Тепловой баланс установки

 

Так как теплообмен в сублиматоре определяется довольно сложными процессами массообмена, целесообразно расчёт вести по количеству подводимого в сублиматор тепла.

Примем, что поверхность нагревательных элементов равна поверхности загрузки сублиматора.

Таким образом, обеспечивается равномерное распределение тепла над высушиваемым материалом.

Таким образом, тепловой расчёт сублиматора сводится к нахождению тепловых потоков, которые должны создаваться нагревательными элементами для поддержания заданных температур и режимов сублимации.

В сушильную камеру поступает тепло от нагревателей и из окружающей среды за счёт теплопритока через стенки камеры

 

 

где  - тепло, выделяемое нагревателями

 - теплопритока через стенки камеры

При электрическом подогреве  = 0,24 , кДж

где  - продолжительность работы нагревателя.

При циркуляции горячего теплоносителя через полые плиты количество тепла, выделяемого в камеру, определяется выражением

 

 

где  - вес циркулирующего теплоносителя;

-теплоёмкость теплоносителя;

-температура теплоносителя на входе в сублиматор;

 - температура теплоносителя на выходе из сублиматора.

Тогда всё тепло, вводимое в сушильную камеру в единицу времени

 

или

 

где К - коэффициент теплопередачи через стенку камеры;

 - наружная поверхность камеры;

 - разность температуры помещения и камеры.

Это тепло расходуется на испарение влаги и на нагревание высушиваемого материала, а также на прогрев всей массы камеры,

В период сублимация удельный расход тепла на удаление 1 кг влаги различен для процессов сублимации (на начальной стадии сушки) и испарения (в конце сушки).

Рассчитав количество сырья загружаемого в один сублиматор

 

 

	, кг	n, шт.	i	, кг
Мясо говяжье	84,0	2	1	42,0
Яйца диетические	74,0			37,0
Гриб белый (ломтики)	100,0			50,0
Картофель (пюре)	78,0			39,0

 

определяют количество влаги, удаляемой при сублимации

 

 

	,%	,%	,%	, кг	, кг
Мясо говяжье	338,6	4,3	74.78	42,0	25,264
Яйца диетические	284,6	3,5		37,0	22,914
Гриб белый (ломтики)	594,4	3,7		50,0	41,428
Картофель (пюре)	300,0	4,0		39,0	23,648

 

На этом участке температура меняется от начальной  до = 0°С, соответственно меняются и значения р - теплоты сублимации, значение теплоты сублимации определяется по средней температуре продукта.

 

-30	2903,4	-18	2876,3
-28	2898,3	-16	2871,7
-26	2892,3	-14	2866,7
-24	2888,9	-12	2862,1
-22	2884,3	-10	2857,5
-20	2880, 19	0	2834,1

 

Тогда количество теплоты, затраченное на процесс сублимации, определяется:

 

Мясо говяжье	2526,4	2866,7	7,242
Яйца диетические	22,914		6,5685
Гриб белый (ломтики)	41,428		9,010
Картофель (пюре)	23,648		6,78

 

Количество влаги удалённое путём испарения:

 

 

	,%	,%	, кг	, кг	, кг
Мясо говяжье	4,3	74.78	42,0	25,264	6,749
Яйца диетические	3,5		37,0	22,914	17,784
Гриб белый (ломтики)	3,7		67,0	31,428	4,299
Картофель (пюре)	4,0		39,0	23,648	7,432

 

На этом участке температура меняется от начальной  до = 20°С

В период досушивания на испарения влаги и нагрев материала расходуется

 

,

 

где R - среднее значение теплота испарения воды;

r - среднее значение теплота плавления льда в продукте.

 

Мясо говяжье	2834,1	209,34	2625	1,772
Яйца диетические		234,46	2600	2,024
Гриб белый (ломтики)		280,52	2554	1,098
Картофель (пюре)		242,83	2591	1,926

 

Полный расход тепла в одном испарителе:

 

 

Мясо говяжье	7,242	1,772	9,014
Яйца диетические	6,568	2,024	8,592
Гриб белый (ломтики)	9,010	1,926	10,108
Картофель (пюре)	6,78	1,772	8,706

 

Максимальное количество тепла необходимого для подвода к продукту в начальный период сублимации льда с поверхности

 

,

 

где  - максимальное значение теплоты сублимации, определяется по начальной температуре продукта;  - время сублимации;  - количество влаги, удаляемой при сублимации.

 

Мясо говяжье	25,264	7,756	2880, 19	9,382
Яйца диетические	22,914	7,462		8,844
Гриб белый (ломтики)	31,428	8,176		8,558
Картофель (пюре)	23,648	7,738		8.802