Введение к работе
Актуальность работы. Температурный режим относится к числу определяющих факторов в технологии получения растительных масел. Для извлечения из семян масел используется технологическая схема форпрессование-эсктракция, важной составной частью которой является дистилляция раствора масла в экстрагенте (масляной мисцел-ды). Этот процесс в значительной степени определяет объемы современного производства и качество получаемого экстракционного масла. Интенсификация процесса, снижение удельных энергетических Батрат, повышение качества масла, снижение металлоемкости оборудования составляют основы технического прогресса.
Научной задачей работы является изучение закономерностей теплообмена при кипении раствора масла в углеводородном растворителе применительно к условиям функционирования технологической системы дистилляции ыаслоэкстракционного производства.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическими планами НИОКР НПО "МАСЛОЖИРПРОМ" по проекту " Ресурсосберегающие технологии масло-жирового производства" Государственной научно-технической программы России " Перспективные процессы в перерабатывающих отраслях АПК".
Цель работы. Экспериментальное и теоретическое изучение закономерностей теплообмена при контакте масляных мисцелл с тепло-передающими стенками испарителей и разработка способов интенсификации технологического процесса дистилляции, их аппаратурное оформление с учетом повышения качества масла и снижения энергетических затрат.
Основные задачи исследования. Для решения сформулированной общей научной задачи необходимо решить следующие конкретные задачи:
на основе принципов системного анализа выполнить смысловой и качественный анализ процесса дистилляции на разных этапах его осуществления в технологическом оборудовании маслоэкстракционного производства и методически обосновать программу теплотехнических исследований;
разработать экспериментальные установки и получить опытные данные по теплообмену при кипении растворов масел в углеводородных растворителях;
разработать методики расчета теплообмена при кипении растворов масел в большом объеме и в выпарном канале;
- і -
- произвести тепловой расчет функционально-конструкционных
элементов дистилляционннх аппаратов применительно к задачам про
ектирования технологических схем маслоэкстракционного производства.
Научная новизна:
установлены характеристики и взаимосвязи выпарного аппарата и смесителя в контуре рециркуляции мисцеллы растительного масла при ажеіщии мисцеллы из контура в высокоскоростную струю перегретого водяного пара, а эатем определены рациональные техноло-гические и конструкционные параметры экономайзера-смесителя и паровой форсунки:
установлены закономерности теплообмена при кипении раствора масла на нагретой стенке;
разработана модель теплообмена при пузырьковом кипении раствора мазла, основанная на модели микрослоевого испарения в пузырь однокомпонентно* жидкости;
- дано методическое обоснование применимости альфа-калориметра для измерения интенсивности теплоотдачи при кипении растворов масел, получены опытные данные, из которых следует, что в режиме пленочного кипения термическое сопротивление у поверхности стенки линейно зависит от мольной концентрации раствора:
- получены опытные данные по интенсивности теплообмена при
движении раствора масла в выпарном канале, показано, что в выпар
ном канале соблюдаются закономерности конвективного теплообмена,
соответствующие истинной скорости жидкой фазы:
Практическая ценность:
созданы новые экспериментальные установки для исследования теплообмена при кипении растворов масел, применимые для работы с взрывоопасными растворителями;
разработаны методики расчета интенсивности теплообмена при движении раствора масла в выпарном начале и при кипении на поверхности тела с учетом изменения концентрации раствора, данные методики обеспечивают решение технологических эадач на стадии проектирования технологических схем дистилляции растворов масел;
разработана новая технологическая схема дистилляции масляной мисцеллы в две ступени, учитывающая требование рационального распределения источников энергии, эквивалентная по производительности промышленным технологическим схемам дистилляции в три ступени.
- б -
- разработаны конструкции функционально-конструкционных элементов и новых аппаратов для дистилляции мисцеллы.
Реализация результатов. Результаты работы получили практическое применение на одиннадцати малслоэкстракционных заводах. Материалы работы использованы при проектировании новых дистилля-ционных установок различной производительности в НПО "Масложирп-ром" и НПО ЦКТИ им.И.И. Ползуиова в связи с выполнением программы V "Создание новых видов машин, приборов и оборудования для перерабатывающих отраслей промышленного комплекса".
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях, научных семинарах и совещаниях, в том числе 1 международном форуме по тепломассообмену /Минск: 1988/; YII, YIII всесоюзных конференциях "Двухфазный поток в машинах и аппаратах" /Л.: 1985. 1990/; всесоюзной конференции "Реахимтехни-ка~2" /Днепропетровск: 1985/; YI всесоюзной конференции "Теория и практика перемешивания в жидких средах" .л.: 19S0/, II всесоюзной конференции "Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и конденсации" /Рига: 1988/; всесоюзной конференции "Пути интенсификации производства и применение искусственного холода в отраслях АПК" /Ташкент: 1985/; всесоюзной конференции "Интенсификация производства и применение искусственного холода" /Л.: 1986/; семинарах секций и заседаниях Научно-технического Совета НПО "Масло-жирпром", семинарах и научно-технических конференциях сотрудников и преподавателей Санкт-Петербургского технологического института холодильной промышленности.
Публикации. Основные результаты исследований и разработок освещены в 40 статьях, тезисах докладов и авторских свидетельствах. В настоящей диссертации использовала 23 печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 160 страниц машинописного текста, 30 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 167 наименований.