Введение к работе
Актуальность темы. Основные направления экономического и социального развития СССВ на 1981-1905 годы и на период до 1990 года предусматривают необходимость сосредоточения усилий по значительному сокращенно непроизводительных расходов топливно-энергетических ресурсов страны.
Важная роль в решении этой задачи принадлежит пищевой промышленности.
Отрасли пищевой индустрии вооружены мощным теплотехническим хозяйством» которое с реализацией Продовольственной программы будет неуклонно развиваться. Теплотехническое хозяйство пищевых производств включает в себя десятки тысяч теплоагрегатов, к которым относятся парогенераторы, водогрейные котлы, высокопроизводительные выпарные станции и теплообменники различной конструкции и мощности.
Основной проблемой при эксплуатации этого оборудования является отложение из растворов на теплообмевной поверхности твердого поликристалдичесяого вещества - накипи, которая, имея высокое температурное сопротивление, резко снижает теплопередачу
и, следовательно, ведет к увеличению непроизводительных расходов
топлива, что повышает себестоимость пищевой продукции и снижает ее выход и качество иэ-эа уменьшения скорости тепло-обменных процессов.
Существующие способы предотвращения и борьбы с отложениями накипи не удовлетворяют пищевую промышленность, так как они или не эффективны или трудоемки и дороги, а нередко и технологически неприемлемы.
Исходя из создавшегося положения, все большее внимание в Советском Союзе и за рубежом уделяется относительно простому и экономичному акустическому (ультразвуковому) методу борьбы с
наяялеобразованиеы. Эмпирически доказана эффективность разрушений твердих отложений под воздействием ультразвуковых колебаний, однако* механизм процесса изучен слабо, теоретические объяснения акустического воздействия на процесс накипеобразовання в тепло-агрегатах не имеют достаточной убедительности, я них отсутствует анализ корреляционной связи акустических параметров с технологическим противонакяпным аффектом. Такое положение приводит к недостаточной обоснованности в решении вопросов конструирования ультразвуковых протнвонакипных устройств для теплообменного оборудования . лицевых производств, более того, не дает втому методу широкого технического признания н, соответственно, сдерживает его практическое использование в отраслях пищевой проишленнссти. Все «то определяет актуальность настоящей работ.
Цель и залечи исследования. Работа посещена проблеме уменьшения образования накипи в теплообменник аппаратах лицевых производств путем совершенствования (интенсификации) процесса акустического раз рушащего воздействия.
В соответствии с этой цецъв исследования были направлены на решение следующих задач:
проанализировать и обобщить имеющиеся теоретические и експериментальные работы в области акустического разрушающего воздействия на полккристаллическую накипь и адекватные ей материалы, а также в части создания ультразвуковых импульсных протнвонакипных аппаратов;
оценить совместимость акустического метода борьбы с накипью с пищевой средой; r .
разработать анестетические модели акустического воздействия на накипь в теолоагрегетах пищевых производств;
выявить общую закономерность акустического воздействия во временя на процесс накипеобразовання в теплообменном аппарате;
исследовать зависимость противонакшкого эффекта от параметров акустического воздействия на процесе накипеобразовакмя;
исследовать влияние режима возсуждения ультразвукового преобразователя на эффективность работы акустической колебательной системи противон&кипного устройства; *
экспериментально определить конструктивные параметра сагла-еупцего волновода импульсной колебательной системы с .теплоагрега-то* как с акустической нагрузкой; ,
- создать ка основе результатов проведенных исследований промышленное акустическое противонакяпнов устройство для теплоагре-гатов пищевых производств к осуществить постановку его на серийное производство!
Научная новизна к практическая ценность диссертации. Предложены энергетические подели акустического воздействия на накипь, показавшие, что амплитуда упругих колебаний входят в уравнения» опя-еыващие процесс разрушения, в первой степени. Выявлена циклическая закономерность акустического воздействия ка процесс накипе» ., образования в теплообменнике. Определена линейная зависимость скорости разрушения твердых отложений от амплитуды упругих колебаний вИнтервале 0,26+1,3 мю*. На примере сахарозы покааака допусти-кость кспольэованих акустического метода для борьбы с накипь» в тепловых агрегатах тащевых производств. Доказано теоретически и , подтверждено експериментально, что при импульсной магнитном перенасыщения ультразвукового преобразователя можно значительно увеличить амплитуду ударно аозбукдаеыой>комбатеяькой системы, диЯ-ствуицей на накипь, путем оптимизация величины и формы импульса напряжения возбуждения преобразователя. Теоретически и експериментально определены параметри волновода упругих колебаний, соедя-
нявдего преобразователь с теплоагрегатом, и показана необходимость многоканального ввода акустической энергии для возбуждения тепло-обменной поверхности.
Результаты исследований позволяли разработать техническое заданна с обоснованными требованиями к конструктивным и электроакустическим характеристикам противокакипного устройства и защитить его авторским свидетельством.
Апробация полученных результатов и практической ценности. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Всесоюзном симпозиума по "Применению ультразвука а технологических процессах пищевой промышленности" - ВНИИШ, Ы. ,1972; на научных конференциях ВЗИЛП, секция теплофизики, 11., 1973 и 1977; на секции акустических методов и устройств. Грузинское РП НТО Прнборгрон, Тбилиси (Батуми), I9W; на Научно-техническом совете ВШЭКИпрод-мащ, U., 1982 и на научной сессии Совета АН СССР по проблеме "УЛЬТРАЗВУК", Ы,, 1933.
Созданный на основе результатов проведенных исследований ультразвуковой протиэднаетшкый аппарат АІ-АУН для теплоагрегатов . пищевых производств выдержал испытания Межведомственной приемочной комиссии, рекомендован х присвоению высшей категории качества ж постановке на производство. Производство аппарата освоено Рус-тавскик экспериментальных механическим заводом ыинлжцелрома СССР. Экономический эффект от серийного выпуска аппаратов АІ-АУІ) превы-ваят 20 млн.руб.
Но основному содержание диссертации «публикопаноЛІ работ,вклі>-чгя авторское свидетельство К> ЗІ13У на проти вондиипный аппарат.
Структура и объем работы. Диссертация состоит иэ введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы я приложения. Работа изложена на 129 страницах машинописного текста, включая 29 иллюстраций. Список литературы содержит III наименований,
В приложении к& 33 страницах представлены: диаграммы изменения температур во время опытов в контрольном и озвучиваемом теплообменниках, ленты с таблпцвюі математической обработки результатов экспериментов на ЭВМ, акты производственных испытаний метода на сахарных заводах, акт и протокол Межведомственной приемочной комиссии по испытаниям ультразвукового противонакипного аппарата на Люберецком консервном заводе, справка о серийном выпуске про» тивонакипного аппарата я расчет экономической эффективности.