Diseño congelacion

Diseño de un sistema de congelación de corte de cordero
Andrés F. Quinchia A. 0625745
Ingeniería de Plantas
Universidad del Valle
14 de abril de 2010

OBJETIVO

Calcular el tiempo de congelación y la carga de calor a remover de cortes de cordero que fluye en un sistema de congelación continuo a razón de 4000 Kg/h. El alimento se congela desde 15°C hasta -18°C. El sistema funciona conaire a -25°C y 6m/s que se enfría en el evaporador de un sistema mecánico de refrigeración que funciona con el refrigerante 134a. El R134a como líquido saturado tiene un calor específico de 0,3Btu/lb °F y un calor latente de vaporización de 95,7 Btu/lb. El refrigerante tendrá una temperatura en el evaporador de -35°C y en el condensador de 35°C. Calcule la potencia eléctrica requerida en elcompresor.
Represente en el diagrama de presión-entalpía del R134a el ciclo del refrigerante.

Determinación de propiedades termofísicas del Pavo

Tabla 1. Resultados de la aplicación modelos de Propiedades Térmicas para componentes de alimentos ([pic] )

[pic]

Tabla 2. Datos del problema
|Datos |
|M (kg/s) |1,11|
|Ta (°C) |-25 |
|v air (m/s) |6 |
|Ti (°C) |15 |
|Tf(°C) |-18 |
|Cp r (kJ/kg.K) |1,256 |
|∆H vap r (kJ/kg) |222,40 |
|Te (°C)|-35 |
|Tc (°C) |35 |

Tabla 3. Composición de cortes de cordero
|Composición Xi |
|Agua |0,734 |
|Proteína |0,2029 |
|Grasa |0,0525 |
|Carbohidratos |0 |
|Fibra |0 |
|Ceniza |0,0106 ||Punto de congelación |28,6 |
|(ºF) | |

Tabla 5. Datos supuestos para el pavo
|Suposiciones |
|D (m) |0,3 |
|Punto congelación (°C) |-2,53 |

El punto de congelación del pavo se tomó para el pavo teniendo en cuenta que medida que el alimento contiene menor cantidadde agua tiene mayor punto de congelación, por lo tanto se escogió punto de congelación menor en comparación con el del pollo que tiene menor contenido de agua q el pavo, teniendo en cuenta además que el pavo tiene menos grasa; así fue el criterio para tomar un valor válido en el punto inicial de congelación del pavo:

Trabajando con carnes: si el salmón (Xag=0,764) tiene un punto decongelación inicial de -2,2°C , y el pollo (Xag=0,66) tiene un punto de cong de -2,7°C, entonces por una interpolación sencilla se calcula al pavo (Xag=0,704) su punto de congelación, siendo éste el valor mostrado en la tabla 5. Cabe notar que éste método para asumir el punto de congelación del pavo es empírico y tiene gran incertidumbre.

Tomado de: Becker B. Fricke B. Chapter 8. Thermal Properties ofFoods. Table 3. ASHRAE. University of Missoouri. 1998.

Para determinar el coeficiente de transferencia de calor h por medio de la correlación de Nusselt, fue necesario asumir el pavo como una esfera, con diámetro aproximado mostrado en la tabla 5; la correlación que más se ajustó al NRe obtenido fue:

[pic]

[pic]

Tomada de: Sparrow E. Archival correlations for average heat transfercoefficients for non-circular and circular cylinders and for spheres in cross-flow. Table 2. University of Minnesota. International Journal of Heat and Mass Transfer 47 (2004) 5285–5296.

Tabla 6. Propiedades Físicas del aire a Tf para los cálculos

|Propiedades del aire a Tf |
|Tf (K) |268 |
|μ (kg/m.s) |1,69E-05 |
|ρ (kg/m3) |1,318...