CC BY
28
3. Паньковский Г. А. Закономерности экстрагирования сахарозы при ошпаривании свекловичной стружки // Пищевая и перерабатывающая промышленность. Реферативный журнал, 2001. № 1. С. 116.
4. Рудик Ф.Я., Богатырев С.А. Анализ условий работы и износного состояния ножей центробежных свеклорезок // Аграрный научный журнал, 2018. № 3. С. 47-50.
5. Сидоренко Т. А. Подготовка свекловичной стружки к экстракции сахарозы // Пищевая и перерабатывающая промышленность. Реферативный журнал. 2008. № 3. С. 784.
6. Сосков В.Б. Научная и академическая оценка актуальности, сути и проблем инновационной деятельности в России // Инженерное образование. 2009. № 5. С. 92-97.
7. Gorelov A.S., Preis V.V., Morozov V.B. Design principles for integrated automated statistical quality-control systems in manufacturing // Russian Engineering Research, 2008. Т. 28. № 3. P. 251-254.
Морозова Татьяна Геннадьевна, аспирант, nusichka-89@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
EXPERIMENTAL VALIDATION INSTRUMENTAL SUPPORT FOR OPTIMAL CHIP THICKNESS OF RA W MA TERIALS FOR SUGAR REFINERIES
T. G. Morozova
Presented an experiment on the extraction of sugars from beet chips by conducting laboratory extraction of them from the crushed fruit. An analysis of the results. The analysis of technological approaches to grinding. A version of the modernization of the cutting unit for sugar beet with the adjustment of the resulting chip thickness is presented.
Key words: Sugar beet chips, thickness, cutting, design for beet cutting, experiment, equipment improvement, fractional extraction of sugar.
Morozova Tatiana Gennadjevna, postgraduate, nusichka-89@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 66.974.434
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ
Э.В. Боровкова
Рассматривается методика расчета выпарных аппаратов, предложен возможный путь упрощения работы с необходимыми табличными и справочными значениями при расчете выпарных аппаратов.
Ключевые слова: выпаривание, концентрирование, выпарные аппараты, поверхность теплопередачи.
Выпаривание представляет процесс концентрирования растворов, суспензий и эмульсий при кипении. Применяется выпаривание для получения концентрированных продуктов с сохранением физико-химических свойств компонентов с использованием различных методов [1, 2]. Наиболее эффективно в пищевой и во многих других отраслях промышленности поверхностное выпаривание под вакуумом [3, 4].
Реализуется данный процесс в выпарных аппаратах различной конструкции, достоинства и недостатки которых, а также возможные пути модернизации с целью повышения эффективности их работы, изложены в работах [5, 6, 7].
407
Эффективность выпарных аппаратов заключается в обеспечении равномерного прогрева продукта по всей длине труб греющей камеры и в минимизации тепловых потерь в окружающую среду [8, 9, 10].
Основным параметром выпарных аппаратов является площадь теплопередачи, которая определяется путем сложных трудоемких расчетов, базирующихся не только на рутинных вычислениях основных параметров выпарных аппаратов, но и на использовании справочных и табличных значений термодинамических параметров.
Методика расчета выпарных аппаратов и основные ее этапы представлены на рис. 1. Результатом целого ряда рутинных операций является площадь теплопередачи, что является основой выбора выпарного аппарата по ГОСТ [11].
При расчете поверхности теплопередачи на некоторых этапах приходится по рассчитанным параметрам выпарной установки определять в справочной литературе по таблицам такие значения термодинамики, как температуру, давление, энтальпию, теплоту испарения. В таблицах представлены конкретные, как правило, целочисленные значения указанных параметров. Поэтому принятые по таблицам значения в большинстве случаев являются приблизительными и не позволяют получить точные значения требуемых параметров.
Рис. 1. Схема методики расчета выпарных аппаратов
408
Для получения достоверных расчетов, позволяющих получить требуемые значения поверхности теплопередачи выпарных аппаратов, необходимо произвести упрощение работы с табличными данными. При этом необходимо учитывать то, что табличные значения искомых параметров зависят от используемого теплоносителя. В настоящее время используют паровой обогрев, поэтому значения для расчета будут выбраны для водяного пара из справочника таблиц [12].
Для упрощения работы целесообразно осуществить аппроксимацию табличных значений, что позволит получить модели, корректно описывающие термодинамические параметры выпарных аппаратов.
На одном из этапов расчета выпарных аппаратов по рассчитанным значениям давлений P паров в греющих камерах необходимо определить температуру и энтальпию.
Введя табличные значения в программу Curve Expert, были подобраны аппроксимирующие зависимости t (P) и i( P) следующего вида
_ a • b + с • Pd _ a1 • b1 + c1 • Pdl b + Pd ' b1 + Pd1 '
где a, b, c, d, a1, b\, C1, d1 - коэффициенты, полученные в Curve Expert, (рис. 2, а, б)
(a _—56,7, b _ 4,35 • 105, с _ 1,03 • 105, d _ 1,85 • 10-1, a1 _ 2,49 • 103, b1 _ 5,6 • 10—2,
c1 _2,79• 105, d1 _ 1,05).
На одном из следующих этапов необходимо по рассчитанным значениям температуры t вторичных паров в корпусах греющей камеры выпарного аппарата определить давления вторичных паров. Аппроксимация данных позволила получить аналитическую модель зависимости P(t )
2 3 4
P _ a2 + b2 • t + С2 • t + d2 • t + e2 • t , где a2, b2, С2, d2, e2 - коэффициенты, полученные при помощи программы Curve Expert (рис. 2, в) (a2 _2,53 • 103, b2 _—2,93 • 102, с2 _ 14, d2 _—1,55 • 10—1, e2 _ 1,43 • 10—3).
При расчете выпарных аппаратов на требуемую поверхность теплопередачи необходимо определить теплоту r испарения растворителя в зависимости от рассчитанных значений давлений P паров в греющих камерах. Аппроксимация табличных значений в Curve Expert позволила получить следующую зависимость
r _ a3 • b3 + с3 •pd
b3 + Pd
где a3,b3,c3, d3- коэффициенты, полученные в Curve Expert (рис. 2, г),
(a3 _ 2,48 • 103, b3 _ 3,7 • 103, c3 _ —6,05 • 103, d3 _ 3,9 • 10—1).
Максимальная относительная погрешность всех моделей
Ax
е х =->
хист
где Ах - абсолютная погрешность; хист - истинное значение измеряемой величины. Абсолютная погрешность определяется по формуле
Ах — X Хист, где х - измеренное значение измеряемой величины.
б
110,0 165.0
X в
275,0
330.0
^ 61.1 1575185.7 3150310.4 4725435.0 6300559.6 7875684.3 9450808.9
Рис. 2. Экспериментальные (••••) и теоретические (-) зависимости температуры (а) и энтальпии (б) (осьУ) от давления греющих паров (ось X), давления (осьУ) от температуры вторичных паров (ось X) (в) и теплоты испарения (осьУ) от давления вторичных паров (ось X) (г)
410
г
Анализ показал, что максимальная погрешность полученных моделей составляет Дх = 0,01.
Таким образом, полученные модели при аппроксимации табличных значений являются корректными, и их использование значительно упрощает расчет выпарных аппаратов. Полученные теоретические модели зависимостей указанных термодинамических параметров от расчетных значений выпарных аппаратов будут являться основой разработки программного обеспечения САПР выпарных аппаратов.
Список литературы
1. 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. Нефтекамск, Республика Башкортостан, Российская Федерация, 2017. С. 54-58.
2. 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.
3. Боровкова Э.В. Актуальность применения процесса выпаривания в различных отраслях промышленности // Молодежный вестник Политехнического института: сб. статей. Тула, 2018. С.147-150.
4. Боровкова Э.В. Область применения процесса выпаривания и его перспективы // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Материалы Между-нар. научно-техн. конф. «АПИР-23»; под ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. С. 43-49.
5. Боровкова Э.В. Анализ недостатков выпарных аппаратов // В сборнике: Современная наука: вопросы теории и практики. Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции; под общ. ред. А.И. Вострецова. Нефтекамск, Республика Башкортостан, Российская Федерация, 2018. С. 8-12.
6. Боровкова Э.В., Давыдов И.Б., Пантюхина Е.В. Анализ недостатков и путей модернизации выпарных аппаратов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 2. С. 331-337.
7. Боровкова Э.В., Клименова Н.А., Пантюхина Е.В. Пути модернизации кожу-хотрубчатого теплообменика // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Материалы Междунар. научно-техн. конф. «АПИР-22»; под ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2017. С. 38-42.
8. Боровкова Э.В., Пантюхина Е.В., Пантюхин О.В. Анализ влияния параметров продукта на поверхность теплопередачи выпарного аппарата // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 2. С. 346-350.
9. Боровкова Э.В., Пантюхина Е.В. Анализ основных показателей эффективности работы выпарного аппарата // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 6. С. 509-513.
10. Боровкова Э.В. Анализ влияния параметров греющей камеры и теплоизоляционного покрытия на эффективность работы выпарного аппарата // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 9. С. 306-311.
11. ГОСТ 11987-81. «Аппараты выпарные трубчатые стальные. Типы, основные параметры и размеры».
12. Александров А.А. Григорьев В.Б. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник, Рек. Гос. Службой стандартных справочных данных. ГСССД Р-776-98. М.: Издательство МЭИ, 1999. С. 15-23.
Боровкова Элеонора Владимировна, магистрант, е1еопо-га. Ъотоукоуа@:уапйех. ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE METHODOLOGY USED FOR CALCULATING EVAPORATOR
E. V. Borovkova
The method of calculation of evaporators is considered, the possible way of simplification of work with necessary tabular and reference values at calculation of evaporators is offered.
Key words: evaporation, concentration, evaporators, heat transfer surface.
Borovkova Eleonora Vladimirovna, master, eleonora. borovkova@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9; 663
ОСОБЕННОСТИ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭТИКЕТОК В УПАКОВОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
И.Б. Давыдов, И.А. Красная, О.Д. Рожкова
В статье рассмотрены основные виды, структура и область применения бумажных и небумажных этикеток для упаковки пищевых продуктов в различные виды материалов на основе стекла, полимеров и металла.
Ключевые слова: этикетирование, этикетка, упаковка пищевой продукции.
Этикетки были изобретен очень давно, но не были распространены почти до XV века, так как не было подходящих материалов для их производства. С распространением бумаги стала часто применяться маркировка грузов и товаров при помощи небольших записок. Производство печатных этикеток началось в XVI века, а с 1700 г. появились первые этикетки для лекарств. В середине XVIII века этикетками начали помечать вина. Надпись делали двумя способами: от руки или печатали на небольших ручных прессах. С развитием полиграфического оборудования появилась возможность наносить на этикетки большое количество информации, художественных элементов. К середине XX века этикетка окончательно превратилась в инструмент рекламы и продвижения товара на рынок [1].
В настоящее время этикетки широко используют при упаковывании пищевых изделий в пакеты, стеклянную, металлическую и пластиковую тару.
Современным направлением этикетирования является стремление к использованию небумажных этикеток. Это связано с высоким ежегодным ростом производства пластиковых бутылок; требованиями к сочетаемости материала этикетки и материала упаковки с учетом трудностей, которые возникают при переработке вторичного сырья и отходов; увеличением спроса на прозрачные упаковки с «незаметной» этикеткой; наличием технических возможностей для получения самых разных поверхностей упаковки (белых, цветных, блестящих, переливающихся перламутровых); увеличением спроса на этикетки, стойкие к действию воды, химических веществ и упакованных изделий. После преобладания бумажных этикеток в 1980 гг. в настоящее время на рынке складывается ситуация, когда увеличивается объем применения небумажных этикеток.
Типы используемых на данный момент этикеток делят на две категории:
- этикетки, которые печатаются на упаковочном материале с последующим нанесением клея (адгезива) по месту применения,
- этикетки с уже нанесенным перед печатью клеем (адгезивом), который затем активируется по месту нанесения давлением, влагой или теплотой.
412
