Сборник статей
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.00 (1 Голос)

Теплофизические характеристики материала

Тепловые и технологические расчеты, необходимые для термической обработки овощей и плодов, требуют знания их теплофизических характеристик (плотности, удельной теплоемкости, теплопроводности, коэффициента температуропроводности) в зависимости от сорта, влажности, температуры и других определяющих факторов теплофизические характеристики дают количественную оценку теплофизических свойств продуктов и скорости их нагревания.

Для характеристики тепловых свойств пищевых материалов используют общие законы теплопроводности. Величина теплового потока, возникающего в материале, зависит от температурного градиента и выражается законом Фурье.

image011_33_73fd980c07d32692b727d4de3dcaf432 Теплофизические характеристики  сушки материалаimage004_31_f97f586e2c02453e4eb5051f3889ad02 Теплофизические характеристики  сушки материала (12)

где q – плотность теплового потока, Вт/м; λ – теплопроводность, Вт/(м×К); grad T – температурный градиент, К/м.

Для определения температурного поля в любой точке материала необходимо решить дифференциальное уравнение теплопроводности

image012_34_18fa50c53f3744129f9b42e4de5c9ec6 Теплофизические характеристики  сушки материала (13)

где image013_34_19ccea14f573deeaa3039000d133a24f Теплофизические характеристики  сушки материалаimage004_31_f97f586e2c02453e4eb5051f3889ad02 Теплофизические характеристики  сушки материалатемпературные градиенты в трехмерной системе координат; а – коэффициент температуропроводности, м2/с.

Коэффициент температуропроводности а. Определяет скорость изменения температуры в нестационарных тепловых условиях, когда температурное поле меняется во времени, поэтому в сушильных процессах коэффициент температуропроводности имеет большое значение, являясь коэффициентом диффузии тепла.

image014_34_1052429a9683ee3ac12e34dd09951637 Теплофизические характеристики  сушки материала (14)

здесь см – удельная теплоемкость материала, Дж/(кг×К); r – плотность материала, кг/м3.

При прочих равных условиях быстрее изменится температура тела, имеющего больший коэффициент температуропроводности.

Удельная теплоемкость см выражается количеством теплоты, которое нужно сообщить единице массы вещества для увеличения его температуры на один градус, измеряется в кДж/(кг×К)

см = image015_35_2a145fd01de17ab6cf21fadb1faa117a Теплофизические характеристики  сушки материала (15)

где сс и св – удельная теплоемкость сухих веществ материала и воды, св=4,1868 кДж/(кг×К).

Теплоемкость характеризует интенсивность изменения температуры тела при его нагревании (охлаждении ).

Удельная теплоемкость сухих веществ картофеля, моркови, зеленого горошка, столовой свеклы, яблок, айвы, груш, абрикосов 1,424 кДж/(кг×К); капусты, лука – 1,382 кДж/(кг×К); круп гречневой, пшеничной, рисовой, перловой, кукурузной и гороха – 1,550-1,550 кДж/(кг×К), сухого цельного молока – 1,256 кДж/(кг. К ), трав и сена соответственно 1,348 кДж/(кг) и1,294 кДж/(кг).

Удельная теплоемкость при сушке пищевых материалов уменьшается, с повышением температуры - увеличивается.

Коэффициент теплопроводности λ. Выражается количеством теплоты, проходящей в единицу времени через единицу поверхности при изменении температуры на один градус на единицу длины материала, измеряется в Вт/(м·К).

image016_35_15e7293e44edc5fd9001711333fed472 Теплофизические характеристики  сушки материала (16)

где λ коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К); Q – количество передаваемой теплоты, кДж; F – площадь поверхности, м2; τ – время, с; Δt – разность температур, К; l – линейный размер, м.

Коэффициент теплопроводности зависит от структуры, плотности, температуры и влагосодержания материала, характеризует способность тела проводить теплоту. С повышением температуры и влагосодержания материала λ возрастает.

Все три коэффициента : l, а и с - называются теплофизическими характеристиками материала.

Теплофизические характеристики сушки материала - 4.0 out of 5 based on 1 vote