CC BY
18
При сохранении внешних размеров индукционного электрокотла «SAV», а также его индуктора и центральной трубы высота рёбер может быть не более 0,0085 м, т.е. величины шкР могут быть 0,065...0,315, для которых в в таблице равняется 0,997.0,971, а это величины близкие к 1, т.е. предлагаемые параметры оребрения обеспечивают эффективную теплопередачу.
Выводы. На основании проведённых теоретических исследований и из конструкционно-технологических соображений для оребрения конструкционных элементов ИНЖС (рис.2) принята схема, представленная на рисунке 4,а (рёбра из стальной ленты толщиной 0,001 и высотой 0,0085 м, приваренные к индуктору 6 и центральному цилиндрическому каналу 4).
Исходя из обеспечения минимального гидравлического сопротивления протеканию
жидкой среды через ИНЖС шаг между рёбрами принят равным 95 мм.
Применение оребрения на ИНЖС с вышеизложенными конструкционными параметрами позволит не только снизить гидравлическое сопротивление при протекании теплоносителя через него, но и с увеличением площади контакта с греющей поверхностью повысить и скорость его нагрева.
Список литературы
1. Индукционные котлы SAV [Электронный ресурс] // Индукционные технологии: [сайт]. [2011]. URL: http://www.sav-energy.ru/ info/patents.
2. Оболенский Н.В. Электронагрев в сельскохозяйственных обрабатывающих и перерабатывающих производствах. Н.Новгород: НГСХА, 2007. 352 с.
Theoretical background of parameters of ridgering of the induction source of heat
Shamin A., Krasikov S., Mironov E.
In the article ridgening of inductor and the central cylindrical channel, providing the maximal heat exchange at decrease in weight and hydraulic resistance of an induction heater of liquid environments is proved.
Key words: an induction heater of liquid environments, inductor, ridgening, heat given
surface
УДК 664.011
Исследование влияния пульсационной обработки на процесс разделения гетерогенной пищевой среды
Губейдулла Сибятуллович Юнусов, доктор техн. наук, профессор, Надежда Ананьевна Кислицына, аспирант ФГБОУ ВПО « Марийский государственный университет», г. Йошкар-Ола, Республика Марий Эл, Россия
Статья посвящена проблеме разделения жидкостных гетерогенных систем. Рассмотрено устройство пульсационного аппарата и представлены результаты экспериментального исследования пульсационного способа разделения гетерогенной системы.
Ключевые слова: методы разделения, неоднородная гетерогенная система, граница раздела фаз, частота и продолжительность пульсаций
В пищевом производстве часто возникает необходимость разделения неоднородных систем на составные части. Например, в пивоваренном производстве -обработка солодового молока, осахаренно-го затора с выделением солодовой дробины и пивного сусла; в спиртовом произ-
водстве на стадии водоподготовки, очистки основного продукта, послеспиртовой барды; в производстве вина - осветление; другие производства нуждаются в способах, улавливающих газы во избежание уноса ценных продуктов и загрязнения окружающей среды.
Жидкообразные неоднородные пищевые среды представляют собой мутную полидисперсную систему, состоящую из грубых и мелкодисперсных частиц, коллоидных веществ. Основными методами разделения неоднородных систем в пищевой промышленности являются: осаждение под действием гравитационных сил, сил инерции, сил электрического поля. Соответственно различают: гравитационное отстаивание, циклонное и отстойное центрифугирование, электроочистку, фильтрование. Широкое применение получили также микрофильтрация и мембранные методы разделения: ультрофильтрация, обратный осмос. В настоящее время исследуются новые способы разделения неоднородных систем с помощью синхронного воздействия центрифугирования и ультразвука, магнитной обработки суспензий [1].
Известен способ обработки гетерогенных сред, заключающийся в создании колебательного движения в среде, находящейся в аппарате. Колебательные движения создаются вибрированием или пульсацией.
Фундаментальные исследования по вопросам применимости пульсации в технологии проводились в СССР в 60-80 годы прошлого века С.М.Карпачевой, Е.И. Захаровым, Ю.С. Жилиным, Д.В. Рощиным и другими исследователями [2].
Цель исследований - изучение влияния частоты и продолжительности пульсации на процесс разделения жидкостной гетерогенной среды и определение их оптимальных значений.
Материал и методы. На кафедре технологии хранения и переработки продукции растениеводства ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет» проведена поисковая работа по исследованию процесса разделения жидкостных гетерогенных пищевых систем на разработанном нами пульсационном аппарате (рис. 1).
Аппарат состоит из полой стеклянной трубы 1, разделенной на рабочую зону и зону отстаивания (успокоитель). Частота пуль-сационных колебаний регулируется преобразователем 2 и передается на мембрану 3 через эксцентрик 4 и шток 5. Амплитуда пульсации составляет 2 мм, что обусловлено конструкцией пульсационной установки.
Рис. 1. Общий вид пульсационного аппарата: 1 - полая стеклянная труба; 2 - преобразователь; 3 - мембрана; 4 - эксцентрик; 5 - шток
Результаты и их обсуждение. В качестве экспериментальных систем для разделения применялись: послеспиртовая барда, пиво, яблочные соки с мякотью, жидкая фракция пивной дробины, солодовое молоко, вода из открытого водоема. Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице.
Анализ результатов эксперимента показал, что наибольшая высота видимой границы раздела фаз к = 300 мм соответствует следующим режимам: частота пульсации 11 Гц, продолжительность процесса 20 мин (рис. 2, г). Однако экспериментально установлено, что по истечении данного промежутка времени начинается обратный процесс. При частоте 11 Гц резкий «скачок» в увеличении видимой границы раздела фаз наблюдается в промежутке времени 5-10 мин (с 6 до 180 мм). В массообменных процессах о подобных явлениях говорили В.В. Кафаров, Л.И. Бляхман, А.Н. Планов-ский. Они экспериментально установили неизвестное ранее явление скачкообразного увеличения тепло - и массообмена между газовой и жидкой фазами в пористых средах при предельных скоростях потоков, соответствующих переходу газовой фазы в дисперсную, а жидкой - в сплошную (в режиме инверсии фаз) с сохранением их движения.
Таблица
Результаты разделения жидкой фракции пивной дробины с помощью пульсационного аппарата
Высота видимой границы раздела фаз, мм Частота пульсации, Гц Продолжительность процесса, мин Высота видимой границы раздела фаз, мм Частота пульсации, Гц Продолжительность процесса, мин
0 7 0 0 9 0
10 7 5 3 9 5
12 7 10 75 9 10
25 7 15 180 9 15
240 7 20 225 9 20
0 8 0 0 11 0
5 8 5 6 11 5
70 8 10 180 11 10
160 8 15 200 11 15
220 8 20 300 11 2
к, мм
300 250 200 150 100 50
о
у <1 1
1 г / / /
1 / > '2,
/ V
—I /
к, мм 250
25
к, мм
250
10
п, Гц
200
150
100
50
/ I
1
Ч 2
-—< /
к, мм
25 350
1, мин 300 ■
20
250 ■
15 200 ■
10 150 ■
100 ■
5
50 ■
0 0 ■
б
25
I, мин
20
15 10
О
п, Гц
2
/
1
<7
-1 /
25
I, мин
20
15 10 5
п, Гц
п, Гц
Рис. 2. Зависимость высоты к видимой границы раздела фаз от продолжительности ^ процесса и частоты п пульсации: а - п = 7 Гц; б - п = 9 Гц; в - п = 8 Гц; г - п = 11 Гц; 1 - продолжительность процесса; 2 - высота видимой границы раздела фаз
а
в
г
Режимы 8-9 Гц (рис. 2, б,в) показывают активное увеличение высоты границы раздела фаз через 9-10 минут после начала процесса обработки системы (с 3 до 70-75 мм). При п = 7 Гц (рис. 2, а) наблюдается некоторое замедление процесса разделения и «скачок» осуществляется в промежутке 15-20 минут с 25 до 240 мм
Проведенные исследования процесса разделения жидкостной гетерогенной системы (на примере жидкой фракции пивной дробины) позволили получить адекватное уравнение регрессии: й =-131,841 +24,547и- 10,167+ 1,442и7-
- 1,114и2+ 0,505Г, мм.
Значимость коэффициента Фишера составила 0,99.
На основании решения уравнения найдены координаты, по которым определены зависимости высоты h видимой границы раздела фаз от частоты пульсации n и продолжительности процесса t. Для наглядности полученных результатов и определения значений факторов, при которых создаются оптимальные условия для протекания рабочего процесса, построен трехмерный график поверхности отклика (рис. 3). Представленная поверхность отклика показывает зависимость высоты h видимой границы раздела фаз от частоты n пульсации (7 Гц, 8 Гц, 9 Гц, 11 Гц) и продолжительности t процесса разделения (0,5, 10, 15 и 20 мин). На основании анализа поверхности отклика можно сделать вывод о том, что существенное влияние на высоту видимой границы разделения фаз оказывают оба параметра - продолжительность t процесса обработки и частота n пульсаций. При этом с увеличением частоты n пульсации высота h видимой границы раздела фаз возрастает за более короткий промежуток времени t.
Рис. 3. Поверхность отклика процесса разделения жидкой фракции пивной дробины
Выводы. Согласно проведенным исследованиям оптимальными режимами ведения процесса разделения жидкой фракции пивной дробины пульсационным способом являются: частота пульсаций п = 8...9 Гц при амплитуде колебаний 2 мм, продолжительность t = 10.15 минут.
Исследования по применению метода пульсации для пищевых систем позволяют сделать вывод о перспективности данного направления. Кроме того, метод пульсации является недостаточно исследованным на пищевых системах и может быть использован при создании новых пищевых технологий и аппаратов.
Список литературы
1. Кислицына Н.А., Абдухаев М.Ю. Обзор современных способов разделения жидкостных гетерогенных систем пищевых производств //Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения: Материалы междун. научн.-практ. конф. Вып.14. Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2012. С. 321-323.
2. Карпачева С.М., Захаров Е.И. Основы теории и расчета пульсационных колонных реакторов. М.: Атомиздат, 1980. 256 с.
The investigation of pulsating processing on division of the heterogeneous food medium
Yunusov G., Kislitsyna N.
The present article is devoted to a problem of division of liquid heterogeneous systems. The device of pulsating unit is considered and results of experimental research of pulsating methods of division of heterogeneous systems are presented.
Key words: methods of division, non-uniform heterogeneous systems, border of section of phases, frequency and duration of pulsations
