Повышение эффективности работы выпарных аппаратов в условиях критических тепловых потоков Голубева, Ольга Алексеевна

Введение к работе

Актуальность работы. Опыт эксплуатации и специальные исследования показали, что часть рабочего времени выпарных аппаратов приходится на критический режим кипения, который характеризуется резким уменьшением коэффициента теплоотдачи от греющей стенки к выпариваемой смеси. В результате наблюдается значительное снине-ние производительности аппарата, надежности его работы, качества производимого продукта, накипание твердых частиц смеси на тепло-обменную поверхность, требующую последующей очистки, увеличение энергозатрат, а значит - удорожание производства. Таким образом, устранение кризиса теплообмена имеет большое практическое значение при выпаривании пищевых продуктов. Пренде всего это относится к кризису теплообмена первого рода.

Анализ литературных источников, показал многообразие работ, посвященных исследованию кризиса теплообмена первого рода. При этом для неоднородных многокомпонентных жидкостей, особенно пищевых смесей, исследования ведутся очень ограниченно. К ним при проведении расчетоз применяется математический аппарат и закономерности, справедливые для чистых веществ. Данные показывают, что в результате наблюдается значительное отклонение режима работы выпарных аппаратов от оптимального.

Данная работа, посвященная исследованию условий повышения эффективности эксплуатации выпарных аппаратов, представляется весьма актуальной на сегодняшний день.

Цель работы. Целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности выпарных аппаратов в условиях критических тепловых потоков. В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи :

1. Анализ условий возникновения кризиса теплообмена первого рода внутри труб для пищевых смесей.

2. Исследование кризиса теплообмена первого рода при кипении многокомпонентных смесей внутри труб с малым отношением высоты (1) к внутреннему диаметру трубы (d_BH) (20BH<100).

3. Создание методики расчета параметров кризиса теплообмена первого рода для пищевых смесей, кипящих внутри труб.

4. Разработка алгоритма и программы для расчета на ЭВМ вы-

парных аппаратов с паровым обогревом.

5. Разработка рекомендаций по повышению эффективности работы выпарных аппаратов в промышленных условиях.

6. Оценка ожидаемой технико-экономической эффективности внедрения результатов выполненной работы.

Научная новизна диссертационной работы определяется теоретическими разработками, предназначенными для повышения эффективности эксплуатации выпарных аппаратов в условиях критических тепловых потоков для многокомпонентных пищевых смесей ( далее пищевых смесей) при изменении условий их движения и степени нагрева на входе в выпарной аппарат. К ним относятся:

методики проведения расчетных и экспериментальных исследований критических тепловых потоков для многокомпонентных смесей;

результаты экспериментальных исследований кризиса теплообмена первого рода при выпаривании пищевых смесей из рыбного сырья и нерыбных пищевых продуктов;

зависимости критической разности температур, коэффициента теплоотдачи смеси в момент кризиса, критической плотности теплового потока от основных факторов, характеризующих процесс выпаривания

Практическая ценность. Разработанная схема автоматизации промышленных выпарных аппаратов с паровым обогревом и основные рекомендации по повышению эффективности их работы в условиях критических тепловых потоков, полученные на основании расчетно-экс-периментальных исследований, позволили избежать критических режимов, повысить производительность однокорпусных выпарных установок по готовому продукту и сократить затраты на производство 1 кг упаренной смеси.

Разработанная программа для расчета выпарных аппаратов с паровым обогревом позволяет учитывать их особенности при проектировании и эксплуатации.

Разработаны исходные требования на проектирование однокорпусных выпарных установок для выпаривания пищевых многокомпонентных смесей.

На защиту выносятся:

1. Методика и установка для экспериментального исследования кризиса теплообмена первого рода при кипении пищевых смесей.

2. Эмпирические формулы для расчета основных параметров кри-

зиса теплообмена первого рода для пищевых смесей, кипящих внутри труб.

3. Алгоритм и программа расчета на ЭВМ выпарных аппаратов с паровым обогревом.

4. Основные рекомендации по повышению эффективности работы выпарных аппаратов в условиях критических тепловых потоков для промышленного использования.

5. Результаты оценки ожидаемой технико-экономической эффективности от внедрения выполненных разработок.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены:

на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов, научных и инженерно-технических работников ГІГАРФ - МГТУ (г. Мурманск, 1993-1995, 1998 г.);

на расширенных заседаниях - научных семинарах кафедры технологического и холодильного оборудования МГАРФ - МГТУ (г.Мурманск, 1994, 1997, 1998 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 130 стр. основного текста. 4 таблицы , 33 рисунка. Список литературных источников включает 95 наименований. В приложении на 17 стр. представлены: