CC BY
27
УДК 67.05
Устройство для длительного хранения цитрусовых плодов с минимизацией потерь при охлаждении
Минаева Т.В. minaeva [email protected] Алексеев Г.В.
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет ИТМО Институт холода и биотехнологий 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
В статье описана конструкция аппарата, реализующего длительное хранение цитрусовых плодов путем минимизации потерь при охлаждении. Ключевые слова, хранение, хранение цитрусовых плодов, цитрусовые плоды, охлаждение.
Development of the device of long storage of citrus fruits by minimization of losses during cooling
Minaeva T.V., Alexeev G.V.
Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics.
Institute of Refrigeration and Biotechnology 191002, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
In article the design of the device realizing long storage of citrus fruits by minimization of losses at cooling is described.
Кeywords: storage, storage of citrus fruits, citrus fruits, cooling
Поддержание и улучшение качества собранного урожая становится все более актуальной и важной задачей. Потребность рынка в наличии свежих фруктов и овощей отличного качества постоянно возрастает.
Предъявляются повышенные требования к системам охлаждения и их соответствию особенностям холодильного хранения фруктов и овощей, надежности и безотказности работы автоматических устройств и приборов.
Хранение плодоовощной продукции требует тщательного соблюдения технических условий, необходимых для хорошей сохранности. Одним из способов надолго сохранить свежесть фруктов является использование холодильного оборудования с системами искусственного охлаждения. Данная техника создает оптимальную температурную среду, близкую к естественным биологическим потребностям плодов.
Общие критерии к охлаждающему оборудованию всегда неразрывно связаны с требованиями по оптимальности эксплуатационных характеристик холодильных машин.
Оборудование должно быть максимально работоспособным, простым в эксплуатации, соответствующим функциональному назначению, энегроэффективным. Также стоит заранее обратить внимание на величину эксплуатационных издержек и стоимость оборудования. Холодильные машины должны быть относительно звукоизолированы, особенно это касается воздушных конденсаторов.
Технология правильного хранения овощей и фруктов, во многом определяет не только их качество, но и величину потерь, которая может иметь самый широкий диапазон.
При хранении соблюдаются условия, необходимые, чтобы в достаточной мере замедлить биохимические процессы в плодах и овощах, максимально сохранить качество и снизить потери и воспрепятствовать поражению их микробиологическими и физиологическими заболеваниями. [2]
Целью выполняемой работы является совершенствование процесса хранения цитрусовых плодов путем разработки новой конструкции оборудования для хранения цитрусовых плодов.
В соответствии с поставленной целью в работе определены следующие основные задачи: провести теоретические исследования современного состояния оборудования для хранения фруктов и овощей и изучение методов хранения фруктов и овощей; разработка математической модели процесса охлаждения и хранения; разработка новой конструкции для хранения фруктов и овощей; выбор оптимальных параметров хладагента; создание экспериментальной установки для определения энергетических характеристик процесса хранения плодов и овощей; получение экспериментальных энергетических характеристик в зависимости от вида сырья и параметров хранения; проверить функционирование разработанного аппарата для хранения плодов и овощей; разработка конструкторской документации; проведение промышленных испытаний предлагаемой разработки.
Устройство для хранения фруктов и овощей, включающее рабочую камеру с и охлаждающую рубашку, подающая винтовая спираль установлена подающей винтовой спиралью внутри нее. При этом охлаждающая рубашка выполнена из Ц-образных трубчатых элементов, установленных последовательно с чередованием по наружной и внутренней поверхностями тороидальной рабочей камеры по ее образующей.
Предполагается повышение эффективности охлаждения продукта без подмораживания, предотвращение его слеживания при хранении, а также создание аппарата, который сочетает в себе компактную конструкцию с надежностью в работе.
Необходимое требование, которое предъявляется к хранению замороженных и охлажденных продуктов - постоянность и устойчивость, а также, что не мало важно, равномерность режимных камеры. Если внешние условия меняются в какую-либо сторону, при этом они оказывают воздействие на режимные параметры в самой камере, т.о., температурный режим в камере не должен меняться. Осуществить такую задачу возможно при правильном размещении и выборе устройств для охлаждения. [3]
При расчете теплообменных аппаратов надо стремиться к обеспечению таких скоростей потоков теплоносителей, при которых коэффициенты теплоотдачи и гидравлические сопротивления были бы экономически выгодными.
Выбор целесообразной скорости имеет большое значение для хорошей работы теплообменного аппарата, так как с увеличением скорости значительно возрастают коэффициенты теплоотдачи и уменьшается площадь теплообмена, т.е. аппарат имеет меньшие конструктивные размеры. Одновременно с повышением скорости увеличивается гидравлическое сопротивление аппарата, т.е. расход электроэнергии на привод насоса, а также опасность гидравлического удара и вибрации труб. Минимальное значение скорости определяется достижением турбулентного движения потока. [4]
Средняя скорость движения среды определяется из уравнений объемного расходов:
= м/с (1)
V
й»„
'ср ■
= кг/(м2-с) (2)
-5
где юср - средняя линейная скорость, м/с; V - объемный рас ход, м/с; S - площадь
2 2 сечения потока, м ; ^^р - средняя массовая скорость, кг/(м /с); G - массовый расход, кг/с.
Расход охлаждающей воды [кг/с] определяется из уравнения теплового баланса.
[и
Q- общая тепловая нагрузка на аппарат, кг/ч;
CB - теплоёмкость воды, Дж/(кг-К);
Тн- начальная температура теплоносителя, К;
Тк- конечная температура теплоносителя, К.
Ориентировочное значение поверхности теплообмена будет равно:
К- коэффициент теплопередачи;
ДТср - средне - логарифмическая разность температур, °С.
Так же был проведен поверочный расчет теплообменного аппарата, определено значение коэффициента теплопередачи, коэффициента теплоотдачи, гидравлический, целью которого является определение величины гидравлического сопротивления, вносимого теплообменником в систему трубопроводов, и определение мощности, необходимой для перемещения теплоносителя, рассчитаны приблизительные габариты аппарата для хранения плодов и овощей.
На основании проведенных расчетов, предложена новая конструкция оборудования длительного хранения цитрусовых плодов, которое должно: уменьшить расход хладагента, обеспечить большую равномерность охлаждения плодов, исключить подмораживание продукта, уменьшить потери при охлаждении и проектирование аппарата компактных габаритов.
Выводы: Разработана модель оборудования для длительного хранения цитрусовых плодов, использование которой позволит минимизировать потери при охлаждении и проведены расчеты данного оборудования. В дальнейшем предполагается создание экспериментальной установки и проведение экспериментов в зависимости от вида продуктов хранения и параметров хранения.
Список литературы:
1. Берман С.С. Расчет теплообменных аппаратов - М: Л., Госэнергоиздат. 1965,
240 с.
2. Быкова Н.В. Российские учёные продлили молодость фруктам -Наука и технологии России. 2012. №12.
3. Криворот А.Н. Перспективы хранения плодов - Наука и инновации. 2009. №9
(79).
4. Свитцов А.А. Основы проектирования производств, использующих мембранное разделение. Учебное пособие - М: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007, 168 с.
