Жылу өткізгіштік
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ.........................................................................3
1 ЖЫЛУ БЕРІЛУ ТҮРЛЕРІ........................................4
1.1 Жылу өткізгіштік....................................................4
1.2 Конвекция................................................................7
1.3 Сәуле шығару..........................................................9
2 ЫСЫТУ ЖӘНЕ СУЫТУ ПРОЦЕСТЕРІ....................................12
2.1 Ысыту процесі......................................................12
2.2 Суыту процесі.......................................................17
3 ЖЫЛУ АЛМАСУ АППАРАТТАРЫ...........................................20
3.1 Жылу алмасу аппараттары туралы жалпы мағлұмат....................................20
3.2 Жылу алмасу аппараттарының түрлері және жұмыс істеу принципі.........20
ҚОРЫТЫНДЫ............................................................25
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ................................26
КІРІСПЕ
Жылу алмасу – өздігінен пайда болатын кызған денеден (немесе
Жылу алмасу процесі азық-түлік өндірісіндегі кең тараған процестердің бірі.
Тақырыптың өзектілігі: тағам өндірісіндегі дайындалатын өнімдердің барлығы дерлік ысыту
Курстық жұмыстың мақсаты: азық-түлік өндірісіндегі ысыту және суыту
Бұл жұмыста мақсатпен тығыз байланысты келесі міндеттер қойылған:
- жылу берілу түрлерімен танысу;
ысыту және суыту процестерінде қолданылатын әдіс-тәсілдерді меңгеру;
- жылу алмасу аппараттарының түрлерімен оқу;
- жылу алмасу аппараттарының жұмыс істеу принциптерімен танысу.
Осы жоғарыда көрсетілген міндеттерге сәйкес жұмыстың бірінші бөлімінде жылу
Екінші бөлімінде ысыту және суыту процестері кеңінен қарастырылып, бұл
Үшінші бөлімінде жылу алмасу аппараттарының түрлері, олардың жұмыс істеу
Осы жұмысты жазу барысында ресейлік ғалымдардың ғылыми еңбектері мен
Қозғалып отырған мәселелерді толығырақ қамту және түсіндіру үшін кестелер
1 ЖЫЛУ БЕРІЛУ ТҮРЛЕРІ
1.1 Жылу өткізгіштік
Жылу (жылу мөлшері) – жылу алмасу процесінде берілген немесе
Жылу алмасуға жылдамдығы берілген немесе қабылданған жылу жылдамдығымен анықталатын
Жылу берілу - екі жылу тасығыштар арасындағы оларды бөліп
Жылу тасымалдағыш – жылу тасуға қолданылатын қозғалыстағы орта (газ,
Жылу беру процесінде әр түрлі температурадағы кем дегенде екі
Жылу тасымалдағыш ретінде қаныққан су буы, ыстық су, элекртқыздырғыш,
Орта арасындағы жылу берілу орныққан (стационарлы) және орнықпаған (стационарлы
Көптеген тамақ өнімдерін (мысалы, ет, балық, қамыр, сүт,
Бір денеден екінші денеге жылу берілу жылу өткізгіштік, конвекция
Жылу өткізгіштік деп дененің көбірек қызған бөлігінен азырақ қызған
Барлық нүктесі бірдей температураға ие дененің беті изотермиялық бет
Дене (орта) ішінің температурасы бір изотермиялық беттен екіншісіне қарай
(1)
Жылу өткізгіштіктің негізгі заңы жылу өткізгіштікпен берілген жылу мөлшері
(2)
мұндағы λ – ортаның жылу өткізгіштік коэффициенті, Вт/(м К).
Заттардың жылу өткізгіштік коэффициенті олардың табиғатына, агрегаттық күйіне, температурасына
Тамақ машина құрылымында қолданылатын кейбір металдар үшін жылу өткізгіштік
Жылу өткізгіштіктің дифференциалдық теңдеуі (Фурье заңы)
ортадағы жылу таралу процесін сипаттайды. Оны энергияның сақталу
негізінде қорытып, келесі түрде жазады:
(3)
мұндағы λ/(ф)=а – жылу өткізгіштік коэффициенті, м2/сағ немесе м2/с;
Жылу өткізгіштіктің теңдеуі орныққан және орнықпаған процесс жағдайындағы жылу
Жылу өткізгіштіктің жалпақ қабырға арқылы ыстық жылу тасымалдағыштан суық
1.1-сурет. Жылу өткізгіштіктің екі қабатты қабырға арқылы
жылу берілу сызбасы
Қабырға температурасы ыстық жылу тасымалдағыш жағынан tст1-ге, ал суық
Орныққан режимдегі жалпақ қабырғаның жылу өткізгіштігін сипаттайтын теңдеу мынадай
(4)
мұндағы λ/δ-қабырғаның жылу өткізгіштігі.
Қабырғаның кері жылу өткізгіштік (λ/δ) шамасы қабырғаның термиялық кедергісі
Екі қабатты қабырға жағдайында, мысалы эмальданған немесе көп
қабатты болса мынадай түрде болады:
(5)
мұндағы n-қабырға қабатының саны [2, 121 б.].
1.2 Конвекция
Конвекция. Жылу алмасу қарқындылығы жылу алмасу коэффициентімен сипатталады, орта
Конвективті жылу алмасу кезінде жылу газ немесе сұйықтық ағынында
Жылу алмасу қарқындылығына газ немесе сұйық ағыны қозғалысының сипаты
Еркін және еріксіз конвекция кезінде жылу алмасу бір-бірінен
Еркін немесе табиғи конвекция газдың немесе сұйықтықтың қыздырылған және
Еркін конвекцияның жылдамдығы процесс өтетін газ немесе сұйықтықтың физикалық
Еріксіз немесе ықтиярсыз конвекция насос немесе желдеткіш әсерінен жүреді
Еріксіз конвекция кезінде жылу алмасу еркін конвекцияға қарағанда салыстырмалы
Жылу алмасудың негізгі заңы – Ньютон заңы: жылу алмасу
} (6)
мұндағы α-жылу алмасу коэффициенті, жылу алмасу бетінің 1 м2
Жылу алмасу коэффициентін өлшеу бірлігін теңдеу жүйесін шешу арқылы
(7)
Конвективті жылу алмасу жылдамдығын анықтайтын жылу алмасу коэффициентінің мәні
Жылу алмасу коэффициенті өлшем теңдеуі бойынша есептелінеді, яғни конвективті
Конвективті жылу алмасудың дифференциалды теңдеуін (Фурье-Кирхгоф теңдеуі) субстанциалды туындысын
(8)
мұндағы vx, vy, vz – x, y, z остеріне
(9)
мұндағы α-жылуөткізгіштік коэффициенті, м2/с.
Процестің толық математикалық сипаттамасы үшін бұл теңдеу аппарат қабырғысы
1.2-сурет. Көлденең қаптама құбырлы бір қозғалтқышты
жылу алмастырғыш
Бұл жағдайда сұйық ағынын турбулентті режимде сұйық бөлшектерінің қарқынды
(10)
Дифференциалдық теңдеу, алайда, қарапайым жағдайлар тізбегінде ғана есептік түрге
1.3 Сәуле шығару
Сәуле шығару. Дененің бетіне түсетін барлық сәуле энергияларының бір
Бұл өрнекте бірінші мүшесі (QA/Q) дененің жұту, екінші мүшесі
Өрнекке енетін мүшелер мәніне байланысты абсолютті қара дене (денеге
ақ дене (денеге түсетін барлық сәуле энергиясы шағылса, яғни
деп ажыратылады.
Табиғатта абсолютті қара, мөлдір, ақ денелер жоқ. Техникада сұр
Сәуле шығарудың заңдылықтарын Стефан-Больцман, Кирхгоф, Ламберт заңдары сипаттайды.
Стефан-Больцман заңы дененің Е сәуле шығару қабілетін, 1 сағат
(11)
Cәулелену энергиясы λ толқын ұзындығына және Т температураға тәуелді.
Абсолютті қара дененің температурасы мен сәуле тарату қабілеті арасындағы
мұндағы К0-абсолютті қара дененің сәулелену константасы, Вт/(м2 К4); К0=(4,19…5,67)
10 -8 Вт/(м2 К4).
Практикалық есептер үшін
(12)
мұндағы С0-абсолютті қара дененің сәулелену коэффициенті, Вт/(м2 К4); С0-5,67
Стефан-Больцман заңы тек абсолютті қара денеге ғана қолданылмайды. Шынайы
(13)
мұндағы С-сұр дененің сәулелену коэффициенті, Вт/(м2 К4).
Әрқашанда Стің мәні С0 мәнінен кем және 0-ден 5,67
0…1 шамасындағы өзгеретін C/C0=ε қатынасы салыстырмалы сәулелену қабілеті немесе
(14)
Кирхгоф заңы дененің сәуле тарату және жұту қабілеті арасындағы
Демек,
(15)
(15) теңдеуі Кирхгоф заңы, ол былай тұжырымдалады: дененің
Ламберт заңы сәулеленудің әр түрлі бағыттағы қарқындылығының өзгеруін білдіреді
(16)
мұндағы dψ – dF1 элементінен dF2 көрінетін денелік бұрыш;
Осы заңға сәйкес нормаль бағытындағы сәуле тарату қабілеті дененің
Параллель орналасқан денелер, екі жазықтықтың арасындағы сәулелік жылу алмасу
(17)
мұндағы Q1-2 – бір денеден екінші денеге берілген жылу
(18)
мұндағы С1, С2 – 1 және 2 денелерінің сәулелену
Бір дене басқа денені толықтай қамтып жатса (3.0) өрнегі
(19)
мұндағы F2-қамытылып жатқан дене бетінің ауданы [2, 123 б.].
2 СУЫТУ ЖӘНЕ ЫСЫТУ ПРОЦЕСТЕРІ
2.1 Ысыту процесі
Су буымен ысыту. Су буы 150-170оС температураға дейін ысыту
Ысытушы агент ретінде су буының артықшылықтары:
Жылу берудің жоғары коэффициенті;
Бу мөлшерінің конденсациясы кезіндегі бөлінетін жылу мөлшерінің көптігі;
Белгілі бір қашықтықта құбыр арқылы тасымалдау мүмкіншілігі;
Бу конденсациясы тұрақты температурада жүретіндіктен қыздырудың біркелкілігі;
Қыздырғышты реттеудің жеңілдігі.
Әдетте азырақ қысымдағы қаныққан буды қолданады, кейде 20-30оС–қа қыздырылады.
2-3 ат абсолютті қысымдағы (қысымға қарсы бу құбырынан кейін)
Су буымен ысыту өткір немесе қатаң бу деп аталатын
төмен орналасқан көп мөлшердегі ұсақ саңылаумен жабдықталған барботер-құбыр арқылы
Қатаң бумен қыздыру кезінде қыздырылушы сұйық бумен жанаспайды, себебі
Жылу алмастырғыштарға ұшқыш бумен жұмыс жасауға мүлдем болмайды, яғни
Аппараттан бусыз конденсатты шығару үшін арнайы құрылғы -конденсат шығарушы
Тұрақты бу шығыны және 7 ат дейінгі артық қысым
Конденсациялық құмыралар кеңірек таралған (2.1-сурет). 1 корпуста 2 түбінде
2.1-сурет. Ашық қалтқысы бар конденсациялық құмыра
1-корпус; 2-қалтқы; 3-құбыр; 4-сояушы; 5-клапан; 6-конденсат шығатын саңылау.
Қалтқыда жеткілікті мөлшерде конденсат жиналған кезде, ол түседі, клапан
Құмыраны жөндеу барысында жылу алмастырғыш жұмыс жасауы үшін конденсациялық
Қатты қайнайтын температурадағы сұйықтар буымен ысыту. 150-170оС температура
Сынап буы 380-500оС-қа дейін ысыту үшін қолданылады. Сынап
Қатты қайнайтын сұйық буын жанғыш газдармен жылытылатын бу
Ыстық сұйықтармен ысыту. Ыстық сұйықтармен ысыту барысында көбіне көп
Циркуляция ерікті және еріксіз болуы мүмкін. Ерікті циркуляция (2.2-сурет,
Еріксіз циркуляция (2.2-сурет, б) насостың көмегімен жүзеге асады. Мұнда
2.2-сурет. Сұйық ысытушы агенті бар циркуляциялық қыздырғыш сызбасы
а-ерікті циркуляциялы қыздырғыш, б-еріксіз циркуляциялы қыздырғыш.
1-пеш; 2-жылу алмастырғыш; 3-насос.
Ыстық сұйықпен ысытудың басқа тәсілі қыздырғыш моншаларды қолдану, ол
Ыстық сұйықпен ысыту кезінде ысытушы агент ретінде әдетте су
Жоғары температура үшін қатты қайнайтын органикалық қосылыстар ішінде минералды
Ыстық газбен ысыту. Отынды жаққан кезде пайда болатын ыстық
Жанғыш газбен жылыту сызбасы 2.3-суретте көрсетілген.
2.3-сурет. Жаңғыш газбен ысыту сызбасы
1-оттық, 2-араластыру камерасы, 3-жылытылушы аппарат, 4-түтін тартқыш
Жанғыш газ отын жанатын және ауада жануы үшін керек
Қыздырудың мұндай тәсілінің кемшілігі:
Жылу берілудің төмен коэффициенті;
Газдардың меншікті жылу сыйымдылығы көлемінің төмендігі (~1500 дж/м3 град),
Газбен жылу беру оның сууымен байланысты болғандықтан біркелкі қыздырмайды;
Қыздырғышты реттеудің қиындығы;
Ысытылушы заттың ластануы (жылу берілу кезінде жанасады).
Газдардың жоғары температурада және үлкен көлемде болуы салдарынан оларды
Жанғыш газдардан басқа арнайы оттықта алынғандар көбіне қолданылған газдарды
Электр тогымен ысыту. Электр энергиясы электр иінімен ысыту, кедергімен
Электр иінімен ысыту иін пештерде қолданылады және жоғары температураны
2.2 Суыту процесі
«Суыту жүйесі» анықтамасы мынадай түсініктерді қосады:
тоңазыту жүйесі – суық денеден ыстығырақ денеге жылу беруге
Суыту – өнімнің агрегаттың күйінің өзгеруіне алып келмейтін температурасын
Суыту үш түрлі жүйесі бар:
- тікелей суыту (статистикалық батарея);
- аралық суық тасымалдағыш (суық тасымалдағыш);
- ауа суытқыштар.
Тікелей суыту. Бұл жүйеде сұйық тоңазытқыш агент реттегіш тетікті
Сауда және қоғамдық тамақтану орындарындағы тікелей суытатын барлық аммиакты
Тікелей суытудың мұндай артықшылықтары бар:
Тоңазыту жабдықтарының құрылымы қарапайым, булағышты, насосты және ұқсас жабдықтарды
Камераның берік суытқыштығы, ол компрессорды іске қосқанда бірден басталады;
Ауаның қажетті температурасын ұстап тұру үшін қайнаудың жоғары температурасын
Тікелей суытудың кемшілігі:
суытылушы ортада қандай да бір тоңазыту агентінің (аммиак) пайда
өрт кезінде қауіптің жоғарылығы (тоңазытқыш агенттері жанғыш);
компрессор жұмысын реттеудің қиындығы.
Аралық суық тасымалдағыш. Бұл жүйенің артықшылығы мынада, тоңазытушы
Ауа суытқыштар. Біздің заманымызда еріксіз ауа үрлеумен құрғақ ауа
Суытушы агент ретінде ауа және суды қолданады, ал төмен
Ауа табиғи және жасанды суыту үшін қолданылады, мысалы, желдеткіш
қабырғасынан қоршаған ортаға жылу жоғалту есебінен суиды. Ауамен жасанды
Жайдақ жылу алмастырғыштарда ауамен суыту жылу берілудің төмен
коэффициенті және желдеткіш жұмысы кезінде энергия жоғалту салдарынан сирек
Су кеңінен таралған суытушы агент болып саналады. Оның артықшылығы:
Суытудың жеткен дәрежесі судың бастапқы температурасына тәуелді, жергілікті жағдайға
Сумен суыту кейде суытылушы жылу тасымалдағышпен жанастыру жолымен іске
Егер суытылушы ортаның температурасы 100оС-тан жоғары болса, бумен суыту
Төмен температуралы агенттер 5-20оС-тан төмен температураны жасау үшін қолданылады,
Өнімнің температурасын криосопиялықтан төмендететін өнім жылуын тасымалдайтын процесс-суыту деп
Суытудың түрлі әдістері бар: ауа ағынында; қарландыру; арнайы вакуумдық
Жылдамдығы бойынша ең тиімді суыту әдісі болып вакуумдық әдіс,
Ауамен суыту әдісі қолданылады:
кәдімгі өнімді суытуға арналған тоңазытқыш камераларында, ауаның орташа жылдамдығы
Алдын ала суыту жағдайындағы тоннельді камерада немесе басқа
Арнайы мамандандырылған аппараттарда жоғары жылдамдықтағы (5 м/с-қа дейін) ауаны
Азық-түлік өнімдері жоғары жылу өткізгіштікке ие болмағандықтан олардың суытылуы
Мысалы, ет піскен соң міндетті түрде суытылу керек, әйтпесе
3 ЖЫЛУ АЛМАСУ АППАРАТТАРЫ
3.1 Жылу алмасу аппараттары туралы жалпы мағлұмат
Жылу алмасу аппараттары (жылу алмастырғыштар) бір жұмыс ортасынан (жылу
Жылу аппарттарында жылудың берілу түрлеріне байланысты келесі түрлерге бөлінеді:
беттік, екі жылу тасымалдағыш қабырғамен бөлінген, жылу осы қабырғаның
регенерациялық, ыстық жылу тасымалдағыштан суық жылу тасымалдағышқа жылу беру
бөлінген және жылу алмастырғыш қамтамасының алмакезек ысуы мен сууы
араластырғыш, жылу алмасу жылу тасымалдағыштың тікелей жанасуы кезінде өтеді.
Жылу алмасу үшін жылу тасымалдағыштардың агрегаттық күйіне байланысты төмендегідей
газдар арасында (газдық жылу алмастырғыштар, жанғыш газбен газ жылытқыштар
бу мен газ арасында ( ауа үшін бу жылытқыштар,
газ бен сұйық арасында (газдар үшін тоңазытқыштар);
бу мен сұйық арасында (булы жылытқыштар, конденсаторлар және т.б.);
сұйықтар арасында (сұйықты тоңазытқыштар, жылу алмастырғыштар және т.б.).
3.2 Жылу алмасу аппараттарының түрлері және жұмыс істеу принципі
Пластинкалық жылу алмастырғыш. Пластинкалық жылу алмастырғыштарды жылытқыштар, тоңазытқыштар
Пластинкалық пастеризатор (3.1, а-cурет) көрсетілген:
3.1-сурет. Пластинкалық жылу алмастырғыш (а) және
оның жұмыс жасау приципі (б)
1-жоғарғы тасушы діңгек; 2-қозғалмайтын тақта; 3-тілім; 4-қозғалатын тақта; 5-төменгі
Пластинкалық пастеризатордың жұмыс жасау принципі (3.1, б-суретте) көрсетілген. Сызбада
Спиральды жылу алмастырғыш. Спиралды жылу алмастырғыш металл
Спиральдардың ішкі ұштары қапталып бекітілген. Арналардың
3.2-сурет. Спиральды жылу алмастырғыш
1-қақпақ; 2-қалқан; 3,4-металл парақшалар.
Мұндай жылу алмастырғыштар сұйық пен газ арасындағы жылу алмасу
Спиральды жылу алмастырғыштар жинақты, жоғары коэффициентті жылу тасымалдағыштардың үлкен
Спиральды жылу алмастырғыштардың кемшілігі-жасаудың, жөндеудің, тазалаудың қиындығы.
Аппарат қабырғасынан жасалған бетпен жылу алмасу. Реакционды және басқа
Қаптамалы аппарат (3.3, а-сурет) осы топтың ең қарапайым өкілі
табылады. Қаптама 2 корпусқа 1 бекітіледі (дәнекерлеу жолымен) немесе
3.3-сурет. Қаптамалы аппараттар
а-төменгі қысым үшін; б-жоғары қысым үшін. 1-аппарат корпусы; 2-қаптама
75 ат дейінгі артылып қалған қысым үшін қаптаманы көп
Қабырғалас бетпен жылу алмасу. Егер жылу берілудің коэффициенті жылу
екіншісінен қарағанда айтарлықтай мөлшерде төмен болса, онда α төмен
Көлденең қабырға құбырға орнатылған домалақ немесе тікбұрыш металл
3.4-сурет. Таспалы калорифер
1-қорап; 2-қабырға.
Калориферлер қорапта 1 бекітілген қабырғаланған құбырлар түйінінен тұрады. Калориферлерді
жіберілетін бу немесе ыстық сумен ауаны жылыту үшін қолданады.
Бойлық қабырға әдетте құбыр бойымен жылу тасымалдағыш қозғалған кезде
Кейде құбырлар екі жағынан да қабырғаланады; бұл жағдайда 17,в-суретте
Таспалы жылу алмастырғыш қабырғаланған кезде таспалы-қабырғалы деп аталатын жылу
ҚОРЫТЫНДЫ
Осы курстық жұмысты қорытындылай келе, азық-түлік өнімдерінің өндірісінде жылулық
Жылулық процестер іске асу жағдайына байланысты бірнеше түрлі болады.
Егер процесс жылуды суық жылу тасымалдағышқа беру үшін жүрсе,
Өнімнің температурасын төмендететін өнім жылуын тасымалдайтын процесс-суыту деп аталады.
Суытудың түрлі әдістері бар: ауа ағынында; қарландыру; арнайы вакуумдық
Ысыту және суыту процестерінің арнайы әдістері дайындалып жатқан өнім
Суыту және ысыту процестері өндірістік жағдайда арнайы жылулық аппараттарда
Жалпы қорытындылай келе, суыту және ысыту процестері жылулық процестердің
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Кавецский Г.Д., Воробьева А.В. «Технологические процессы и производства (пищевая
www.google.ru
Кавецкий Г.Д. «Процессы и аппарты пищевых производств» - М.:
Агропромиздат, 1991. - 432 с.
Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. «Процессы и аппараты
www.yandex.ru
5
Қатты денелердің жылу өткізгіштігі мен катты денелердің молекула-кинетикалық теориясының негізгі ұғымдары ондағы тасымалдау процестері, соның ішінде стационар және стационар емес жағдайлардағы жылу өткізгіштік процесі
Тоқыма материалдарының физикалық қасиеттері
Жылу сыйымдылық
Жылу тасымалдағыш
Электротехнология
Жылуалмасу түрлері жайлы мәлімет
Қатты денелердің жылуөткізгіштігі және жылудан ұлғаюы
Массатасымалдау
Масса алмасу
Тоқыма материалдарының қасиеттері