Содержание к диссертации
Перечень условных обозначений 6
Введение 7
Глава 1 .Применение инфракрасного излучения в пищевой промышленности и АПК 9
1.1. Обзор методов и оборудования термической обработки зерна потоком инфракрасного излучения 9
1.2. Источники ИК-излучения 15
1.3. Зерно как объект термической обработки потоком инфракрасного излучения 22
1.4. Целиизадачиисследований 28
Выводы по Главе 1 29
Глава 2. Исследование процесса термической обработки зерна и выбор источника ИК-излучения 30
2.1. Математическая модель процесса термической обработки зерна под действием ИК-излучения от газовой горелки 30
2.2. Сравнительные испытания газовых «светлых» ИК-горелок различной конструкции 35
2.3. Оценка тепловой эффективности газовых ИК-горелок 37
2.3.1. Механизм и особенности организации процесса горения газа в «светлых» ИК-горелках 58
2.3.2. Тепловой и эксергетический балансы газовой ИК- горелки 43
Выводы по Главе 2 48
Глава 3. Моделирование конструкции рефлектора газовой ИК-горелки с максимальными тепловыми характеристиками 49
3.1. Механизм ИК-излучения «светлых» ИК-горелок 52
3.2. Исследования тепловых характеристик газовой ИК-горелки в зависимости от конструкции рефлектора 55
3.2.1. Определение доли теплового потока от рефлектора газовой ИК-горелки 57
3.2.2. Экспериментальное определение образующей грани рефлектора газовой ИК-горелки 59
3.2.3. Экспериментальное определение угла раскрытия рефлектора газовой ИК-горелки 62
3.2.4. Влияние формы рефлектора на плотность теплового потока в зоне облучения 74
3.2.5. Вывод аналитической зависимости плотности теплового потока •> исходящего от рефлектора горелки на облучаемую поверхность, от длины образующей и температуры на поверхности рефлектора 77
3.3. Движение воздушных потоков внутри экспериментального рефлектора 82
3.4. Исследования спектральных характеристик ИК-источников 84
3.4.1. Спектр излучения газовых ИК-горелок 85
3.4.2. Спектр излучения от электрических ИК-ламп ...( 88
3.4.3. Техника безопасности при эксплуатации «светлых» ИК- горелок 92
3.4.4. Оценка воздействия ИК лучей на объекты обогрева 93
Выводы по Главе 3 97
Глава 4. Утилизация тепла продуктов сгорания в конструкциях «светлых» ИК-горелок Г...98
4.1. Расчёт теплообменника-рекуператора для «светлой» ИК - горелки..98
4.1.1. Тепловой баланс теплообменника-рекуператора и расчёт коэффициента теплопередачи 101
4.1.2. Эксергетический баланс теплообменника-рекуператора и определение рабочих режимов 103
4.1.3. Расчёт аэродинамического сопротивления 109
4.2. Газовое устройство инфракрасного излучения ПО
Выводы по Главе 4 114
Глава 5. Способы применения газового устройства инфракрасного излучения в пищевой промышленности и АПК 115
5.1. Исследование режимов воздействия излучения от разработанного устройства на зерно 115
5.2. Установка для сушки и термической обработки зерна 120
5.3. Способы управления интенсивностью локального ИК-обогрева...121
5.4. Пример использования разработанного газового устройства для локального ИК-обогрева 125
Выводы по Главе 5 127
Общие выводы по диссертации 128
Литература 130
Приложения 148
Приложение 1 «Светлые» газовые ИК - горелки различных конструкций и их модификации. Справочная информация материалов насадков. Нагрузочная способность системы автоматического управления газовыми горелками 148
Приложение 2. Тепловые характеристики различных «светлых» газовых ИК - горелок. Расход газа через жиклёры различных диаметров. Температурные поля на поверхности рефлектора газовой горелки. Сертификаты и разрешения газовой ИК - горелки и системы автоматического управления.
Протокол сравнительных испытаний «светлых» газовых ИК - горелок 163
Приложение 3. Теплотворные способности природных и сжиженного газов. Теплотехнические характеристики газовой горелки тепловой паспортной мощностью 1,5 кВт 206
Приложение 4. Вычисление функции плотности теплового потока в зависимости от температуры на поверхности и длинны образующей рефлектора. Спектр излучения «светлой» газовой ИК — горелки тепловой паспортной мощностью 1,5 кВт 208
Приложение 5. Тепловые характеристики рекуператора при различных расходах в «холодном» канале 221
Приложение 6. Рекомендации по применению «светлых» газовых ИК - горелок тепловой паспортной мощностью 1,5 кВт в помещениях для содержания подсосных поросят и поросят на доращивании 223
Приложение 7. Оценка экономической эффективности разработок, рассмотренных в диссертации 227
Приложение 8. Фото и акты внедрений, Птенты РФ 235
Введение к работе
В 2001 г. правительством России была принята Федеральная целевая программа газификации на 2002 - 2006 годы. Уровень газификации природным газом по данным «Газпрома» в настоящее время составляет 51,7%: в городах — около 60%, в сельской местности - порядка 30%.
Однако до сих пор в России имеет место необоснованное применение в ряде теплотехнических процессов в условиях промышленного производства, электроэнергии, стоимость которой значительно выше стоимости энергии, поступающей с газовым топливом. Перевод аппаратов и технологических процессов в пищевых производствах на газ есть реальный путь к энергосберегающим технологиям.
Газовые «светлые» ИК-горелки ввиду конструктивных особенностей имеют ограниченное использование в различных теплотехнологиях. Выброс продуктов сгорания в помещение, контроль плотности теплового потока в спектре излучения, цена и надёжность существенно затрудняют их внедрение в производство. Фирмы производители «светлых» газовых ИК-горелок в технической документации не указывают способы контроля плотности теплового потока и его безопасную для человека величину, распределение интенсивностей излучения в спектральном диапазоне. Как правило, в технической документации представляются температурные зоны на облучаемой поверхности при одной фиксированной высоте подвеса горелки, при этом не определяется, какими средствами контроля эти температуры измерены. Часто радиационная температура, измеренная термопарой, выдаётся за температуру воздуха комфортную для человека, что метрологически неверно.
Актуальность, практическая ценность и новизна работы обуславливается решением вопросов энергоэффективного и безопасного использования газовых «светлых» ИК-горелок в различных теплотехнологиях и разработке аппаратов, максимально использующих энергетический потенциал газа. Таким требованиям отвечают устройства, скомплектованные совместно со «светлой» газовой ИК - горелкой, которые могут стать базовым элементом различных пищевых теплотехнологий и систем промышленной теплоэнергетики (сушки и дезинсекции посевного зерна, капиллярнопористых материалов, локального ИК-обогрева помещений). Высокий энергетический потенциал продуктов сгорания «светлых» газовых ИК-горелок в таких установках, может быть, использован для подогрева приточного воздуха, а сами продукты сгорания выведены за пределы помещения. Экономия газа и электроэнергии при использовании разработанной газовой установки в различных теплотехнологиях составит 30-50%.
Большой вклад в решение научно-практических вопросов для аппаратов и процессов пищевых производств и промышленной теплоэнергетики внесли учёные: А.В. Лыков, П.Д. Лебедев, А.С. Гинзбург, В.В. Красников, А А Долинский, В.М. Бродянский, Л.Н. Сидельковский, А.В. Авдеев, А.Г. Блох, Ю. Варнатц, Т.Р. Бароев, А.Е. Ковалёв, Е.В. Крылов, Д.П. Лебедев, А.К. Родин, Р. Петела, Я. Шаргут, Т.К. Шервуд и др.
