Введение к работе
Актуальность проблемы.
Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 - 2012 годы предусмотрено увеличение доли российского производства мяса и мясопродуктов.
Решение поставленной задачи требует создания эффективных систем хранения пищевых продуктов с минимальными потерями сырья, наименьшими энергетическими и материальными затратами. Однако большинство существующих хладокомбинатов построено в период 1960 - 1980 годов и ранее. Износ их оборудования и теплоизоляции составляет выше 80%. Необходима их реконструкция и внедрение новых технических решений для реализации современных технологий хранения скоропортящихся продуктов, в том числе замороженной продукции в упакованном и неупакованном виде.
Основными направлениями в решении данной проблемы являются повышение эффективности холодильных систем и теплоограждающих конструкций холодильников за счет применения прогрессивных паро-гидро-теплоизоляционных материалов и внедрение технических решений, обеспечивающих снижение негативного воздействия лучистой составляющей теплового потока на продукт.
Важный вклад в развитие рассматриваемых направлений сделали ученые и специалисты: Алексеев П.А., Бабакин Б.С., Бадылькес И.С., Воронин М.И., Дибирасулаев М.А., Корешков В.Н., Малышев А.А., Медникова Н.М., Михайлов В.Д., Рогов И.А., Рютов Д.Г., Тихонов Б.С., Чуклин С.Г., Чумак И.Г., Шеффер А.П. и др.
Повышение эффективности систем хранения продукции требует глубокого изучения механизмов тепломассопереноса в холодильных камерах различных типов и применения этих знаний при строительстве новых и реконструкции существующих холодильных сооружений.
Цель работы. Совершенствование теплоограждающих конструкций камер хранения замороженной продукции с целью сохранения качества продукции и снижения потерь от усушки при хранении на основе изучения механизма распространения теплоты в камере и ее воздействия на продукт.
В соответствии с целью работы перед нами стояли следующие задачи:
1) Провести аналитическое исследование и определить структуру
теплопритоков в холодильные камеры.
Разработать физическую модель распределения тепловых потоков в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.
Разработать методику и экспериментальный стенд для исследования теплообмена в холодильной камере и определения доли лучистой составляющей в общем тепловом потоке.
4) Исследовать влияние лучистой составляющей теплового потока на
температуры продукта и воздуха в холодильной камере и охлаждаемой
торговой витрине.
Разработать математическую модель передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.
Разработать технические предложения по снижению влияния лучистого теплового потока на условия хранения продуктов в холодильной камере.
Научная новизна.
На основе изученного механизма распространения теплоты в холодильной камере и полученных экспериментальных данных установлено влияние приведенной степени черноты теплообменивающихся поверхностей на величину лучистого теплового потока, воздействующего на продукт.
Количественно определено влияние лучистого теплового потока на температуры продукта и воздуха в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.
Разработана математическая модель передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.
Практическая значимость
Разработана компьютерная программа расчета температуры продукта при хранении с учетом воздействия на него лучистого потока теплоты на базе предложенной математической модели.
Разработаны технические решения по снижению действия лучистого потока теплоты в холодильнике для хранения замороженных упакованных и неупакованных продуктов, получены 2 положительных решения ФГУ ФИПС на выдачу патентов по заявкам №2008120189, №2007146567.
Результаты исследования внедрены в учебный процесс МГУПБ при подготовке специалистов по специальностям 190603 и 140504, а также используются в дипломном проектировании.
Результаты исследований переданы в ФГУ Научно-исследовательский институт проблем хранения Росрезерва и использованы при разработке «Программы реконструкции холодильников Росрезерва на 2010 - 2015 годы».
Работа выполнена в рамках «Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 2006 - 2010 годы».
Достоверность результатов исследований обоснована применением современных приборных средств и методов для измерения исследуемых параметров. Высокие значения коэффициентов корреляции подтверждают надежность полученных зависимостей. Полученные результаты сопоставимы с данными других авторов.
На защиту выносятся.
Результаты экспериментального и аналитического исследования влияния приведенной степени черноты и коэффициента облученности на величину плотности лучистого теплового потока.
Зависимость изменения температур продукта и воздуха в камере от плотности лучистого теплового потока.
Физическая модель распределения тепловых потоков в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.
Математическая модель и программа расчета передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.
Технические предложения по снижению воздействия лучистой теплоты на продукт при хранении за счет использования теплоотражающих материалов.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования доложены на: Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2007г.), Международной научно-технической конференции «Сучасні проблеми холодильної техніки і технології» (Одесса, 2007г.), Конференции-конкурсе научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (Москва 2007г.), Научно-технической конференции «Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии» (Москва, 2008г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 работах, в т.ч. 1 журнале, рекомендуемом ВАК, получено 2 положительных решения ФГУ ФИПС на выдачу патентов по заявкам №2007146567 и №2008120189.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и приложений. Работа изложена на 139 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок, 12 таблиц, список литературы из 128 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Приложения к работе представлены на 48 стр.
