ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Минимизация погрешности измерения ТФХ в квазистационарном режиме ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАБИЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ И МАТЕРИАЛОВ Испарительная способность и интегральная плотность испарения из "Основы тепломассометрии " Измерение коэффициента теплопроводности в стационарном режиме. По методу определения % в стационарном режиме кроме тепломеров используются одиночные термопары для измерения температуры или перепада температур, в частности медь-константановые высокой стабильностью и воспроизводимостью в диапазоне 170... 375 К. Градуировка их производится до закладки в теп-ломассомеры и в готовом устройстве по реперным точкам и в термостатах. Поскольку абсолютные отклонения термо-э. д. с. от табличных величин не превышали 0,05 мВ, таблицу из [14] можно использовать в качестве рабочей. [c.124] При измерении ТФХ и тепловых эффектов погрешности в определении д и I относятся к инструментальным. К этой же группе систематических погрешностей относятся также погрешности вторичных измерительных приборов, а также устройств для измерения толщины образца и обеспечения параллельности его поверхности. [c.124] Среди методических погрешностей определения X в плоском слое при стационарном режиме выделим возможные в ТФХ-приборах неоднородность температурного поля в образце, зависимость к (/), влияние лучистого и конвективного переноса теплоты и влияние утечек теплоты по токосъемным проводникам. Первая причина тщательно изучена (см. п. 4.3), к дополнительным мерам по ее устранению относится изоляция боковых поверхностей образца либо поддержание тепловых потерь через них на заданном уровне, а также обеспечение надежного теплового контакта образца с поверхностями тепловых блоков за все время проведения опытов. [c.124] Вторая причина может учитываться при расчете температуры отнесения с помощью формулы (2.65), в практических измерениях зависимостью X (/) можно зачастую пренебречь, так как чувствительность базовых элементов и термопар позволяет проводить опыты при А/ = 1...3 К. [c.125] Лучистый теплообмен в жидких или пастообразных продуктах практически отсутствует, для предотвращения конвективных токов в образце каждый измерительный блок для каждого образца проверяется с помощью правила Крауссольда. Для зернистых материалов, а также при исследовании продуктов в процессе их обработки доля лучистого и конвективного переноса теплоты может учитываться в эффективных ТФХ продукта, соответствующих данному технологическому процессу. [c.125] Влияние утечек теплоты по термоэлектродам базовых элементов и термопар сведено к нулю за счет их расположения по изотермическим поверхностям на длине / 100йГ и применения проводников диаметром 0,1...0,2 мм. [c.125] Статистическая обработка опытных данных подтвердила, что оценка средней квадратической погрешности 5 обычно не превышает 3 %. [c.125] Таким образом, на точность измерения ТФХ влияет форма переходного режима, средняя высота фигуры, замкнутой линиями 71 и д2, и длина той же фигуры, т. е. разность Та — Т1, соответствующая времени воздействия на продукт. Для количественной оценки этого комплексного влияния можно ввести фактор формы Ф = Q/ (Та — т ) [61] и оптимизировать эту величину. [c.127] Факторы формы Ф для режимов 1б, За и 36 имеют наименьшие значения за счет увеличения Ат. Режимы 1а, 16, 5а, 56, а также 66 и 6в могут дать большие значения Ф, но при этом может возрасти ошибка за счет динамических погрешностей базовых элементов. Поэтому для целей минимизации выбирают режимы столбца 2. [c.127] Фактор формы Ф отвечает всем требованиям, предъявляемым к независимым переменным планированного эксперимента [61]. В качестве второй независимой переменной взята толщина образца к. Ее увеличение может привести к появлению конвективных токов по периферии жидкога образца, появлению боковых утечек тепла и росту погрешности определения средней температуры образца, уменьшение ее увеличивает погрешность в измерении самой к, а также Q, которую придется делать меньшей. Априорная информация, основанная на многочисленных измерениях ТФХ различных пищевых продуктов, дает основания ограничиваться этими факторами, поскольку остальные факторы либо косвенно через них выражаются, либо лежат в шумовом поле. [c.127] Методика планирования и реализация опытов полного факторного эксперимента (ПФЭ), затем ортогонального центрального композиционного плана (ОЦКП), определение оптимума аналитическим и графическим путем изложены в [611. Здесь приведены лишь оптимальные значения Ф = 8,8 кВт/м и А = 3,75 мм. Минимальное значение 5 = 0,103, отнесенное к теплоемкости жира в стационарной (оптимальной) точке с = 2,05 кДж/ (кг К), дает 5 % относительной погрешности, что вполне приемлемо. [c.128] Естественно, это уравнение не может быть универсальным, при переходе к другим продуктам область оптимума может сдвинуться, но опыты по определению ТФХ творога, сливок и молока показали, что можно пользоваться полученными значениями Фонт и horn. [c.128] Остальные ТФХ получают расчетным путем. [c.128] Расчетные формулы для определения ТФХ данным методом строятся аналогично (5.19) и (5.21), т. е. с учетом эффективных балластных сопротивлений и емкостей. [c.130] Упрощение расчетов состоит в том, что появляется возможность использовать информацию о величине коэффициента массоотдачи при испарении воды с открытой либо с обильно смоченной поверхности Рв [64]. Величина би при этом приобретает смысл аналога терморадиапионных характеристик поверхности продукта степени черноты (относительной излучательной способности) е и поглощательной способности А. Некоторая неопределенность толщины поверхностного слоя не должна препятствовать вве дению новой характеристики Ей, так как и для расчетов лучистого теплообмена при обработке различных продуктов используют е и А, хотя процессы поглощения и отражения происходят по толщине некоторого слоя. Опытные данные показывают, что при охлаждении мяса изменение влажности происходит на глубине 2...3 мм, до 4...5 мм [(5]. [c.130] Коэффициенты мрссоотдачи при испарении чистой воды с открытой поверхности Рв1 и Рв2, как показывает анализ известных зависимостей [30], очень близки друг к другу, поскольку свойства воздуха в диапазоне температур от tn ДО практически не изменяются. [c.131] Введение поправки 5 не требует новой измерительной информации, поскольку сигналы поверхностных термопар /ц н 21 дают возможность определить величины рц и Р21. а парциальное давление пара в набегающем потоке воздуха Ро определяется с помощью отсосного психрометра, который необходим для измерения температуры и относительной влажности воздуха. Некоторое усложнение (6.7) по сравнению с (6.5) практически не увеличивает рабочего времени вычислительной машины при обработке экспериментальных данных. В память ЭВМ вводят известную, зависимость р ( ). [c.132] Определение испарительной способности продуктов и материалов. Потребность в уточнении расчетов тепловых процессов особенно остро ощущается при термической (тепловой и холодильной) обработке мясных продуктов [63, 64 и др.], поэтому методические вопросы отрабатывались на образцах из говяжьего мяса. В связи с лабильностью этого продукта использовалась вторая методика из двух изложенных выше. [c.132] Практически одинаковая чувствительность всех измерительных секций (9,0 10 мВ м /Вт), их тщательная градуировка по потокам теплоты и массы, идентичность набегающих на образец и эталон потоков воздуха, а также меры по устранению боковых утечек позволяют оценить максимальную погрешность измерения д ъ 2 %, /в — в 4 %, 8 — в 7 %. [c.133] Анализ рис. 6.1 показывает, что в течение двухчасового опыта интенсивность испарения с поверхности эталона поддерживалась на уровне (2,0...2,1) 10 кг (м -с), а с поверхности мяса снизилась от (1,6...1,9) 10 до 0,6 X X 10 кг (м с). За первые 40...60 мин испарительная способность мяса довольно резко упала с 0,8 до 0,35, затем заметно плавно снизилась до 0,2 кг/ (м с). Отметим, что на этом снижение е не оканчивается — один из опытов продолжался в течение 6 ч, к концу его величина Си = 0,09 кг/(м с). [c.133] Вернуться к основной статье