Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 9
Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИИ
І.І. Характеристика схем и элементов конструкций тепловых установок, использующих солнечную энергию . . 12
, 1,2. Некоторые особенности тепломассообмена установок
для ГТи растительного сырья с применением солнеч
ной энергии 21
1.3. О методах исследования гелиотехнических устройств
с применением плоских коллекторов 24
1.4. Постановка задач исследований 29
Глава II. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЗРАЧНЫХ ГОКШТИЙ СТЕНОВЫХ ГЕЛИОКОЛЛЕКТОРОВ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАШНИЯ КАМЕР ДЛЯ ГйГРОТЕВМЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ( ГТО ) РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Конструктивные особенности камер для ГТО растительного сырья с применением солнечной энергии ... 31
Сравнение долгосрочных характеристик гелиоколлек-торов с различными покрытиями на основе f - метода ..... 34
2.2.1. Экспериментальная установка и методика
проведения балансовых испытаний коллекторов
с различными светопрозрачными покрытиями . 35
Результаты сравнения эффективности коллекторов с различными покрытиями 43
Установка для определения пропускательной способности покрытий и методика проведения экспериментов 48
Результаты сравнения влияния угла паде~ ния на пропускательную способность све-топрозрачных покрытии 57
Методика и результаты сравнения долгосрочных характеристик гелиоколлекторов
с различными светопрозрачными покрытиями . 63
2.3. Оценка регулирующего воздействия фактора запол-
, нения трубчатой панели поглощающей средой .... 72
Расчет облученности поверхности трубчатого стеклянного покрытия 76
Оценка потерь лучистой энергии за счет отражения на,границах фаз и поглощения
слоем стекла 84
2.3.3. Исследование поля плотностей излучения
. . в зоне фокальных линий панели цилиндри
ческих линз 86
2.4. Выводы 91
Глава III. РАСЧЕТ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДШКШМЕ
ТЕШЮШРЕНОСА Б ОГРОДНИЯХ КАМЕР ДЛЯ ГТО
РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
3.1. Методика расчета ограждений камер для ГТО расти-
тельного сырья, ее задачи и возможности реализа
ции 93
Перенос теплоты в ограждениях 95
Расчет многослойного ограждения с вентилируемым тешюсъемным каналом ..... 103
Алгоритм расчета многослойного ограждения 104
Примеры расчета тегоюпереноса в многослойном ограждении сложной конструкции 105
3.2. Исследование математической модели теплопере-
носа в многослойном ограждении камер ГТО с
помоїцью ЭВМ 114
Блок-схема расчета ограждения камеры для ГТО растительного сырья с применением солнечной энергии . 115
Исследование влияния внешних факторов и теплофизических характеристик материалов на эффективность работы ограждений 118
3.3. Выводы 127
Глава ЇУ. НАТШИЕ ТЕПЛОТЕШИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ШГРОТЕШИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЫ
Цели и задачи натурных исследований 129
Экспериментальные исследования камеры для ГТО табака со стеновыми коллекторами . . 130
Экспериментальная установка для исследования работы камеры ГТО табака со стеновыми гелиоколлекторами . . 131
Методика проведения экспериментов по ГТО табака в камере с комбинированным солнечно-электрокалориферным теплоснабжением , 138
Результаты исследования работы камеры
. для ГТО растительного сырья с примене
нием комбинированной системы тепло
снабжения 142
4,3. Совершенствование работы промышленной уста-. новки для послеуборочной обработки табака в
гирляндах 150
4.З.Ї. Рекомендации по совершенствованию тепломассообмена в установках типа СТГ - 1,5 151
ВЫВОДЫ ' . . 154
ЛИТЕРАТУРА 156
ПРИЛОЖЕНИЕ I 169
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 172
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 180
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 181
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 185
ПРИЛОЖЕНИЕ б 194
Введение к работе
В программных документах, принятых на ХХУІ съезде КПСС, отмечается, что повышение эффективности использования и экономии топливно-энергетических ресурсов, а также сокращение расходов органического топлива путем вовлечения новых нетрадиционных источников энергии -важнейшие технические и экономические задачи энергосберегающей политики на ближайшую перспективу.
Применение солнечной энергии, являющейся одним из наиболее экологически чистых видов энергии, может существенно снизить, а в ряде случаев исключить полностью потребление тепла от внешних источников, снизить трудозатраты на добычу топлива и обслуживание тепловых установок гигротермической обработки ( ГТО ) капиллярно-пористых материалов, особенно первичной обработіш растительного сырья для пищевой и других отраслей промышленности. Использование солнечной энергии, основанное на применении " парникового эффекта ", наиболее целесообразно в южных районах, где в период переработки растительного сырья отмечаются высокие значения плотности потока солнечного излучения
о о
( до 10 Вт/м и более ), а производство ценных продуктов измеряется сотнями тысяч тонн за сезон. В соответствии с основными положениями Продовольственной Программы все большее значение приобретает проблема качества первичной переработки растительного сырья, во многом зависящего от энергонасыщенности и совершенства технологического оборудования.
В настоящее время в промышленности распространены различные виды энергоподвода при переработке растительного сырья, среди них конвективный, радиационный, с помощью электромагнитных полей и их сочетание. Применение солнечной энергии при непосредственном облучении продукта является самым древним способом сушки растительных
продуктов, однако невозможность регулирования плотности потока теплоты, подводимой к продукту, неравномерность суточного графика поступления и возможность механического загрязнения частицами почвы делает его развитие и распространение малоперспективным. В свою очередь концентрированное с помощью линз, зеркал солнечное излучение находит все большее применение в сельском хозяйстве для обработки семенного фонда [47] . Оборудование для использования концентрированного солнечного излучения обладает малой производительностью и высокой стоимостью. Применение устройств типа " горячий ящик " делает конвективный способ энергоподвода наиболее удобным для комбинированного теплоснабжения установок ГТО. Перспективы развития материальной базы сельского хозяйства требуют внедрения установок с конвективным подводом тепла камерного и коридорного типа большой производительности с высоким уровнем механизации производственных процессов [3, 18] . Строительство таких установок требует рационального подхода к выбору компоновочных решений и применения новых конструкционных материалов для максимального использования солнечной энергии. Сезонность использования оборудования, а также высокие значения среднесуточных температур окружающего воздуха в период переработки растительных продуктов делают целесообразным применение ограждений камер легкого и сверхлегкого типа.
Среди большого многообразия конструкций и размеров установок для ГТО все большее распространение получают конструкции легкого типа с комбинированным теплоснабжением за счет солнца и дополнительного источника тепла. Опыт эксплуатации камер с ограждениями облегченного типа все еще недостаточен. Зачастую апробированные рекомендации отсутствуют вовсе. Существующие методы теплотехнического расчета основаны на закономерностях передачи теплоты через массивные теплоемкие ограждения, а теплоустойчивость камер идентифищруется с теплоустойчивостью наружных конструкций. Облегченные ограждения, имея
« 7 -
одинаковое с массивными термическое сопротивление, но отличаясь меньшей массой и толщиной, обладают незначительной тепловой инерци-ей. Использование существующей методики теплотехнического расчета в применении к ограждениям камер легкого типа приводит к сильной зависимости параметров в камере от внешних переменных воздействий климатических факторов и режима работы систем инженерного оборудования.
Одгшм из путей повышения эффективности камер с ограждениями легкого типа является использование их поверхности в качестве активно работающих элементов гелиоколлекторов систем теплоснабжения процессов ГТО, при этом могут быть значительно снижены аэродинамические и тепловые потери, уменьшено потребление теплоты от дополнительного источника, повышена эффективность использования площадей земельных участков, отведенных для размещения оборудования, уменьшена удельная стоимость строительных конструкций установок. Этой актуальной проблеме посвящена настоящая работа.
Діссертация состоит из четырех глав.
В первой главе приводится краткий обзор состояния вопроса, и сформулированы задачи диссертации.
Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию оптических и теплотехнических характеристик светопрозрачных покрытий стеновых гелиоколлекторов системы теплоснабжения камер для ГТО растительного сырья, сравнению эффективности коллекторов с различными покрытиями, аналитическому сравнению долгосрочных характеристик и оценке регулирующего воздействия на величину потока излучения.
В третьей главе рассматривается методика инженерного расчета теплопереноса в многослойных ограждениях легкого типа с вентилируемыми теплосъемными каналами, совмещающими функции гелиоколлекторов системы теплоснабжения, представлен алгоритм математической модели теплопереноса в многослойном ограждении камер для гигротермической обработки растательного сырья. В результате анализа факторов, влия-
ющих на теплообмен в ограждении, для оценки его тепловой эффективности предложен коэффициент использования солнечной энергии. В результате машинного эксперимента исследовано влияние параметров теплообмена в камере и внешних метеорологических факторов на величину коэффициента использования солнечной энергии.
В четвертой главе приведены методика и результаты натурных теплотехнических исследований оборудования для гигротермической обработки растительного сырья. Целью исследований являлось сопоставление данных, полученных на основе математического моделирования, и физического эксперимента.
Настоящая работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте пищевой промышленности в период с 1981 по 1984 год. Основанием для ее проведения явилась координационная программа НИР и ОКР 06 ( МСХ СССР, ВИІИМ ) на 1981 -1985 гг.
