Витрати тепла

1. Тепловміст сирого солоду:

;

2. Тепловміст відпрацьованого повітря:

;

3. Тепловміст апарата при розвантаженні:

;

4. Витрати тепла в навколишнє середовище:

;

де G_з, G_c – маса замоченого зерна і сирого солоду, кг;

t₂, t₃ – температура зерна при завантаженні та солоду при розвантаженні, ⁰С;

с_з, с_с, с_a – питомі теплоємності зерна, солоду, матеріалу стінок апарата, кДж/(кг∙ К);

q – кількість тепла, що виділяється при пророщенні ячменю на кожний кілограм втрат сухих речовин (за даними Центральної науково-дослідної лабораторії бродильної промисловості, для вітчизняних ячменів q = 17982 кДж);

S – втрати сухих речовин при пророщенні, кг;

G_а – маса нагрівних при солодорощенні частин апарата, кг;

І₁, І₂ – тепловміст кондиційованого і відпрацьованого повітря, кДж/кг;

L – витрати повітря на провітрювання солоду, кг;

α – коефіцієнт тепловіддачі з відкритої поверхні солоду в ящиках, Вт/(м²∙ К); який становить 25, 12 Вт/(м²∙ К);

τ – тривалість пророщення солоду, год; яка становить 24∙ 6=144 год.

Рівняння теплового балансу:

.

Тепловміст апарата (ящика) при завантаженні Q₃ і тепловміст при розвантаженні Q₇ майже не відрізняються між собою, тому з метою спрощення розрахунку обидві ці величини з балансу можна виключити, тоді витрати повітря на провітрювання солоду будуть дорівнювати:

.

Згідно продуктованому розрахунку на кожну тонну очищеного ячменю приходиться приблизно:

– замоченого ячменю, w = 45 % – 1500 кг;

– сирого солоду, w = 43 % – 1400 кг;

– втрати сухих речовин при солодорощенні, S – 45 кг.

Параметри повітря приймаємо наступні:

– кондиційованого − t₁ = 12 ⁰С, φ ₁=98 %;

– відпрацьованого − t₂ = 16 ⁰С, φ ₂=85 %.

Розраховуємо вміст всіх теплоносіїв: Q₁, Q₂, Q₅, Q₈, І₁ та І₂.

Питомі теплоємності вологих продуктів прийнято розраховувати як середньозважену величину з теплоємностей сухих речовин с₀ і води с_в:

, кДж/(кг∙ К).

Якщо вологість продукту виражена у процентах до маси сухих речовин, то ця формула прийме наступний вигляд:

, кДж/(кг∙ К).

Питома теплоємність сухих речовин ячменю і ячмінного солоду може бути прийнята рівною с₀ = 1, 423 кДж/(кг∙ К); води с_в = 4, 1868 кДж/(кг∙ К).

Тоді

кДж/(кг∙ К);

кДж/(кг∙ К);

Задаючись температурами замоченого зерна t₂ = 10 ⁰C і вологого солоду t₃ = 16 ⁰C, знаходимо тепловміст:

кДж;

кДж;

кДж.

Втрати тепла в навколишнє середовище будемо враховувати тільки з відкритої поверхні солоду, так як втрати тепла через стінки ящика при наявності малого температурного перепаду невеликі.

Середню температуру солоду в ящику за весь час рощення (включаючи період зігрівання) можна прийняти рівною 15 ⁰С, а температуру в приміщенні солодівні 13 ⁰С. Тоді

кДж.

Тепловміст кондиційованого повітря складає:

,

кДж/кг.

Тепловміст відпрацьованого повітря:

кДж/кг.

Для обчислення тепловмісту І знаходимо за таблицею фізичних властивостей повітря, насиченого водяною парою, [3, с. 138] вологовміст для насиченого повітря при 12 ⁰С – х_н = 0, 0089 кг/кг та для насиченого повітря при 16 ⁰С – х_н = 0, 01159 кг/кг. Потім відповідно величині відносної вологості множимо ці величини на 0, 98 і на 0, 85.

Витрата повітря за весь період солодорощення дорівнює:

кг.

Для підбирання вентилятора необхідно визначити обємну годинну витрату повітря. Густина кондиційованого повітря дорівнює:

,

кг/м³

Витрата повітря за весь період солодорощення в об’ємних одиницях дорівнює:

м³.

Під час солодорощення тепло виділяється нерівномірно, тому продуктивність вентилятора повинна бути підібрана з урахуванням цієї нерівномірності. При індивідуальній установці (на кожний ящик окремий вентилятор) продуктивність вентилятора необхідно брати у 2, 3 рази більше середньогодинної. Якщо провітрювання проводиться на протязі 5, 5 діб, то продуктивність вентилятора для даного випадку буде дорівнювати:

м³/год.

На кожну тонну ячменю, що переробляється при даних умовах, максимальна витрата повітря складає:

м³/год.

З рівняння теплового балансу видно, що на витрату повітря найбільш впливають втрати сухих речовин (що визначають виділення тепла), різниця тепловмісту відпрацьованого і тепловмісту кондиційованого повітря і нерівномірний режим провітрювання.