Kinkun paistoajan simulointi SOLIDWORKS Simulation Professionalin avulla

Kinkunpaisto alkaa vähitellen ajankohtainen aihe, joten selvitetäänpä kinkulle paistoaika simuloinnin avulla.

Keittokirjassa kerrotaan kinkulle paistoajaksi 125°C uunissa tunti kiloa kohden. Seuraavaksi tarkastetaan SOLIDWORKS Simulation Professionalin Thermal -analyysilla pitääkö tuo paikkansa.

Kinkun paistoajan määrittämiseksi analyysin avulla täytyy tietysti ensin mallintaa hieman alle 10 kg luuton kinkku. Seuraavaksi tulee määrittää porsaanlihalle materiaalitiedot materiaalikirjastoon: Tiheys, ominaislämpökapasiteetti sekä lämmönjohtokyky, muilla ei ole tässä väliä. Oletetaan porsaanliha tässä analyysissa isotrooppiseksi materiaaliksi (lähteessä ilmoitetut arvot on mitattu kohtisuoraan lihan syihin nähden). Alla näkyy lähteestä kaivetut arvot syötettynä tälle materiaalille. Lämmönjohtokyvyn määrittelin lämpötilariippuvaiseksi kuvan käyrän mukaan.

Ympäristön eli uunin lämpötila on 125°C ja kinkun alkulämpö 6°C. Tarkastellaan tässä pelkästään luonnollisen konvektion avulla tapahtuvaa lämmönsiirtoa, ei siis käytetä kiertoilmauunia. Konvektiokerroin 10 W/m²K kuvannee uunin pienessä ilmatilavuudessa tapahtuvaa konvektiota. Alla kuva asetuksista.

  

Suoritetaan transientti analyysi, laitetaan ajaksi 12 tuntia ja tulokset tallennetaan jokaisen tasatunnin kohdalla, kuten kuvassa on määritelty.

Lämpötilajakauma laskenta-ajan lopussa näyttää kinkun minimilämpötilaksi ~84 °C, kylmin kohta massakeskipisteen lähistöllä kuten arvata saattoi.

 

 

Leikataan lämpotilajakauma-kuva Section Clippingin avulla ja valitaan tuo kylmin kohta, josta Probe-työkalun alta löytyvällä Response-plotilla saadaan kuvan mukainen kuvaaja näkyville.

Kinkku on kypsä, kun sisäosa saavuttaa 77°C lämpötilan. Aika näkyy x-akselilla sekunneissa, mutta kuvaajalla olevat kolmiot ovat kunkin tasatunnin kohdalla. Kuten kuvaajasta voi lukea, tunti kiloa kohden näyttäisi pitävän aika hyvin paikkansa. Mallintamani kinkku painaa hieman alle kymmenen kiloa ja 77°C lämpötila keskellä kinkkua saavutetaan hieman ennen kymmentä tuntia.

Nyt voivat insinööritkin siis ryhtyä luottavaisin mielin kinkunpaistoon!

 

 

Terveisin,

Janne Keskinen
Technical Consultant
PLM Group

 

 

Lähteet:

https://smartech.gatech.edu/bitstream/handle/1853/15992/leitman_jerry_d_196705_ms_111460.pdf

https://www.jstage.jst.go.jp/article/bbb1961/46/5/46_5_1235/_pdf