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

Научные основы создания струйных газодинамических устройств для контактного охлаждения пищевых продуктов Шляховецкий, Валентин Михайлович

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

Шляховецкий, Валентин Михайлович. Научные основы создания струйных газодинамических устройств для контактного охлаждения пищевых продуктов : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.18.12.- Краснодар, 1993.- 37 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность работы. Жидкие пищевые продукты, которые со-сержат мелко- и крупнодисперсные взвеси или обладают консистен-даей вязкой пасты, охлаждают в кондуктивных теплообменных ап-іаратах, где наличие теплопередаодей поверхности между частица-!И продукта и хладоносителем не позволяет обеспечивать эффекти-(пый теплообмен из-за непрерывно понижающегося значения коэффи-[иента теплопередачи. Непосредственное контактное охлаждение '.идких пищевых продуктов практически не применяется.

Получение порошкообразных продуктов путем криогранулирова-гия обеспечивает формирование кристаллической структуры продула и определяет его качество (монодисперсность, однородность остава и др.). Отсутствие необходимого оборудования не позво-яет использовать новые технологии в процессах производства ищевой продукции.

Контактное охлагдение пищевого сырья, полуфабрикатов и го-овых продуктов хладоносителем ("ледяной" водой, снегованием) эффективный технологический процесс холодильного кснсервиро-ания. Отсутствие хладоносителя в условиях сбора плодов и ово-ей на плантациях и при последущей технологической обработке а предприятиях приводит к потерям до 30...40 % обьема урожая снижению качества полуфабрикатов и готовой продукций. ЗНзчк^ ельная продолжительность охлаждения отдельных видов пищевых родуктов (птица, вареные колбасы и др.) не позволяет яятенси-ицировать прохождение технологического процесса и снижает роки хранения готового продукта. Простые, мобильные и эхоло-вчески чистые контактные охладители для производства "ледяной" оды и снега практически отсутствуют.

В диссертации рассмотрены научные основы создания струйных азодйнамическкх устройств, в которых охлавдаиций потенциал зсширившегося газа используется для диспергирования и охлаж-зния введенного в поток жидкого продукта (в дальнейшем - теп-зносителя), образующего с потоком газа гетерогенную систем;', груйные газодинамические устройства обеспечивают охлаждение зеденного теплоносителя до температуры, равной или uvue тем-

пературы окружающей среда, при сохранении первоначального фазового состояния, или перевод теплоносителя в состояние снеси "кидкость-твердая фаза" или твердой фазы.

Охлажденный теплоноситель используют в технологических процессах в качестве сырья, полуфабриката или готового пищевого продукта, либо в качестве промежуточного хладоносителя при контактном охлаждении пищевого сырья, полуфабрикатов или готовых продуктов, что способствует увеличению выпуска пищевой продукции и сохранении ее высокого качества.

Диссертация выполнена на кафедре холодильных и компрессорных машин и установок Краснодарского политехнического института в соответствии с совместными планами Минвуза СССР и Минхсмнефте-маш. (1976, І97Б, 1984 гг.), постановлением ГКНТ СССР -'1242 от 06.06.1978 г.(г/р I80I486, 8I04206I), рекомендациями Всесоюзных научно-технических конференций по холодильной технике и технологии (Ташкент, 1977, Ленинград, 1986), координационным кланом НИР по механике (приказ Минвуза СССР й 453 от IS.0G.1985 г.).

Цели и задачи исследования. Разработка нового научного направления в области технологического оборудования для пищевой про'йїішіенности, которое включает исследование струйных газодинамических устройств, в которых совмещаются процессы производства холода, диспергирования и охлакдения продукта в потоке, и последующего разделения охлажденного продукта и газа. Создание научных основ струйных газодинамических устройств для контактного охлаждения пищевых продуктов обусловило необходимость решения следующих основных задач: исследование процессов 'формирования --холодного высокоскоростного потока газа при вводе в него аидко-го теплоносителя; обоснование условий получения гетерогенных систем при смешении газа и теплоносителя, и их последующего разделения при сохранении теплоносителем температуры ниже температуры окружающей среды; оценка факторов, обуславливающих замораживание гадкого теплоносителя при взаимодействии с движущимся в спутном течении холодным газом и сохранение достигнутого фазового состояния при выводе теплоносителя из потока газа; разработка обобщенных математических моделей устройств, .которые могут послужить основой при создании инженерной методики расчета струйных газодинамических устройств для контактного охлаждения применительно к-технологическим процессам в пищевой промышленности.

Научная новизна работа. Разработаны основные теоретические оложения, которыми определяются условия создания струйных га-одинамических устройств для контактного охлаждения пищевых родуктоз, в том числе теоретическая модель процессов анерго-бмена потоков газа и жидкости при их струйном спутном течении формировании в гетерогенную систему "газ-теплоноситель" с те-пературой ниже температуры окружающей среды

Оценены возможности формирования твердой фазы теплоносителя достижения полного фазового перехода а теплоносителе, а такке охранения достигнутого фазового состояния теплоносителя с тем-ературой ниже температуры окружающей среда при выводе из ох-аждающего устройства.

Установлены условия наступления "предельных" режимов, обус-озленных совместным влиянием параметров газа (число ІДаха) и зплоносителя (температура и теплоемкость), и массовой концен-рацией последнего в газе, при которых исключается нормальная зботз струйных газодинамических охлаждающих устройств.

Получено экспериментально более 100 рабочих характеристик їлаждавдих устройств при работе на системе "Еоз,пух.~водап, в іапазоне степеней расширения газа Д = 0.33...0.0S, начяль-jx температур газа Тгн и теплоносителя ТКн от GC3-273 К, чн-;л Маха для газа после сопла МГ5 = 1.2...2.О, массовой рао-)Дной концентрацій! М-ткг = 0.01...Ї.2, доли твердой фаз:-?

f ТеПЛОНОСИТеЛЯ O^fs^I, КОТОрЫе ПОЗВОЛИЛИ ОЦеНИТЬ ЕОЗ'Л0.1*.ОС-

i струйных газодинамических устройств для контактного о:слгш~ іния пищевых продуктов.

Автор заищцает физические модели процессов энергообмена ж вводе аидкого теплоносителя в струйное спутное течение с юокоскоростным низкотемпературным потоком газа, описыЕащяе лаздение и замораживание частиц при смешении, и сохранение стицами достигнутого фазового состояния и температуры ниае мпературы окружающей среда при последушеч отделении частиц ' плоносителя от газа; математические модели струйных газоди-мических охлаздавщих устройств, который позволяют прогнозувать холодильную мощность устройства Qnn в заданном диегг.-Н'Э изменения темчератур теплоносителя, обусловленным коккре--нм технологическим процессом контактного-охлаждения; резуль-

тэты численных и натурных экспериментов, аодтверадавдие достоверность разработанных математических моделей струйных газодинамических охлаздакцих устройств; инженерные метода расчета этих устройств и оценку их использования для контактного охлаждения в пищевых отраслях промышленности.

Практическая значимость' работы. Разработаны научные основы теории и инженерные метода расчета струйных газодинамических охлааданцих устройств, которые позволяют оценить энергетические характеристики устройств ( QXH, эксергетический КПД rlex ) и целесообразность применения этих устройств в конкретных технологических процессах охлаждения пищевых продуктов.

Предложены конструкции и способы использования струйных газодинамических охлаадаздих устройств для контактного охлаждения пищевых продуктов; их новизна защищена авторскими свидете-льства.чи. Предложены, разработаны и испытаны устройства для производства "ледяной" воды, льдо-водяной смеси и сне-іного льда; новизна разработанных конструкций защищена авторскими свидетельствами.

Изготовленное и внедренное на Кургашшском птицекомбинате струйное газодинамическое устройство, работающее в качестве генератора "ледяной" вода, снизило продолжительность охлаждения продукта на 2О-30 % и обеспечило увеличение производительности линии обработки птицы, при сокращении удельной энергоемкости линии на 14-15 %. Это обеспечило окупаемость устройства через 7G8 часов после ввода в эксплуатацию.

Разработано и внедрено струйное газодинамическое устройство для обработки неосветленного яблочного сока перед промежуточным хранением; по данным К5> ВШШКОП продолжительность хранения сока до промышленной переработки увеличивается в 2-2.5 раза/

Технологическая схема предварительного охлаждения овощей при их сборе на плантациях с использованием разработанного в НИИ струйного охлаждающего устройства для получения "ледяной" еоды и снеаного льда рекомендована ВНйИКОН к промышленному применение. Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 16.03 -техника и физика низких температур в вузах Российской федерации, Украины а Болгарии.

Апробация работы. Основные положения и" результаты диссерта-

щга доложены и обсуждались іш Всесоюзных научно-технических кон-ференцих по производству и применению холода в отраслях народного хозяйства (Ташкент, 1977, Ленинград, 1981, 1986, Тбилиси,1984, Москва, 1985, Кишинев, 1987); Всесоюзных научно-технических семинарах (Баку, 1981, Таллин, 1981, Ташкент, 1982, Севастополь, 1982); Всесоюзном семинаре по проблемам криогенной техники и кондиционирования воздуха при МВТУ (Москва, 1980, 1981, 1983); межреспубликанской научно-практической конференции по холодильной технике и технологии (Краснодар, 1992); международных научных сессиях Высшего института хранительной и вкусовой промышленности (Пловдив, Болгария, 1983, 1989); 5-й национальной научно-технической конференции по холоду (Пловдив, Болгария, 1986); Х1 научно-технической конференции по холодильной технике и кондиционированию воздуха (Познань, Полыиа, 1987); научно-тех-зических семинарах в МПУ (Москва), СПбТИХП (Санкт-Петербург), ЗИХВП (Пловдив, Болгария) (I990-I99I гг.).

Публикации. По содержанию диссертации опубликовано учебное гособие, 47 статей и тезисов докладов, получено 13 авторских свидетельств на изобретения, броцзовая медаль ВДНХ (Москва,IS77).

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, ікти глав основного текста, выводов по работе, спискаиспользо-$анчой литературы в количестве 445 источников, з т.ч. 45 иност-)анных, 179 патентов США., СССР, Англии, 'Ьранцки, ФРГ я дрл, н ірилоаений.

Общий обьем составляет 325 с, где 268 с. основного текста, і т.ч. 151 рис, на 78 с, 9 таблиц, и прилоаения на 37 с.