CC BY
33
УДК 664; 62-69
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОДУКТА НА ПОВЕРХНОСТЬ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ВЫПАРНОГО АППАРАТА
Э.В. Боровкова, Е.В. Пантюхина, О.В. Пантюхин
Рассматривается основные параметры выпарных аппаратов, анализируется влияние параметров выпариваемого вещества на поверхность теплопередачи выпарных аппаратов.
Ключевые слова: теплообменные процессы, выпарной аппарат, теплопередача, поверхность теплопередачи.
Тепловые процессы применяются в пищевых и биотехнологиях при производстве концентратов фруктовых соков, молока, сахара и целого ряда других продуктов. Они связаны с переходом тепла, которое переходит от одного вещества к другому или из одного геометрического пространства в другое [1, 2].
Особое место среди всех тепловых процессов занимает выпаривание. Основным назначением процесса выпаривания является получение пищевых концентратов при сохранении физико-химических свойств их компонентов. Необходимое тепло для процесса, подводится с насыщенным водяным паром через теплообменную стенку, которая отделяет теплоноситель от раствора. Поэтому при выборе и проектирование выпарных аппаратов нужно стремиться к эффективной передаче тепла, а также учитывать и минимизировать потери [3].
Теплопередачей называют теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку. Она включает в себя теплоотдачу от теплоносителя к стенке и теплоотдачу от стенки к нагреваемому продукту. Площадь поверхности теплопередачи можно определить по формуле
F = У тр к -ха п
где К - коэффициент теплопередачи; SAtп - полезная разность температур; У - тепловая нагрузка, которая для трёхкорпусной выпарной установки определяется суммой тепловых нагрузок в каждом корпусе по выражениям
= ДО^н (к - tн ) + м1(г2 - св tк1
у2 = 1,03[(^н )с1 Ок2 -к1) + «2 ('3 - свtк2 ^
у2 = 1,03[(^н - « - Ш2)с2(/к3 -к2 ) + «3 (гбк - ^к3 )], в которых Он - расход продукта; 1,03 - коэффициент, учитывающий 3%
тепла в окружающую среду; сн, с1, с2 - теплоёмкости растворов соответственно исходного, в 1-м и во 2-м корпусе; t к1, t к 2, tкз - температуры ки-
346
пения раствора по корпусам; 1н - температура вторичного пара; ¿2, ¿3, ¿бк -энтальпии греющего пара во 2-м, 3-м корпусах и в барометрическом конденсаторе; св - удельная теплоёмкость воды; ю^, Ю2, ю>3 - производительности по выпариваемой воде, соответственно в 1, 2 и 3 корпусе, определяемые по выражениям
1 Щ 1,1 • Щ 1,2 • Щ
®1 =---, Ю 2 =-—, Ю1 _
1 +1,1 +1,2 1 +1,1 + 1,2 1 1 +1,1 +1,2
где Wl - производительность установки по выпариваемой воде, определяемая из уравнения материального баланса
Щ = Он
1 _ Хн.
хк
к у
где; Хн, Хк - начальная и конечная концентрация продукта. Коэффициент теплопередачи
1
К =
1+ ЕТ+—
а1 а 2
где а1, а2 - коэффициенты теплоотдачи горячего и холодного теплоносителей [4]; ЕТ - суммарное термическое сопротивление, определяемое по выражению
^ст ^ н
ЕТ
'ст --1--
1 ст 1 н
где 8ст - толщина стенки; 1 ст - коэффициент теплопроводности металла; 8н - толщина накипи; 1 н - коэффициент теплопроводности накипи.
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к стенке
а1 = 2,044
2 л 3 Г1 ■Р ж1 1 ж1
4 ■ т ж1 ■ А1
где ^ - теплота конденсации греющего пара; р ж1, 1 ж1, т ж1 - плотность, теплопроводность и вязкость конденсата при средней температуре пленки; А^ - разность температур конденсации пара и стенки, Коэффициент теплоотдачи от стенки к продукту
а 2 = 18,76(а1 ■А?1)0,6.
Для оценки взаимосвязанного влияния основных параметров выпарного аппарата и загружаемых продуктов, построим графики изменения поверхности теплопередачи от расхода при начальной концентрации 25% (рис. 1) и 35% (рис. 2) и конечных концентрациях 60 %, 70 %, 80 % выпариваемого продукта.
Рис. 1. График изменения поверхности теплопередачи от расхода при начальной концентрации 25% и конечной концентрации 80% (1), 70% (2) и 60% (3) выпариваемого продукта
Рис. 2. График изменения поверхности теплопередачи от расхода при начальной концентрации 35% и конечной концентрации 80% (1), 70% (2) и 60% (3) выпариваемого продукта
Анализируя графики, видим, что с увеличением расхода продукта
от 2 до 10 кг/с увеличивается площадь поверхности теплопередачи при
2 2
начальной концентрации 25% с 20 м до 85...105 м в зависимости от конечной концентрации (см. рис. 1). При начальной концентрации 35 % так-
22
же увеличивается площадь поверхности с 10...15 м до 55...90 м в зависимости от конечной концентрации (см. рис. 2). Таким образом, чем выше значение начальной концентрации, тем меньше требуемая поверхность теплопередачи. По графикам также видим, что с увеличением конечной кон-
348
центрации площадь поверхности теплопередачи также увеличивается. При этом более интенсивное увеличение наблюдаем при начальной концентрации 35 %.
Результаты анализа необходимо учитывать при проектировании выпарных аппаратов и выборе их основных параметров для достижения наибольшей эффективности процесса выпаривания различных продуктов в пищевой промышленности.
Список литературы
1. Клименова Н.А., Пантюхина Е.В., Пантюхин О.В. Анализ тепловых процессов нагревания и теплопередачи через плоскую стенку тепло-обменных аппаратов с изоляцией // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 9. Ч. 1. С. 296-303.
2. Давыдова Е.В., Ганков Е.А. Анализ и проблемы процесса нагрева мезги в теплообменных аппаратах// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 7. Ч. 2. С. 203-210.
3. Боровкова Э.В., Пантюхина Е.В. Анализ различных методов процесса выпаривания и конструкций выпарных аппаратов // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Материалы Междунар. научно-техн. конф. «АПИР-22»; под ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2017. С. 21-27.
4. Боровкова Э.В., Клименова Н.А. Анализ процесса выпаривания // В сборнике: Инновационные подходы в современной науке. Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции. под общей редакцией А.И. Вострецова. г. Нефтекамск, Республика Башкортостан, Российская Федерация, 2017. С. 54-58.
Боровкова Элеонора Владимировна, бакалавр, eleonora. borovkova@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пантюхина Елена Викторовна, канд. техн. наук, доц., elen-davidova@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пантюхин Олег Викторович, канд. техн. наук, доц., директор издательства, olegpantyukhin@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF PRODUCT CHARACTERISTICS ON THE HEAT
TRANSFER SURFACE IN EVAPORATOR
E. V. Borovkova, E.V. Pantyukhina, O.V. Pantyukhin
The basic parameters of evaporators are considered, the influence of parameters of the evaporated substance on the surface of heat transfer of evaporators is analyzed.
Key words: heat transfer processes in evaporating apparatus, of haloperido-cha, the heat transfer surface.
Borovkova Eleonora Vladimirovna, bachelors, eleonora. borovkova@yandex. ru, Russia, Tula, Tula state university,
Pantyukhina Elena Viktorov^, candidate of technical science, docent, elen-davidovaamail.ru, Russia, Tula, Tula state university,
Pantyukhin Oleg Viktorovich, candidate of technical science, docent, publishing director, olegpantyukhinamail. ru, Russia, Tula, Tula state university
УДК 655.3.062.26
ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИДЕНТИФИКАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТОВ НА ПОЛИКАРБОНАТНОМ МАТЕРИАЛЕ
А.В. Зыкова
Рассмотрены основные тенденции развития современных электронных документов, особенности изготовления и защиты идентификационных документов на поликарбонатном материале, определена необходимость и условия обеспечения качества воспроизведения персональных данных.
Ключевые слова: защита идентификационных документов, машиносчитывае-мость, биометрические признаки, поликарбонат, персонализация, лазерное гравирование, четкость изображения.
В сегодняшнем мире, осознающем проблему безопасности, все большее распространение приобретают идентификационные документы, при производстве которых особое внимание уделяют средствам идентификации его законного владельца и способам защиты документов от актов мошенничества. Задачи, касающиеся выпуска защищенных документов, стандартизации и интеграции, пограничного контроля, противодействия мошенничеству, преступлениям и терроризму, важны для всех стран.
Защита документа должна быть разнообразной и многоуровневой -в защитном комплексе обязательно должны присутствовать визуальные признаки, приборно-определяемые признаки и, конечно, защита электронной информации [1].
Изготовление идентификационных документов является длительным и дорогостоящим процессом, включающим в себя изготовление пластиковых вкладышей из материалов с различными характеристиками, ламинирование при различных режимах, изготовление бланков документов и последующая их персонализация. Поэтому необходимо создавать «умный» дизайн документов, который объединял бы в себе традиционные элементы защиты с электронными наилучшим образом.
350
