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

Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров Акаев Константин Евгеньевич

Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров
<
Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

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

Акаев Константин Евгеньевич. Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров : Дис. ... канд. техн. наук : 01.04.14 СПб., 2006 153 с. РГБ ОД, 61:06-5/1871

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор и формулировка задач исследования 10

1.1. Типы систем удаления водяного пара и неконденсирующихся газов 12

1.2. Обзор конструкций сублимационных конденсаторов водяного пара 14

1.3. Способы регенерации охлаждаемых поверхностей десубл иматоров 34

1.4. Анализ работ, посвященных математическому моделированию процесса десублимации 41

1.5. Выводы и постановка задач исследования 50

ГЛАВА 2. Аналитическое исследование тепломассообмена при десублимации

2.1. Постановка задачи. Физическая модель процесса десублимации. 53

2.2. Построение физико-математической модели процесса и алгоритма численного решения задачи 55

ГЛАВА 3. Методика и технические средства проведения экспериментальных исследований .

3.1. Постановка задач эксперимента 64

3.2. Описание экспериментального стенда 65

3.3. Методика проведения опытов 79

ГЛАВА 4. Теоретическое и экспериментальное исследование закономерностей тепломассообмена

4.1. Режимы протекания десублимации 85

4.2. Анализ влияния режимных параметров 93

4.3. Особенности конструктивно-планировочных решений десублиматора разрабатываемого типа 109

Основные результаты работы и выводы 111

Литература

Введение к работе

Актуальность работы.

В настоящее время потребность в ряде пищевых продуктов, прошедших сублимационную сушку, не снижается, несмотря на то, что современные технологии охлаждения позволяют пользоваться свежими продуктами практически весь год, а получение медико-биологических препаратов, биологически активных добавок и химических веществ с применением сублимационных методов обработки представляет всё больший интерес.

Хранение материалов, подвергнутых сублимационной обработке, не требует существенных затрат- правильно упакованные (с использованием вакуумных термоусадочных плёнок и т.п.) пищевые продукты можно содержать в условиях нерегулируемых температуры и влажности, при том, что такие качества продукта, как цвет, аромат, питательные свойства, содержание витаминов сохраняются практически полностью, как сохраняется первоначальная клеточная структура, определяющая, в том числе, общие объёмные характеристики. При оводнении продукт относительно легко и быстро поглощает влагу.

При наличии достаточно широкого ассортимента установок иностранного производства, развитие отечественного оборудования сублимационной сушки должно быть основано на реализации технических решений, повышающих эффективность как отдельных элементов, так и сублимационной установки в целом.

Неотъемлемой частью любой установки сублимационного обезвоживания, в значительной степени определяющей эффективность ее работы, является система удаления образующейся в процессе сушки парогазовой смеси. В промышленных условиях для удаления конденсирующегося при данном давлении компонента смеси (водяной пар)

используется процесс десублимации (т.е. конденсации пара в твердое состояние).

В связи с вышесказанным, интенсификация процессов массообмена, обеспечение надёжности работы и простоты эксплуатационного обслуживания десублиматора представляются актуальными задачами при создании отечественного сублимационного оборудования.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре теоретических основ тепло- и хладотехники Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий в соответствии с планом научно-исследовательских работ по теме: «Исследование равновесных свойств и коэффициентов переноса жидких и газообразных природных холодильных агентов и хладоносителей» (г.р. № 01200119228) по заданию Федерального Агентства по образованию.

Цель работы и задачи исследования. Интенсификация тепломассообменных процессов эвакуации парогазовой смеси и разработка на их основе высокопроизводительного сублимационного конденсатора.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:

-установление закономерностей и особенностей процесса десублимации пара на охлаждаемых поверхностях, обеспечивающих равный потенциал переноса пара, разработка соответствующей физико-математической модели;

-составление программы расчёта полей парциальных давлений водяного пара и толщин слоев десублимата, определения времени эффективной работы охлаждаемой поверхности;

-экспериментальная проверка адекватности предложенной физико-математической модели;

-отыскание оптимальных параметров конструктивных элементов и режимных параметров сублимационного конденсатора;

-разработка инженерного метода расчёта десублиматоров, в которых реализуется концепция аппарата с различными температурами нескольких охлаждаемых элементов.

Объект исследования. Процесс вымораживания водяного пара в сублимационных конденсаторах при моделировании способов компоновки их охлаждаемых поверхностей.

Методика исследования. Разработка модели процесса десублимации в аппарате с различными температурами нескольких охлаждаемых поверхностей, проведенной с учётом результатов исследования эффективности алгоритмов расчёта десублиматоров применением математического моделирования на ЭВМ и экспериментального на лабораторной установке.

Научная новизна. Впервые получены и обобщены данные по десублимации водяного пара при наличии нескольких температур разноудалённых от сублиматора сложноориентированных охлаждаемых элементов.

Получены данные по условиям обеспечения постоянного потенциала переноса независимо от расстояния до охлаждаемого элемента и его ориентации в пространстве вакуумной камеры.

Экспериментально и теоретически обоснована конструкция десублиматора, в которой реализуется равномерность осаждения десублимата по всей охлаждаемой поверхности без позиционного регулирования холодильной машины.

Практическая ценность. Полученные на основании теоретических и экспериментальных исследований инженерные методики расчёта десублиматоров, реализованные в виде программ для ЭВМ, позволяющие, в том числе, компоновать десублиматор с учётом конфигурации энергопродуктового блока. Практические результаты исследования

использованы ООО «БИОХИМТЕХ» при разработке сублимационного оборудования для отрасли прикладной биотехнологии.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Юбилейной 54-й студенческой научно-технической конференции (СПб, 2001 г.); научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, сотрудников, докторантов, аспирантов и студентов по итогам НИР (СПб, 2001-2005 г.г.); 56-й научно-технической конференции Творчества молодых «Петербургские традиции хлебопечения, пивоварения и консервирования» (СПб, 2003 г.); второй международной научно-технической конференции, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга «Низкотемпературные и пищевые технологии в 21 веке» (СПб, 2003 г.); научно-технической конференции с международным участием «Айс-сларри и однофазные хладоносители» (СПб, 2004 г.); второй международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию проф. Попова В.И. «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (Воронеж, 2004 г.); научно-технической конференции «Холодильные масла и масло-фреоновые смеси» (СПб, 2005 г.); международной конференции «Сублимационная сушка в фармацевтике и пищевой промышленности» (Москва, 2005 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 печатных работах, подана заявка на патент Российской Федерации (приоритет №2005110597/22(012390) от 10.04.05).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений и содержит 123 страницы основного машинописного текста, 27 страниц приложений, 48 иллюстраций и 3 таблицы. Список использованной литературы включает в себя 128 наименований работ, из них 121 отечественных и 7 зарубежных авторов.

Обзор конструкций сублимационных конденсаторов водяного пара

С самого зарождения сублимационной техники изобретатели стремились к разработке сублимационных конденсаторов непрерывного действия. Были разработаны так называемые скребковые десублиматоры по типу генераторов чешуйчатого водного льда. Причём такие аппараты могут быть как выносными, так и встроенными. Это самый эффективный вид десублиматоров, поскольку непрерывное удаление льда обеспечивает минимальное и постоянное термическое сопротивление передаче теплоты хладагенту. В аппаратах данного типа, разработанных как за рубежом, так и в нашей стране, лед непрерывно скалывался с внутренней поверхности труб и цилиндрических обечаек или с наружной поверхности цилиндрических труб и барабанов, профильных труб, а также с плоских поверхностей, при помощи ножей, подвижных решеток, фрез [7, 9]. Однако, из-за неизбежной неравномерности намораживания льда на охлаждаемой поверхности удельная производительность аппаратов была невелика, а конструктивные сложности, определяемые условиями работы в вакууме, и трудности эксплуатации не позволили создать эффективный скребковый десублиматор. Поэтому эти аппараты в настоящее время в промышленности не применяются.

Классифицируя десублиматоры по конструктивному расположению относительно сублиматора, их можно разделить на три основных типа: выносные, встроенные, блочные. Охлаждаемые поверхности выносных десублиматоров располагаются в отдельных аппаратах, соединяемых с вакуумной камерой патрубками, при этом часто между десублиматором и сублимационной камерой устанавливается вакуумный затвор. Встроенные располагаются в непосредственной близости к энергопродуктовому блоку в сублимационной камере.

Блочные десублиматоры являются разновидностью выносных и представляют собой аппарат, как правило, пристыкованный с торца к энергопродуктовому блоку. Десублиматоры встроенного типа имеют основные технико-экономические преимущества перед выносными аппаратами:

Ускорение процесса сушки за счёт уменьшения сопротивления перемещению водяного пара от сушимого продукта к охлаждаемым элементам и обеспечения более равномерного высушивания продукта в объёме всей установки при расположении охлаждаемых элементов вдоль всей длины сублиматора и с обеих сторон сушимого продукта;

Уменьшение капитальных затрат на изготовление сублимационной установки и строительство производственного помещения цеха за счёт исключения дополнительных специальных корпусов для охлаждаемых элементов десублиматора;

Уменьшение капитальных затрат за счёт уменьшения числа вакуумных насосов и исключения дорогостоящих вакуумных задвижек;

Уменьшение расхода электроэнергии на привод вакуумных насосов, обеспечивающих начальную откачку и поддержание рабочего давления в корпусе десублиматора;

Уменьшение расхода электроэнергии на привод компрессоров холодильных машин за счёт возможности повышения температуры охлаждаемых элементов десублиматора благодаря их близкому расположению к продукту и большей поверхности установленных элементов;

Повышение эксплуатационной надёжности установки за счёт исключения весьма сложных вакуумных задвижек большого проходного сечения между корпусами сублиматора и десублиматора; Снижение до минимума вероятности подтайки продукта при загрузке его в установку за счёт предварительного охлаждения воздуха в вакуумной камере, возможность проводить загрузку из неохлаждаемого помещения. Уменьшение возможности подтайки продукта при нарушении вакуумной плотности установки в период начальной откачки или даже в процессе сушки. Однако, несмотря на то, что встроенные десублиматоры имеют серьёзные достоинства, при проектировании установок следует рассматривать и положительные и отрицательные свойства каждого типа десублиматоров.

Встроенные десублиматоры

Их существенным недостатком является сложность и продолжительность процесса регенерации от льда, поэтому основная область их применения - сублимационные сушилки периодического действия. Также у десублиматоров этого типа есть недостаток, проявляющийся в период начального вакуумирования сублимационной камеры: при быстром вакуумировании (это необходимо для предотвращения подтайки продукта) возможен значительное поступление несконденсированного водяного пара в вакуумные насосы, что даже при полностью открытом дозаторе-натекателе вакуумного насоса может привести к конденсации влаги в камере насоса и попаданию воды в масло.

Построение физико-математической модели процесса и алгоритма численного решения задачи

Исходя из допущения, что главной движущей силой процесса перемещения водяного пара, определяющей характер распределения десублимата по поверхности, является перепад парциального давления пара между поверхностью сублимации и десублимации, разработана физико-математическая модель, положенная в основу предлагаемого десублиматора, которая в качестве основных влияющих факторов учитывает: 1. Расстояния между охлаждаемыми элементами (расстояния между суженным концом панелей и угол, образуемый панелями), определяющие падение давления по длине канала; 2. Величину парогазового потока, поступающего из сублиматора; 3. Давление в камере; 4. Температуры охлаждаемых поверхностей. 5. Сопротивление неконденсирующихся при давлении, характерном для сублимационных установок, газов переносу пара; 6. Термическое сопротивление слоя десублимата.

Первые три фактора- определяющие при нахождении сопротивления движению пара по стесненному каналу, образованному охлаждаемыми элементами.

Совокупность учёта указанных сопротивлений, давлений сублимации и десублимации можно условно назвать потенциалом движения пара и обозначить как Роіеп2=Рт-АРд-Рл, (2.1) где Рт- парциальное давление сублимируемого пара; АР - падение давления, обусловленное суммой сопротивлений движению пара; Рл-парциальное давление, соответствующее температуре наружного слоя уже намёрзшего льда. Сопротивление движению водяного пара по стеснённому каналу, образованному парными охлаждаемыми элементами, приводит к падению давления пара по его длине, которое может быть выражено из зависимости [115]: V = QKPm-pH2), (2.2) где Q = J„PnPn.

Здесь U- проводимость элемента вакуумной системы (м3/с)- отношение потока газа Q (Па-м3/с), проходящего через элемент вакуумной системы (в данном случае канал между парными охлаждаемыми элементами), к разности давлений в концевых сечениях (рпі рп2) (Па).

Проводимость канала, в том числе, определяется режимом течения парогазовой смеси (в соответствии со значением критерия Кнудсена Кп) и для канала прямоугольного сечения может быть найдена, согласно [115, 119], по зависимостям: вязкостный режим (Кп 0,33) Um = ,-b (A+/) 3 \2ju 21 где sdec- расстояние между парными панелями, м; hdec- высота панели, м; L- длина канала, м; //- динамическая вязкость параВ сублимационных установках для сушки пищевых продуктов в основном наблюдаются вязкостный и молекулярно-вязкостный режимы течения парогазовой смеси.

Влияние неконденсирующихся газов, выделяющихся из смеси при десублимации пара, создающих сопротивление переносу пара к охлаждаемой поверхности, может быть учтено при помощи зависимостей, описывающих диффузионный перенос пара сквозь эти газы [54].

В качестве допущения было принято, что после десублимации пара набегающая парогазовая смесь оттесняет неконденсирующиеся газы к охлаждаемой поверхности и они движутся вдоль этой поверхности в сторону отсасывающего патрубка вакуум-насоса в виде пристенного слоя увеличивающейся толщины. Это позволило получить достаточно простую, но одновременно чувствительную и эффективную расчётную модель. Будем считать, что пар диффундирует через слой неконденсирующихся газов, в то время как сами газы не диффундируют в парогазовую смесь. Парциальное давление пара рт и давление смеси на входе в десублиматор рслт связаны между собой концентрацией неконденсирующихся газов в подаваемой смеси / = ,,,40,99-7-0,96). В случае, характерном для большинства промышленных установок, содержание воздуха в поступающей в десублиматор парогазовой смеси не превышает 1 % [38] и её давление практически равно парциальному давлению пара.

Поток пара, диффундирующего в единицу времени через сечение /, может быть представлен [30, 54] в виде (Па м /с): где Т„ и Тг- температуры пара и газа; С„.в- коэффициент бинарной системы пар-воздух (в данном случае можно принять Тп и Тг равными и, соответственно, С„.в=0); }лп, pie, п, Ув молекулярные массы и молярные объемы паров воды и воздуха, соответственно; рсм- давление парогазовой смеси, Па; рп парциальное давление водяных паров, Па; Q- поток пара, Па-м3/с; Rn- газовая постоянная водяного пара, Дж/(кгК);

Безусловно, расчётная модель учитывает не все влияющие факторы, для её адаптации к экспериментальной части исследования был введён поправочный коэффициент кх. Допущение о том, что газы оттесняются парогазовой смесью к охлаждаемой поверхности и двигаются в сторону всасывающего патрубка вакуумного насоса в виде пристенного слоя, позволило получить относительно простую, но в тоже время достаточно чувствительную и эффективную расчётную модель.

С учётом специфики панельных десублиматоров, в данной физико-математической модели будем считать, что траектория движения микрообъёма прямолинейна. В расчётное время производится выбор зоны десублимации для микрообъёмов пара, находящихся на плоскости входного сечения десублиматора, через которую проходит парогазовый поток.

Обозначим номер панели индексом / , а элементарную зону десублимации на ней индексом у. Давление пара на входе в слой неконденсатов повышенной концентрации в вязкостном режиме течения пара после преобразобаний уравнения (2.2) получено в виде:

Описание экспериментального стенда

Для измерения мощности нагревателя на его выходных клеммах установлены, соответственно, вольтметр АСТВ кл. точности 0,5 и ваттметр Д 566 кл. точности 0,2, Давление в процессе откачки контролируется по показаниям образцового вакуумметра, а при снижении давления до 80 кПа и ниже в измерительную цепь включается вакуумметр ВСБ-1 (с термоэлектрическим манометрическим преобразователем МТ-6) с ценой деления 5 Па;

Система измерения температур состоит из универсального цифрового вольтметра В7-21А, двух переключателей термопар ПМТ-20, сосуда Дьюара, заполненного водно-ледяной смесью, 35 медь-константановых термопар (погрешность измерений ±0,5 %). Термопары и электропитание вводятся в камеру посредством применения гермовводов, представленных на рис. 3.7. Термопары изготовлены из проволоки толщиной 0,2 мм, поверенной ФГУ «ТЕСТ-С-ПЕТЕРБУРГ», свидетельство о поверке №00061952. Рабочие спаи изготавливались сваркой с использованием низковольтового сварочного аппарата, изготовленного на базе ЛАТР-8а. Спаи термопар расположены в следующих точках: 20 зачеканено в поверхность охлаждаемых пластин на глубину 0,5 мм (схема расположения термопар, аналогичная на всех панелях, изображена на рис. 3.9), две в кювете ВГП и 1 под ним; для оценки движущих сил десублимации проводится определение парциального давления водяного пара над поверхностью намерзающего льда, а также в других точках камеры с погрешностью ±0,01 кПа. Для этого используется «метод сосульки», заключающийся в зависимости указанного давления от температуры насыщения водяного пара над поверхностью льда, что позволяет использовать в местах, где требуется определить парциальное давление водяного пара датчики парциального давления (ДПД) -вмороженные в стаканчик льда 1 термопары 2 (рис. 3.8). Общая схема Рис. 3.7. Гермовводы: 1- гермовводы электропитания; 2-электрокабели; 3- прорези для ввода термопар; 4- отверстие для термопары; 5- термопарные гермовводы; 6- резиновые вставки; 7- пучок термопар. расположения ДПД изображена на рис. 3.8.

Введением в воду желирующих веществ (объёмом не более 1-2% сухого агара) с последующим охлаждением полученной смеси до загустевшего состояния удаётся предотвратить вытекание её из сетчатого стаканчика в

Датчик парциального давления: 1- термопара; 2-сетчатый стаканчик; 3-поливинилхлоридная трубка-держатель. процессе установки в него термопар. Для оценки погрешности, вносимой введением желирующих веществ, несколько раз было проведено сравнительное испытание: выделены сетчатые стаканчики, в первый поместили смесь, погрузили термопару и заморозили в холодильнике. Во второй большего диаметра (18 мм для компенсации растаивания льда при приготовительных операциях) погрузили термопару, заполнили чистой водой и также применили заморозку в холодильнике. ДПД были размещены вертикально соосно. Далее, после достижения давления в камере 90 Па, на нагреватель сублиматора была подана тепловая нагрузка. В течение 1,5 часов снимались показания термопар. Давление, рассчитанное по показаниям термопар, расположенных в цилиндре с замороженной желироваинои смесью, отличалось от давления над цилиндрами чистого льда на 4-7-9 %. Разброс данных, по-видимому, связан с особенностями распределения составляющих смеси по объёму сетчатого стаканчика.

Для построения полей толщин слоев образовавшегося десублимата на панелях были установлены маркеры высотой 30 мм. Схема их расположения представлена на рис. 3.10.

Расположение маркеров и термопар на охлаждаемой панели: 1-охлаждаемая панель; 2- зачеканенная термопара (5 шт.); 3- маркер для определения толщины десублимата, высота 30 мм (25 шт.). 3. 3. Методика проведения опытов. Параметры области исследования, Согласно указанным в разделе 2.3 основным факторам, определяющим динамику протекания десублимации, диапазоны изменения целевых параметров, при которых проводилось исследование, следующие: 1. температура ближних к сублиматору охлаждаемых элементов: 1 =253-5-243 К, дальних: Т2=249- 233 К. При выборе нижней границы диапазона температур руководствовались данными разных исследователей, обобщёнными в работе [64]. Так, согласно их рекомендациям, при температуре сушимого материала 258 К понижать температуру десублимационных поверхностей ниже 243 К нецелесообразно, поскольку величина перепада парциального давления между поверхностями сублимации и десублимации, характеризующая интенсивность испарения, мало изменяется при дальнейшем уменьшении температуры. 2. угол разворота поверхностей в каждой из секций а=0- 15; 3. расстояния между парными охлаждаемыми элементами на суженом конце в каждой секции зде =0,015-5-0,15 м; 4. нагрузки на нагревателе сублимационного блока 100 400 Вт, что имитировало тепловые нагрузки на охлаждаемых поверхностях промышленных десублиматоров W=250- 1750 Вт/м (см. табл. 3.1). 5. рабочее давление в камере в пределах рраб=53 - 199 Па.

Особенности конструктивно-планировочных решений десублиматора разрабатываемого типа

Встроенный десублиматор может быть выполнен по схеме, представленной на рис. 4. 23. Панели при этом располагаются на всю длину корпуса десублиматора. Парогазовый поток из энергопродуктового блока 1 устремляется в пространство между панелями 2 и 3, водяной пар десублимируется, а неконденсирующиеся газы удаляются через патрубок 4 вакуумнасосом.

Схема десублиматора встроенного типа с угловыми панелями: 1- энер го продуктовый блок, 2- охлаждаемая панель с температурой tb 3-охлаждаемая панель с температурой t2, 4- всасывающий патрубок вакумнасоса.

Одним из решений десублиматора выносного типа может быть решение (рис. 4. 24), при котором аппарат выполнен цилиндрическим с радиальным относительно его оси расположением охлаждаемых панелей (приоритет поданной заявки на патент- №2005110597/22(012390) от 10.04.05).

Десублиматор может быть как вертикальным, так и горизонтальным, поскольку протекание процесса зависит от перепадов парциальных давлений, а не от сил тяжести. Всасывающий патрубок вакуумнасоса расположен на осевой линии аппарата.

1. Анализ современных теоретических разработок и путей совершенствования на их основе технологического оборудования для сублимационной сушки показывает перспективность применения предложенной схемы хладоснабжения десублиматора, обеспечивающей различные температуры разноудалённых от сублиматора секций его охлаждаемых элементов. При этом условие осуществления наиболее быстрого сброса льда диктует плоскую их форму.

2. Разработаны физико-математическая модель и алгоритм расчёта процесса десублимации водяного пара в сублимационном конденсаторе с различными температурами отдельных секций и расстояниями между парными охлаждаемыми элементами, образующими канал течения парогазовой смеси.

3. Создана программа расчёта на ЭВМ полей парциальных давлений водяного пара, местоположения фронта фазового перехода, расчёта времени работы охлаждаемой поверхности. Сопоставление опытных и расчётных данных подтверждает адекватность принятой физико-математической модели реальным условиям сушки.

4. Проведена классификация характерных режимов десублимации пара, различающихся индивидуальной динамикой продвижения фронта десублимации. Выделены три режима: перекрытия, поршневой, фронтального осаждения.

5. Установлены теоретически и подтверждены экспериментально с достаточной для инженерных расчётов точностью (9 %) зависимости удельной объёмной льдоёмкости десублиматора Gv (с использованием которой проводилась оценка эффективности работы аппарата) от величины удельной тепловой нагрузки на его охлаждаемых поверхностях,

геометрических и температурных параметров, позволившие выработать рекомендации по выбору рациональных параметров работы десублиматора.

6. Результаты математического и экспериментального моделирования десублиматора в условиях рассмотренной постановки задачи позволяют говорить о возможности увеличения объёмной льдоёмкости десублиматора в 24-2,5 раза.

7. Показано, что увеличение перепада температур разноудалённых от сублиматора охлаждаемых поверхностей приводит к росту массы намерзающего льда G и объёмной льдоёмкости Gv, однако эффективно только до определённого предела (в среднем 12 С при W=1750 Вт/и2 и 20 С при W=1750 Вт/м ), более которого рост Gv незначителен.

8. Льдоёмкость десублиматора G при росте расстояния между парными охлаждаемыми поверхностями sdec монотонно увеличивается, однако графики зависимости Gv от sdec имеют максимумы, объясняемые тем, что при росте sdec более соответствующего указанным максимумам объём десублиматора превалирует над ростом G. Указанные максимумы Gv являются пределом эффективности при данных условиях.

9. Корректировка объёмной льдоёмкости десублиматора может осуществляться увеличением угла между охлаждаемыми поверхностями а, образующими сужающийся в направлении течения пара канал. При этом, хотя рост а и приводит к повышению льдоёмкости десублиматора, нецелесообразно увеличивать его более 5-ь8 и 7-И1 градусов при, соответственно, W= 1750 и 500 Вт/м по причине уменьшения объёмной льдоёмкости.

Похожие диссертации на Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров