Інтенсифікація теплових процесів

Мета інтенсифікації процесів теплообміну полягає у підвищенні ефективності роботи апаратів і зменшенні витрат ними теплової енергії. Найбільш важливими напрямками для досягнення цього є Інтенсифікація теплообмінних процесів і утилізація теплоти, тобто її регенерація.

Найважливішими напрямками підвищення ефективності теплообмінних процесів є такі:

1. Зменшення термічного опору δ/λ стінки, крізь яку відбувається теплообмін. Це є можливим завдяки зменшенню її товщини або використанню матеріалу з більш високим коефіцієнтом теплопровідності, а також при своєчасному видаленні з поверхні теплообміну накипу, пригару продукчу, інших забруднень.

2. Заміна вільної конвекції _На примусову. Коефіцієнт тепловіддачі від гріючого агента до продукту збільшується в 1.2...1.5 рази.

3. Забезпечення турбулентного руху теплообмінних середовищ в апараті, що призводить до збільшення коефіцієнта тепловіддачі на 15...20 %.

4. Видалення повітря і неконденсуючих газів із робочих камер, де гріючим агентом є пара. Наявність повітря і некондексозаних газів різко знижує коефіцієнт тепловіддачі від пари до стінки.

5. Своєчасне відведення конденсату із парових об'ємів. Високий рівень конденсату істотно знижує ефективність теплообміну.

6. Підвищення різниці температур і теплового потоку (якщо це є можливим за технологічними умовами обробки продукції).

7. Оптимізація розмірів і форми продуктів, що підлягають тепловій обробці. Встановлено, що ефективність варіння і смаження залежить не тільки віл температурних режимів, але також від форми і розмірів самого продукту. Існують оптимальні форми і розміри продукту, що дозволяють швидше довести їх до кулінарної готовності при максимальному збереженні харчової цінності.

8. Правильний вибір виду теплового апарата залежно від продукції, що нагрівається.

Регенерація теплоти. Раціональним шляхом утилізації й економії теплової енергії є її регенерація (рекуперація). Суть регенерації полягає в тому, що гарячі рідина чи газ використовують для попереднього нагрівання холодних рідин чи газів.

Регенерація найбільш прийнятна там, де гарячу рідину необхідно охолоджувати. Регенерація теплоти можлива не тільки від продукту до продукту, але і через проміжний агент, наприклад воду. Найбільш простий і доступний спосіб регенерації може бути продемонстрований на прикладі установки для одержання питної охолодженої кип'яченої води.

Сира вода температурою t_н регенератор, що пластинчастий чи трубчастий теплообмінник. Тут за рахунок теплоти, переданої гарячою кип'яченою водою. сира вода нагрівається до температури регенерації t_р. Далі підігріта вода надходить у кип'ятильник і нагрівається до температури кипіння t_к .. З кип'ятильника вода направляється в регенератор, де вона віддає свою теплоту сирій воді.

Схема регенерації води на установці для

отримання охолодженої кип'яченої води:

1 - кип'ятильник; 2 - регенератор;

3 - охолоджувач

З регенератора вода виходить, маючи температуру t_рк, і надходить в охолоджувач, де охолоджується до температури t_ок.

Регенерацію можна здійснювати за принципами прямотоку і протитоку. Значно ефективніше застосовувати протиточну регенерацію.

Фізична сутність коефіцієнта регенерації полягає в тому, що він показує, яка частина теплоти, витраченої на нагрівання продукту від початкової до кінцевої температури, використовується для нагрівання нових порцій продукту від початкової температури до температури регенерації.. Чим вище коефіцієнт, тим вище теплова ефективність регенераторів. На практиці в харчових галузях промисловості широко застосовуються регенератори, у яких значення Е досягає 80... 95%.

Таким чином, при регенерації досягається істотна економія витрати теплоти і не менш істотна економія витрати холоду.

Контрольні запитання:

1. Назвіть основні способи передачі тепла.

2. За рахунок чого передається тепло в металах, твердих газах, рідинах?

3. Передача тепла теплопровідністю.

4. Передача тепла конвекцією.

5. Передача тепла тепловим випромінюванням.

6. Від яких факторів залежить швидкість передачі тепла?

7. Класифікація теплоообмінних апаратів за способом передачі тепла.

8. Класифікація теплоообмінних апаратів за тепловим режимом.

9. Які існують типи теплообмінних апаратів у громадському харчуванні?

9. Яке призначення теплової обробки теплових процесів?

10. Рушійна сила теплових процесів.

11. Назвіть основні способи теплової обробки.

12. Поверхневе нагрівання продуктів.