Ocena brak

Całościowe ujęcie przeponowej wymiany ciepła

Autor /kokosanka Dodano /30.01.2014

W występujących w technologii żywności warunkach ogrzewania lub chłodzenia przeponowego, tj. za pośrednictwem przegrody w postaci płaszcza parowego, wężownicy lub ścian puszki, ma się do czynienia ze skojarzonym występowaniem przewodzenia, konwekcji i w pewnym stopniu promieniowania.

Rozważając przenikanie ciepła z ośrodka cieplejszego po jednej stronie przegrody (zwykle metalowej) do ośrodka chłodniejszego po przeciwnej stronie i zakładając np. ciekły charakter tych ośrodków stwierdza się, że ośrodek ciekły dostarcza do ścianki ciepło prawie wyłącznie przez konwekcję, przy czym jednak już przy samej przeponie ciepło musiało przeniknąć cienką warstewkę cieczy przez przewodzenie. Następnie wskutek przewodzenia ciepło przenika przez samą przegrodę, po czym przechodzi do ośrodka po przeciwnej stronie, przenikając najpierw wskutek przewodzenia cienką warstewkę cieczy przylegającej do ścianki, a następnie ulegając rozprowadzeniu w całej masie cieczy, głównie sposobem konwekcyjnym, jeżeli np. duża lepkość cieczy nie hamuje jej ruchu. W tym drugim, niepożądanym przypadku ciepło musi się rozprzestrzeniać powolniejszą drogą -przez przewodzenie. Ponadto jeżeli ogrzewany ośrodek nie dotyka lub dotyka tylko częściowo ścian przepony, dochodzi jeszcze powolne przewodzenie wraz z konwekcją przez tę „izolującą” warstewkę powietrza z dołączaniem się promieniowania cieplnego z gorącej przepony do ośrodka ogrzewanego. Analogicznie, z pewnymi modyfikacjami, można by przedstawić drogi przenikania ciepła np. z ośrodka cieplejszego płynnego do chłodniejszego - stałego, czy też z gazowego ośrodka cieplejszego do płynnego czy stałego ośrodka chłodniejszego, stwierdzając wszędzie zespolone nierówno ważne współdziałanie owych trzech sposobów przenikania ciepła.

Współczynnik przenikania ciepła K jest wypadkową trzech wyrażeń: a,, X/1 i Oo przy czym jest on zawsze mniejszy od najmniejszego z występujących współczynników (lub wyrazów). Sumowanie się odwrotności aly X/l i a2można porównać do sumowania się jakby szeregowo połączonych oporów cieplnych, analogicznie do oporów elektrycznych. Opory takie napotyka strumień cieplny w drodze z ośrodka cieplejszego do chłodniejszego przez dzielącą te ośrodki przeponę, ostateczna zaś ilość ciepła przyjmowanego przez ośrodek ogrzewany zależy od największego napotykanego oporu cieplnego.

Tym największym, limitującym oporem może być, np. ścianka szklana podczas ogrzewania konserw w słojach lub soków w butelkach, albo sama treść (konserwa) zamknięta w naczyniu hermetycznym łatwo przewodzącym ciepło (puszce konserwowej) Jeśli materiał w tym naczyniu, wskutek jego dużej lepkości lub stałości konsystencji, nie może szybko przejmować ciepła z powodu braku konwekcji, a niekiedy nawet sam ośrodek grzejny, jeśli możliwości dostarczania przezeń ciepła (np. przy użyciu powietrza jako czynnika grzejnego i w ogóle przy braku dostatecznej turbulencji tego ośrodka) są gorsze od możliwości przewodzenia ciepła przez ścianki przegrody i pobierania ciepła przez ośrodek chłodniejszy. Duży opór cieplny może mieć dobrze przewodząca ciepło ścianka płaszcza lub wężownicy parowej, jeżeli od zewnątrz lub wewnątrz jest pokryta np. warstwą osadzającego się „kamienia” albo zanieczyszczona olejem mineralnym. Obliczono np., że warstwa kamienia kotłowego grubości 1 mm zmniejsza przewodzenie ciepła przez ściankę kotła miedzianego, jak gdyby grubość tej ścianki wzrosła do 4,5 m.

 

Podobne prace

Do góry