CC BY
46
6. ГОСТ 3624-92. Молоко и мол очны епродукты. Титриметрическиеметодыопределениякислотности. — [Введен 1999-01-01]. — М.: Стандартинформ, 2008. — 10 с. (Межгосударственный стандарт).
7. Банникова Л. А. Микробиологическиеосновы молочного производства / Л. А. Банникова, Н. С. Королева, В. Ф. Семенихина. - М.: Агропромиздат, 1987. -400 с.
Стаття надшшла до редакци 19.03.2015
УДК 664.002.5(075)
Максисько О. Р., к.т.н.0
Льегеський нацгональнийутеерситет ветеринарног медицины та б1отехнолог1й 1мет С. 3. Гжицъкого, Льв1в, Украгна
ЕКОНОМ1ЧНА ЕФЕКТИВШСТЬ 1НТЕНСИФ1КАЦ11 ТЕПЛООБМ1НУ ЗА ВИКОРИСТАННЯ ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНИХ РЕЧОВИН
Стаття присеячена ттенсифтацп процесу теплообм1ну за еикористання поеерхнеео-актиених речоеин (ПАР). Для прикладу розглянуто охолодження молока, що зд1йснюеться в нормал1зованому теплообм1ннику. У робот/ показано, що загалъний коефщент теплопередач1 теплообм1нног апаратури можна тдвищити за додаеання в1дпов1дних концентрацт поеерхнеео-актиених речоеин до теплоносИ'е. За додаеання оптималъног концентрацИ' (0,05...0,15) мае. % дешееог не1оногенног ПАР до «лъодяног» води та ( 0,5.0,6) мае. % природнъог ПАР до молока загалъний коеф1ц1ент теплопередач1 розрахоеаного теплообм1нника зроетае на 40 %, при цъому його г1драел1чний отр не збыъшуетъея. В робот/ також порахоеано економ1чну ефектиететъ епроеадження даного способу ттенсифтацп. Економ1я електроенергИ' для одного теплообм1нника зар!к станоеитъ 59161,4 грн.
Ключовг слова: ттенсифтащя, теплообм1н, кожухотрубний теплообм1нник, теплоноай, поеерхнеео-актиеш речоеини, коефщент поеерхнееого натягу, приграничний лам1нарний шар, тоещина приграничного лам1нарного шару, коеф1ц1ент теплопередач1, енергозбереження.
УДК 664.002.5(075)
Максисько О. Р., к.т.н.
Львовский национальныйуниеерситет ветеринарной медицины и биотехнологий имени С. 3. Гжицкого, г. Львов, Украина
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ
ВЕЩЕСТВ
Статья посвящена интенсификации процесса теплообмена при использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ). Рассмотрено охлаждения молока, которое осуществляется в нормализованном теплообменнике. В работе показано, что общий коэффициент теплопередачи теплообменной аппаратуры можно повысить за добавление соответствующих концентраций поверхностно-активных веществ в теплоносителей. За добавление оптимальной концентрации (0,05... 0,15) масс. %. дешевого неионогенного ПАВ к «ледяной» воде и (0,5... 0,6) масс. % естественной ПАВ к молоку общий коэффициент теплопередачи
© Максисько О. Р., 2015
60
рассчитанного теплообменника возрастает на 40 %, при этом его гидравлическое сопротивление не увеличивается. В работе также посчитана экономическая эффективность внедрения данного способа интенсификации. Экономия электроэнергии для одного теплообменника за год составляет 59161,4 грн.
Ключевые слова: интенсификация, теплообмен, кожухотрубный теплообменник, теплоноситель, поверхностно-активные вещества, коэффициент поверхностного натяжения, пограничный ламинарный слой, толщина пограничного ламинарного слоя, коэффициент теплопередачи, энергосбережение.
UDC 664.002.5(075)
Maksysko O. R.
Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyj, Lviv, Ukraine
ECONOMIC EFFICIENCY OF HEAT TRANSFER ENHAN CEMENT FOR THE USE OF SURFACE-ACTIVE SUBSTANCES
The article is devoted to intensifying the process of heat exchange for the use of surface-active agents (surfactants). For example considered milk cooling, performed in normalized heat exchanger. It is shown that the overall heat transfer coefficient of heat exchange equipment can be improved by adding appropriate concentrations of surfactants to fluids. By adding the optimum concentration (0.05 ... 0.15) masses %. Cheap nonionic surfactant to the «ice» and water (0.5 ... 0.6) weight. % natural surfactants to milk the overall heat transfer coefficient calculated exchanger increases by 40 %, while its hydraulic resistance is not increased. The paper also counted the economic efficiency of this method of intensification. Energy savings for one heat exchanger for the year is 59161.4 usd.
Key words: intensification, heat exchange tube bundle heat exchanger, the coolant, surfactants, surface tension, laminar boundary layer, the laminar boundary layer thickness, the coefficient of heat transfer, energy savings.
Вступ. У сучасних умовах загострення економ1чно1 кризи в Украш питания енергоефективносп набувае особливого значения як для держави в цшому, так i для шдприемств ycix галузей народного господарства. Цшова полынка на ринку енергоресурав спонукае товаровиробниюв ощадливо використовувати енергоресурси, розробляти актуальш напрями енергозбереження, впроваджувати енергоефективш технологи, що дозволить зменшувати енергомюткють продукцп, не знижуючи ïï якосп.
Особливо актуальними е питания енергозбереження в основних технолопчних процесах, де великий вщсоток технолопчного часу припадае на процеси теплообмшу. Ц1 процеси протшають у спещальних теплообмшних апаратах. В х1м1чнш, харчовш, переробнш промисловостях найб1льш розповсюджеш трубн1 теплообм1нники. Серед трубних теплообмшниюв найб1льш використовуються кожухотрубн1 теплообм1нники, оскшьки вони компактн1, npocTi у виготовленш i над1йн1 в робот1 [1].
Результаты досл1дження.
Для прикладу розглянемо теплову обробку молока. Так, молоко температурою tiM =35 0С i витратою GM= 15 л/с охолоджуеться до температу^ри t2M=13 С. Охолодження зд1йснюеться водою з початковою температурою tiB=5 С. К1нцева температура води t2B=11 0С. Ор1ентовний виб1р теплообмшника проводився класичною схемою [2]. За табл. 2.6 [2] був вибраний нормал1зований кожухотрубний теплообм1нник з площею поверхн1 теплообм1ну S=181 м2, з числом
61
труб, що припадае на один хщ 64. Теплообмшник мае наступи! параметри: д1аметр кожуха В= 800 мм, д1аметр труб й=25х2 мм, число ход1в г=6, загальна кшьюсть труб «=384, довжина труб Ь=6 м, ^мтр=7,0 • 10-2 м2 - площа перер1зу потоку в м1жтрубному простор!, маса теплообмшника М=680 кг. В трубний проспр направляли гарячий носш (молоко), а в м1жтрубний - воду.
Загальний коефщент теплопередач1 визначався через середш товщини ламшарних приповерхневих шар1в \ товщину роздшьно! стшки м1ж теплонос1ями
[3] :
к'=Т7Т—г; • (1)
пп1 _|_ ст ^ пп2 К* 4ст К 2
де ———— терм1чш опори Л шару холодного I гарячого теплонос1я.
Лм1 Лм 2 вщповщно, Вт/м2 град.
Середню товщину Л шару визначали зпдно р1вняння [4]:
й2
g= Re
2ocosQp
— (2)
KT
де G - коефщент поверхневого натягу на меж1 тверде тшо-рщина, Н/м; COS0 - гщрофшьшсть поверхш стшки; р - густина рщини, кг/м3; d - д1аметр
живого nepepi3y потоку, м; X - коефщент Дара;; l - довжина трубопроводу, м; ц - коефщент динам1чно! в'язкосп рщини, Па с; Кт - коефщент турбул1заци Л
V — Repo6
шapy, Кт .
ReKp
Cnoci6 шдвищення загального коефщента теплопередач1 теплообмшно! апаратури шляхом введения в теплоносш малих кшькостей ПАР запропоновано в робот1 [5].
В данш робот1 також був розрахований за додавання до води (0,05...0,15) мае. % неюногенно! ПАР, а до молока (0,5.0,55) мае. % ПАР природного походження. Даш розрахунюв представлено в таблиц!.
Як бачимо, за додавання рацюнальних концентрацш дослщжуваних ПАР до двох теплоноспв загальний коефщ1ент теплопередач1 теплообмшника збшьшився на 40,0 %. Пдравл1чний onip при цьому не збшьшився.
Основним показником ефективносп роботи теплових апарапв е коефщент його теплопередач1 К. Згщно з основним р1внянням теплопередач1 кшьюсть тепла, що передаеться вщ одного теплонос1я до шшого piß на:
Q = KS А tcT
де К - загальний коефщент теплопередачу Вт/м град.; S - площа поверхш теплопередачу м2; Atc - середня р1зниця температур м1ж теплонос1ями, °С; Atc — 10,3 °С.
Q = 915 • 181 • 10,33 = 1,71 • 106Вт . Витрату холодно! води GB визначимо з р1вняння теплового балансу:
62
Gc =
Q
1,7110е
^ (te2 4,18-103 (11-5)
= 68,2 кг/с
де Св - теплоемнють води, Дж/ кг град; tlв - початкова температури води; t2в кшцева температури води.
Таблиця
Змша теплоф1зичних параметр1в теплоносив при введенш до них оптимальних концентрацш ПАР
Параметры Молоко Молоко + (0,5...0,6) мае. % ПАР Вода Вода + (0,05.0,15) мае. %. ПАР
ц , Па • с 1,56 10-3 1,24 10-3 1,31 10-3 1,26 10-3
с, Н/м 52,6 10-3 38,3 10-3 74,22 10-3 31,47 10-3
0080 0,919 0,953 0,866 0,975
Re 9113 11465 14037 14538
8т, м 1,78 10-4 1,26 10-4 3,62 10-4 2,43 10-4
^ту М-К/ /Чм' /Вт 3,48 10-4 2,46 10-4 6,29-10-4 4,23 10-4
K Вт/ ' /м2К 915 1277 (40,0 %)
ЬРтр , Па 15819 15539
*Рмтр , Па 252381 250794
Потужнють (в кВт), яку споживае двигун вщцентрового насосу, для нагштання «льодяно!» води, розраховуеться зпдно з формулою:
N= (3)
1000^
де К-об'емна витрата рщини, м3/с;
Св 68,2 3
Об'емна витрата холодно1 води V =-=-= 0,0682 м /с
р 1000
AP — повний пдростатичний тиск, Па; ?7 — к.к.д. двигуна.
Для вщцентрового насосу Х280/29, коефщент корисно! дп р1вний 0,78.
Тод1 потужнють, яку споживае двигун, р1вна:
0,0682•252381
N = —-= 22,1 кВт.
1000 • 0,78
За додавання ПАР до теплоносив коефщент теплопередач1 збшьшився на 40,0 %, тобто став р1вний 1277 Вт/м2 К, при цьому площа теплообмшника залишилась незмшною.
Для забезпечення такого коефщ1енту теплообмшу теплове навантаження мало б становити:
63
Q = 1277 • 181 • 10,3 = 2,4 • 10Вт , а для цього необхщно було використати таку кшьюсть холодно! води:
Q 2 4-106
Gв =Q-, =--= 95,3 кг
8 ^ М2е -Ьв ) 4,18-103 (11-5)
Потужнють (в кВт), яку б спожив двигун вщцентрового насосу для перекачування тако! кшькосп «льодяно!» води, р1вна 30,82 кВт, тобто на 8,76 кВт бшьша.
Тод1 за змшу економ1я електроенерги складе 8,76 • 8 = 70,08 кВт .
За рк економ1я складе 70,08 • 600 = 42048 кВт .
Економ1я на електроенерпю за р1к становить 42048 • 1,407=59161,54 грн. Це за умови одше! установки.
Оскшьки для охолодження 15 кг молока необхщно 68,18 кг «льодяно!» води, то до не! необхщно додати 0,07 кг ПАР. На це потр1бно затратити 6,30 грн. За додавання ПАР до теплонос1я в1н иост1йно циркулюе по систем! теплообм!нника ! не зливаеться. Тому його не потр!бно додавати для кожного випадку охолодження.
За теплового навантаження Q = 2,11 • 106 Вт за цей самий час, через той же теплообмшник можна охолодити таку к!льк!сть молока:
Q 2 39-106
GM -= 27,79 кг, тобто на 12,79 кг
C м (Ьм -t2 м) 3909,7(35-13)
б!льше.
де - початкова температура молока, t2м - к!нцева температура молока.
Якщо розглянути це в масштабах шдприемства, де працюють десятки теплообмшниюв, то питания економ!чно! ефективност! процесу !нтенсиф!кац!! теплообм!ну з використанням ПАР е очевидна.
Висновки.
1. Показано, що за використання ПАР до теплонос!!в коефщент теплопередач! кожухотрубного теплообм!нника зб!льшився на 40 %, при цьому пдравл!чний оп!р теплообм!нника не зб!льшився.
2. Економ!чний ефект даного способу штенсифшацп теплообм!ну становить 59161,4 грн в рш.
Л1тература
1. Мал ежик I. Ф. Процеси ! апарати харчових виробництв [Текст]: за ред. проф. I. Ф. Малежика. - К.: НУХТ. - 2003. - 399 с.
2. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии [Текст] / Ю. И. Дытнерский. - М.: Химия, 1995. - 768 с.
3 Бшонога Ю. Л. П!двищення коеф!ц!ента теплопередач! кожухотрубного теплообмшника при теплов!й обробц! молока / Юрш Б!лонога, Оксана Максисько //В!сник Харк!вського нац!онального техн!чного ушверситету с!льського господарства !мен! Петра Василенка. - 2005. - В. 38. - С. 82-85.
4. Бшонога Ю. Л. Особливосп розрахунку теплообмшно! апаратури з врахуванням теплового опору приграничного шару [Текст] / Ю. Л. Бшонога, О. Р. Максисько, Б. Р. Ц!ж // Науковий вюник Льв!всько! державно! академ!я
64
5. Кравщв Р. Й. Бшонога Ю. Л., Максисько О. Р., Зашчковська Л. В. Споспб штенсифшацп теилоиередач1 в систем! холодоносш (вода) - стшка теилообмшника-молоко. Подана заявка. У 2008 № 15169 вщ 29.12.2008.
11. Бшонога Ю. Л., Максисько О. Р Оитим1защя концентрацш рослинних иоверхнево-активних речовин (ПАР) в молощ для штенсифшаци теилоиередач1 в систем! стшка теилообмшника-иотш // Науков1 пращ ОНАХТ. - 2008. - Вииуск № 32.- С. 200-204.
Стаття надшшла до редакци 6.04.2015
УДК 637.5
Москалюк О. €., асистент © Гащук О. I., к.т.н., доцент, [email protected] Пешук Л. В., д.с.-г.н., ирофесор, Нац10налънийушверситет харчовихтехнологт, м. Кигв
ТЕХНОЛОГ1Я М'ЯСНИХ ХЛ1Б1В 3 ВИКОРИСТАННЯМ КУЛЬТИВОВАНИХ ГРИБ1В
Проблема еиробництеа / еикористання рослинного быку набуеае актуальност1 для в1тчизняног м'ясопереробног галуз1, яка гостро в1дчувае нестачу традицтних сироеинних ресурав. У зв'язку з цим зростае роль продукт1в ¡з природногрослинногсировини, зокрема кулътиеоеаних гриб1в.
В статт1 представлено досл1дження розроблених рецептур м 'ясных хл1б1в та розглянута можлив1сть еикористання гриб1в у технолога м 'ясопродукт1в. Обгрунтована оптимальна юлъюстъ зам1ни м'ясног на грибну сироеину, досл1джено харчоеу / б1олог1чну цштстъ, органолептичм та функц1онально-технолог^чн! показники якост1 розроблених комб1нованих вироб1в.
Доведено доцыъмстъ / ефективмстъ еикористання кулътиеоеаних гриб1в та тд1брано гх оптималъний вм\ст у фаршах м'ясних хл1б1в, який станоеитъ: печериц/ - 25 %, глиеи - 35 % / шштаке - 30 %. Досл1джено комплекс показниюв якост1 розроблених м 'ясних хл1б1в з грибною сироеиною / естаноелено, що вони в1дпов1дають дамй грут коебасних вироб1в.
Ключовг слова: культивовам гриби, печерицг, глиеи, шштаке, моделъм фарш1, м'ясмпродукти, харчова щнмстъ.
УДК 637.5
Москалюк А. Е., асистент, Гащук А. И., к.т.н., доцент, [email protected] Пешук Л. В., д.с.-х.н., ирофесор
Национальный университет пищевых технологий, г. Киев
ТЕХНОЛОГИЯ МЯСНЫХ ХЛЕБОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КУЛЬТИВИРУЕМЫХ ГРИБОВ
Проблема производства и использования растительного белка приобретает актуальность для отечественной мясоперерабатывающей отрасли, которая остро испытывает недостаток традиционных сырьевых ресурсов. В связи с этим возрастает роль продуктов из природного растительного сырья, в частности культивируемых грибов.
© Москалюк О. £., Гащук О. I., Пешук Л. В., 2015
65
