Введение к работе
Актуальность работы. Оцним из основных направлений развития экономики нашей страны должно быть использование високоин-тепсивннх и энергосберегающих технологій, современного оборудования соответствующего мировым стандартам. К таким технологиям обработки пищевых продуктов моли о отнести консервирование методом вакуумной сублимационной сушки, тал как хранение таких продуктов не требует энергозатрат и больших емкостей.
Среди направлений повышения эффективности самих процессов сублимационной сушки представляют интерес использование для теп-лоподвода дешевих источников теплоты (вторичных енергореоурсов) и возможность улучшения тепломассообмена в этих условиях путем ввода в сублиматор теплопроводного неконденсирующегося газа.
Целью работы являлось получение рекомендаций по эффективным методам интенсификации процесса сублимационного обезвоживания материалов в условиях низкотемпературного энергоподвода на основе теоретического и экспериментального исследования влияния внешних параметров на процессы тепломассообмена.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и ротоны следующие задачи:
обобщение и анализ литературных данных по современному состоянию исследования процессов тепломассообмена при сублима-пионном обезвоживании материала;
разработка математической модели процесса вакууысублима-цни чистого вещества (льда), способа численного решения л проведение моделирования на ЭВМ;
разработка модели и моделирование на ЭВМ процесса сублимации льда в присутствие неконденсирующихся газов, имеющих высокую теплопроводность;
выбор или разработка модели вакуумной сублимационной сушни продукта в присутствии неконденсирующихся газов;
проведение экспериментальных исследований процессов тепломассообмена, проверка соответствия предложенных моделей реальным условиям, и на этой основе получение расчетных зависимостей
и рекомендаций по повышению интенсивности процесса сублимационного обезвоживания материалов.
Научную новизну работы составляют:
- способ и результаты математического моделирования процес-
4 оов тепломассообмена с фазовым перехода! на границе при течении вязкого теплопроводного газа (пара) в узких щелевых каналах;
способ и результаты математического моделирования процессов тепломассообмена при сублимации чистого вещества в присутствии неконденсирующихся теплопроводных газов;
экспериментальные завис им ости описывающие движение границы фазового перехода, скорость сублимации и теплофиэические характеристики гранулированного продукта в процессе сублимационной сушки при различных давлениях парогазовой среды.
Практическое значение.Разработаны способ и программа численного решения на ЭВМ закономерностей изменения параметров процесса ваг/умсублимации чистого вещества, позволяющие обоснованно определить необходимые характеристики процесса как в паровой среде, так и в присутствии газов. Получены полу эмпирические зависимости для определения характеристик процесса сублимационной сушки продукта при различных параметрах среды.
Подтверждена данные об эффективности использования низкотемпературных источников теплоты для сублимационной сушки продукта, особенно в присутствии теплопроводных газов. Обоснована возможность повышения емкости сушильной камеры за счет уменьшения расстояния методу нагревателем и продуктом, практически без увеличения сопротивления переносу пара. Разработаны рекомендации по повышению эффективности сублимационного обезвоживания материалов при напуске неконденсирующихся теплопроводных газов, позволяющие значительно сократить продолжительность процесса сушки и повысить тем самым производительность установки.
(кидаемый годовой экономический аффект от реализации предлагаемого метода интенсификации процесса, достигаемый за счет повышения производительности установки, применительно к разрабатываемой для Новолипецкого металлургического комбината поточно-циклической сублимационной установке составит не менее 21 тыс. рублей.
Автор защищает;
методы и результаты численного моделирования внешней задачи тепломассообмена при вакуумной сублимации льда в паратой среде и в присутствии неконденсирующихся теплопроводных газов;
результати експериментальних исследований ьакуумсублима-ции льда и сублимационной сушки продукта п^и различнцх давлениях парогазовой средн;
метод расчета параметров процесса вакуумной оублнмацион-
ной суини гранулированного продукта при различных давлениях среды в условиях низкотемпературного теплоподвода.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников ЛТИХП (Ленинград, Г989, 1990 гг.), на УІ Всесоюзной школе молодых ученых. "Современные проблеми тепл*іфіі-зики" ИТ СО АН СССР (Новосибирск, 1990 г.), на Всесоюзном семинаре "Проблемы и перспективы развития сублимационной сушки плодоовощного сырья" ШИКТИплодпром (Кишинев, 1990 г.).
Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в четырех печатных рабогах.
Структура и объем работы. Диссертация состог" кз введения, пяти глав, выводов и приложения, содержит 133 страниц»основного текста, 44 рисунка, 10 таблиц. Список использованной литературы включает 91 наименование.