукта при начальной температуре, кДж/кг;
iск - энтальпия продукта при средней конечной температуре,
кДж/кг.
!!!Тело в форме цилиндра замерзает в два раза
быстрее, чем тело в форме пластины, тело в форме шара
— в три раза быстрее.
При расчете продолжительности замораживания
упакованных продуктов формула Планка приобретает вид:
τ= qм⋅γм ⋅lм {R/λм+P [1/αм+∑(ly / λy)]}/[3,6 (tкр - to)],
где R и P — коэффициенты, значения которых зависят от
соотношения размеров тела и направления тепловых потоков;
∑ (ly / λy) — сумма тепловых сопротивлений слоев упаковки,
м2 • К/Вт.

7. Количество теплоты, отводимой от продуктов при
замораживании, можно определить по формуле:
Qм = G [c0 (tн – tкр) + rωW + см (tкр – tск)]
где: G — масса замораживаемого продукта, кг;
r — скрытая теп­лота замерзания воды, Дж/кг;
ω — количество замороженной воды в продукте,
определяемое при средней конечной температуре;
W - относительное содержание воды в продукте;
см — теплоемкость мороженого продукта, определяемая
при средней температуре между криоскопической и
средней конечной, Дж/(кг · К).
ω = Gл / (Gл + GВ)
где: Gл, GB — количество соответственно льда и влаги при
данной температуре, доли единицы.

8. Контрольная работа
ТЕМА: РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ КАМЕРЫ ОДНОФАЗНОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ
МЯСА С ВЫНУЖДЕННЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВОЗДУХА

9. Исходные данные. Камера однофазного замораживания мяса оборудована воздухоохладителями с
системой воздухораспределения типа «ложный потолок»

10. Цель расчета. Определить вместимость камеры и ее размеры, приведенный
коэффициент теплоотдачи от замораживаемого мяса, ско­рость движения воздуха
в зоне бедренной части полутуши, скорость выхода воздуха из щелевых сопел,
число сопел, объемный расход воз­духа через камеру, тепловую нагрузку на
холодильное оборудование ка­меры, число воздухоохладителей, соответствие
вентиляторов воздухо­охладителей требуемому режиму эксплуатации камеры.
Методика расчета. Продолжительность замораживания мяса τ меньше времени
цикла на период загрузки и выгрузки мяса τз:
τ = τц - τз
Для камеры замораживания мяса периодического действия производительностью
15...30 т/сут можно принять продолжительность загрузки и выгрузки τз = 2 ч.
Вместимость камеры
,
24
öG
Ì
τ⋅
=
Строительная площадь камеры (м2)
,
f
кам
g
М
F =
где gf – норма загрузки камеры мясом в полутушах, размещенных на подвесных
путях, т/м2; принимаем gf = 0,25 т/м2.

11. Длину подвесных путей можно определить из нормы нагрузки:
,
1g
М
lП =
где g1 – норма загрузки подвесных путей мясом в полутушах, т/м;
принимаем g1 = 0,28 т/м.
Принимаем ширину камеры равной Вкам = _____м, а длину Lкам = _____м.
Размещаем подвесные пути с учетом отступа от колонн 0,5 м и минимальным
расстоянием между подвесны­ми путями lmin = 0,9 м. В этом случае рабочая часть
одной нитки подвесного пути будет составлять:
lраб1 = Lкам - 2⋅lmin