Научная статья на тему 'Методы вепольного повышения эффективности тепловых аппаратов пищевой промышленности'

Методы вепольного повышения эффективности тепловых аппаратов пищевой промышленности Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
87
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЕПОЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ / СЖИГАНИЕ ТОПЛИВА / ТЕПЛООТДАЧА / ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ / VEPOLE PROCESSES / FUEL COMBUSTION / HEAT TRANSFER / ELECTRIC FIELD

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Громцев Сергей Александрович, Антуфьев Валерий Тимофеевич

В статье предложено техническое решение по созданию новой модели газового аппарата, где обогрев осуществляется как конвекцией уходящих дымовых газов, так и интенсивным излучением при исключительно малых затратах энергии на создание электрического поля.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Громцев Сергей Александрович, Антуфьев Валерий Тимофеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The paper proposed an engineering solution to design a new model of gas apparatus that will allow heating by both convection of outgoing combustion gases and high radiation with exceptionally low power consumption for creating an electric field.

Текст научной работы на тему «Методы вепольного повышения эффективности тепловых аппаратов пищевой промышленности»

УДК 637.52

Методы вепольного повышения эффективности тепловых аппаратов пищевой промышленности

С. А. ГРОМЦЕВ, В. Т. АНТУФЬЕВ, М. А. АМОСОВА

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

The paper proposed an engineering solution to design a new model of gas apparatus that will allow heating by both convection of outgoing combustion gases and high radiation with exceptionally low power consumption for creating an electric field.

Keywords: vepole processes, fuel combustion, heat transfer, electric field. Ключевые слова: вепольные процессы, сжигание топлива, теплоотдача, электрическое поле.

Термины «вепольные процессы» и «вепольные технологии» впервые употребил профессор А. Э. Малиновский в статьях «О влиянии электрического поля на процесс горения газа» и «Влияние переменного электрического поля на скорость горения газа», опубликованных в журнале «Физическая химия» в 1931 и 1934 гг.

Вепольными процессами называются процессы, в основе которых лежат влияние полей различной природы на вещество и процессы, происходящие с ним. Электрическое поле изменяет геометрию пламени, увеличивает скорость адсорбции кислорода на поверхность частицы топлива, увеличивает скорость горения топлива и пол-

а

ноту его сгорания, приводит к более полному раскрытию факела.

На наш взгляд, применение вепольных технологий наиболее целесообразно в таких условиях протекания процессов, в которых традиционные технологии повышения эффективности малоэффективны или полностью исчерпаны. К таковым относятся процессы теплоотдачи от дымовых газов к тепловоспринимающим наплитным поверхностям в плитах и жарочных шкафах пищевой промышленности. В данных конструкциях горелочные устройства не обеспечивают полного сжигания топлива и равномерности его контакта с наплитной поверхностью (рис. 1, а).

б

Рис. 1. Схемы распределения тепловых потоков: а — по обычной технологии; б —по вепольной технологии

К недостаткам известных газовых плит следует отнести тот факт, что они выделяют значительное количество угарного газа и обладают низким коэффициентом полезного действия.

Нами предложена плита с дополнительным устройством (см. рис. 1, б), которое повышает эксплуатационные качества аппарата — быстродействие, экологичность, существенно повышает коэффициент полезного действия, снижает металлоемкость и уменьшает габариты. Это достигается изменением качества сжигания газа и системы обогрева жарочного настила путем применения вепольной технологии сжигания газового топлива.

В целях повышения эффективности горения газа и уменьшения размеров тепловых блоков оборудования

предложено сжигать газ в виде ионизированной смеси, воздействуя на нее постоянным электрическим полем. При этом мгновенно во всем объеме в любой точке топки начинают действовать кулоновские силы отталкивания, интенсивно перемешивая горючую смесь. За счет повышения температуры и одновременного горения топлива в объеме факела значительно усиливается его светимость (рис. 2).

Нагрев рабочей поверхности происходит не только за счет контакта с разогретыми газами, но и (в первую очередь) излучения как в инфракрасном, так и в видимом, и ультрафиолетовом спектрах. Количество угарного газа при более качественном вепольном смешивании снижается с 68 до 48 мг/м3 (рис. 3).

Рис. 2. Горение газа:

а — при обычных условиях; б — при напряженности 4 кВ/см; в — при напряженности 8 кВ/см

С’со = 0,0091/4 - 0.0606'3 - 0,434/У2 ~ 0,075 (/+ 67,901 Охь

Рис. 3. Зависимость концентрации оксида углерода в уходящих дымовых газах от напряженности электрического поля, наложенного на факел пламени

Г = 0,018 и5 - 0.397 и4 + 2,584(/3 - 2,850У2 + 0,801 (/+ 316,18 Л “С

Рис. 4. Зависимость температуры наплитной поверхности от напряженности электрического поля, наложенного на факел пламени

Данная зависимость подчиняется закону Гаусса, из чего можно сделать вывод о том, что дальнейшее повышение напряженности электрического поля свыше 8 кВ/см не имеет смысла.

Экспериментально подтверждена теория и определены параметры эффективного сжигания газового топлива в присутствии постоянного электрического поля. Показаны положительные аспекты данного метода повышения эффективности тепловых аппаратов. Резко проявляется эффект снижения количества дымовых газов из-за уменьшения коэффициента избытка воздуха от 1,3 до 1,1 и, соответственно, уменьшается количество поступающего холодного воздуха, который необходимо предварительно разогревать в процессе сжигания.

В целом объем теплового блока может быть уменьшен на 20 %, а температура наплитной поверхности при таком же расходе газа увеличена на 32 % (рис. 4). Исходя из закона Гаусса дальнейшее повышение напряженности электрического поля не имеет смысла.

Метод сжигания газового топлива в присутствии электрического поля приводит к интенсивному разогреву наплитной поверхности (рис. 5).

Таким образом, предложенное техническое решение по созданию новой модели газового аппарата, в которой обогрев осуществляется как конвекцией уходящих дымовых газов, так и интенсивным излучением при исключительно малых затратах энергии на создание электрического поля (0,3—1,0 % от потребляемой мощности плиты), обеспечивает возможность интенсификации коэффициента теплоотдачи на 30 %, уменьшение образования угарного газа на 30 %, уменьшение объема теплового блока на 20 %, увеличение температуры наплитной поверхности на 30 % и более.

Время, мин

Рис. 5. Скорость нагрева наплитной поверхности

Список литературы

1. Малиновский А. Э. О влиянии электрического поля на процесс горения газа // Физическая химия. 1931. № 3.

2. Малиновский А. Э. Влияние переменного электрического поля на скорость горения газа // Физическая химия. 1934. № 2.

3. Громцев С. А. Вепольные технологии повышения эффективности энергетических источников техники тыла. - Л.: ВАТТ, 1995.

4. Громцев С. А., Антуфьев В. Т. О вепольной технологии в пищевой промышленности // Известия СПбГУНиПТ. 2005. № 1.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.