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第三章食品冷却及冻结过程中的传热计算3-1固体食品的冷却计算一、小块食品的冷却计算根据牛顿冷却定律:(3-1)式中:m食品的质量;CP食品的比热;h食品与冷却介质之间的表面换热系数;A食品的表面积;-食品的表面温度与冷却介质温度之差,;食品的体积平均温度与冷却介质温度之差,;-食品的表面温度;-食品的体积平均温度;-冷却介质的温度.,令,即,则上式为:其通解为:即物体内部的温度是均匀的。,由此可推导出冷却速度为:(3-2)将食品从冷却到所需要的时间为:(3-3)在经过时间后,食品的温度为:(3-4)二、大块食品的冷却计算大块食品在冷却过程中,内部存在温度梯度,热阻由外部热阻和内部热阻两部分组成。它们的比值为:,(3-5)式中,毕沃特数;S块状食品厚度的一半(S=H/2),或圆柱形和球型食品的半径R。下面介绍三种简化的数值计算公式。1、鲁托夫(Rutov)方法。(1)厚度为2s的块状食品(双面冷却):(3-6),(2)半径为R的圆柱状食品:(3-7)(3)半径为R的球状食品(3-8)式中,冷却时间,h;导温系数,;,食品的初始温度和最终温度,;冷却介质的温度,。上面的公式仅适合于和的情况。2、贝克斯特朗法这种方法适用于扁平的,规则或不规则形状的食品,按照这种方法,(3-6)(3-8)中的应考虑为食品的平均温度,即(3-9)(3-10),(3-11)(3-12)(3-13)(3-14),式中:食品初始平均温度,;食品冻结后的最终平均温度,;食品表面的温度,;食品中心的温度,;k传热系数,kcal/m2h;D板状食品的厚度,m;h放热系数,kcal/m2h;导热系数,kcal/mh;q热流量,Kcal/h。,3-2固体食品冻结时间的计算基于Plank公式的近似计算公式。总的冻结时间为:(3-15)式中:从冷却到所用的时间,可按照3.1中的公式计算。从降到所用的时间,的近似计算公式为:(3-16)式中,;冻结点温度。从到之间的焓差,,(3-17)其中,总表面放热系数;包括包装品内的空气在内的包装品热阻,m2h/kcal;B、C食品的形状系数。不规则几何形状的食品可用下式计算冻结时间。(3-18),对于平行六面体形状的食品,其热流是三元的,冻结时间为:(3-19)式中,式中,b、L分别是食品的宽度和长度,m;D与热交换方向平行的食品的厚度,m;r容重,kg/m3;A面积,m2.,
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