Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование гидродинамики и теплообмена при обработке вязких пищевых продуктов в емкостных аппаратах со скребковыми перемешивающими устройствами Николаев, Борис Львович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Николаев, Борис Львович. Исследование гидродинамики и теплообмена при обработке вязких пищевых продуктов в емкостных аппаратах со скребковыми перемешивающими устройствами : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.18.12.- Санкт-Петербург, 1994.- 16 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность работы. Проблема обеспечения населения высококачест-(енными продуктами питания практически невозможна без применения со-тршенного оборудования при производстве пищевых продуктов. Спрос на іачествеїшие пищевые продукты обусловлен их биологической и пищевой [енностью.

Значительное число технологических процессов в различных отраслях пищевой промышленности осуществляется в емкостных аппаратах с пе-іемещивающими устройствами. Анализ емкостного оборудования с переме-швагацпда устройствами показал, что при различных видах тепловой обра-іотки вязких пищевых продуктов, одним из наиболее эффективных переме-нващих рабочих органов в этом оборудовании являются скребковые пере-іешиваодие устройства. Применение таких устройств пред-твращает засты-анцо продукта на охлаждающей поверхности аппарата и образование слоя ригара на тешгаобменниЛ поверхности, обеспечивает непрерывное, очищение ристенных слоев обрабатываемого продукта, уменьшая тем самим термичес-ое сопротивление теплообмену, что способствует интенсификации тепловых роцессов в емкостных аппаратах со скребковыми перемешивающими устройст-ами.

В зависимости от вида обрабатываемого продукта к рабочим органам мкостных аппаратов предъявляются особне требования. Гак, например, при роизводстве тагах кисломолочных продуктов, как кейлр, простокваша, аци-офильное молоко, йогурт и другие.перемеашващие устройства не должны збалтывать и резать обрабатываемый продукт, а плавно перемешивал его о всему объему аппарата для предотвращения отделения сыворотки и пено-бразования. Отдавая отчет в том, что любое перемешивание будет в боль-sit или меньшей степени разрушать.структуру обрабатываемого продукта, редставляется целесообразным говорить о щадящем воздействии перемеши-ающих устройств на продукт. Емкостные аппараты со скребковыми переме-гвающими устройствами целесообразно использовать как в разнообразных ?хнологических процессах, так и для широкого спектра обрабатываемых эодуктов, особенно таких, которые имеют.значительную вязкость.

С целью повышения качества, надежности и долговечности оборудова-т, а также рациональных .режимов эксплуатации его, необходимо совер-шствовать существующее оборудование и разрабатывать новые конструк-іи емкостных аппаратов со скребковыми перемешивающими устройствами ю различных отраслей пищевой промышленности. Несмотря на постоянное івершенствование емкостных аппаратов они содержат в себе определен-іе недостатки, влияхище на качество вырабатываемой продукции. При гаектировании и правильной эксплуатации таких аппаратов необходимо

иметь данные для определения ряда параметров, в том числе таких значимых, как коэффициент теплоотдачи на стороне продукта, величина расходуемой энергии и градиент скорости. Однако отсутствие общей методики определения коэффициента теплоотдачи и градиента скорости в емкостных аппаратах со скребковыми . перемешивающими устройствами, а также расходуемой энергии в них, затрудняет решение данной проблемы.

Знание градиента скорости становится особенно актуальным при прои водстве вязких пищевых продуктов, обладающих аномалией вязкости, поско. ку сохранение структуры у таких продуктов зависит в значительной степе ни от распределения скорости движения продукта в обрабатываемом объгче Поэтому работа, посвященная определению отмеченных параметров является актуальной.

В ^той связи были сформулированы цель и задачи данной научно-исследовательской работы.

Цель работы и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка научно-обоснованно*о обобщенного метода расчета основных параметров емкостных аппаратов со скребковыми перемешивающими устройст вами для обработки вязких продуктов с аномально-вязкими свойствами, а также разработка конструктивных решений этого оборудования.

Для достижения поставленной цели сформулированы т решены следующие задачи:

определение взаимосвязи между реальным и теоретическим коэффициентами теплоотдачи;

определение области рационального использования емкостных аппаратов со скребковыми перемешивающими устройствами;

п.лучение расчетной зависимости для градиента скорости в теоретическом емкостном скребковом аппарате;

определение зависимостей для расчета реальных коэффициента теплоотдачи и градиента скорости в емкостных аппаратах со скребковыми устройствами;

получение расчетной зависимости для расходуемой энергии;

разработка конструктивных решений .емкостных аппаратов.

Методы тсслвдования.Птзи решении поставленных задач были проведены теоретические и экспериментальные исследования, а также математическое моделирование с применением ЭВМ. Эксперименты проводили в лабораторных условиях.

Научная новизна "Работы:

- получена формула, отражающая взаимосвяь между реалт.ным и теоре
тическим коэффициентами теплоотдачи в емкостных аппаратах со скребковы
ми перемешивающими устройствами, при этом существенно усовершенствован

іатематичєский аппарат полуэмпирической теории турбулентного переноса, іспользуемой при выводе полученной формулы;

установлена зависимость для расчета градиента скорости в теоре-тсческом емкоотпом сіфебковом аппарате;

разработана полуэмпирическая методика определения зависимостей для расчета реальных градиента скорости и коэффициента теплоотдачи і емкостт.'.. аппаратах со скребковыми перемешивающими устройствами?

получена в явном виде зависимость между коэффициентом теплоот-(ачи и градиентом скорости;

доказана нецелесообразность использования исследуемых типов шпаратов для тепловой обработки продуктов с показателем неньютоновско-о поведения большим, чем 3,2;

получена расчетная зависимость для определен^ расходуемой інергии;

создана экспериментальная установка для исследования тепловых процессов и расходуемой энергии в емкостных аппаратах со скребковыми геремєшивающнми устройствами.

Практическая значимость работы. На основании выполненных исследо-іаний разработана методика расчета основных параметров емкостных аппа->атов со скребковыми перемешивающими устройствам. Разработанная методика определения градиента скорости и коэффициента теплоотдачи может інть использовала при создании новых типов емкостных аппаратов со :кребкогыми перемешивающими устройствами, а также при модернизации су-[ествующего оборудования путем изменения конструкции скребкових уст-юйотв, кинематических и геометрических параметров их.

Предложены оригинальные конструктивные решения, исследуемого ви-;а оборудования, на которые автору работы Еыданы патенты. Среди них: пггарат для охлаждения вязких структурированных пищевых продуктов -агент 5С04960/13, позволяющий максимально сохранить структуру обраба-ываемого продукта; скребковое перемешивающее устройство - патент 051290/12, обеспечивающее лучшее перемешивание счищенных с охлаждающей оверхности пристенных слоев с основной массой продукта в резервуаре увеличение срока службы скребков перемешивающего устройства в г 4 раза; аппарат для охлат-дения и хранения тадких продуктов - патент 003967/13 - позволяющий интонсифицігровать процесс охлаждения продук-а в резервуаре.

Достоверность результатов. Представленные в диссертации научнме оложения, выводя и рекомендации подтверждены -согласованностью резуль-атов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с спользованием современных средств. Конечные результаты критически со-эставлены .с известпш.ш литературными данными и результатами, получен-

ними на экспериментальной установке.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доло
жены автором и обсуждены на: _

Ш Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств", Москва, 1990г.;

1У Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка комбинированных продуктов шттания /медико-биологические аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация/", .{емерово, 1991 г.;

,- Всесоюзной научно-технической конференции "Холод - народному хозяйству", Ленинград, 1991 г^;

Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников, инженеров и аспирантов Санкт-Петербургской государственной академии холода и шэдевых технологий, Ленинград - Санкт Петербург, 1991 - 1993 гг.?

Расіїмренном заседании кафедры. "Процессы и аппараты пищевых производств" СПоТАХПТ, 1994 г.

Публикации.Основной материал диссертационной работы опубликован в 14 печатных работах, в том числе в трех описаниях к патентам.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 112 страницах машинописного текста и состоит'из введения, обзора литературы по теплообмену и расходуемой энергии в резервуарах, экспериментальных и теоретических исследований, обсуждения результатов исследований, выводов, списка литературы, включающего 125 работ отечественных и за-руоежных авторов. Работа содержит 5 таблиц и рисунков.