CC BY
31
8. Даишев М.И. Теоретические основы технологии саха -ра. Ч. 1: Технология получения диффузионного сока (современное состояние и перспективы развития). - Краснодар, 1997. - 70 с.
9. Верхола Л.А., Пушанко Н.Н. Критерии оценки эффективности процесса в диффузионных установках // Сахар. - 2007. -№ 5. - С. 25.
Поступила 29.09.08 г.
INCLINED DIFFUSOR WITH PRELIMINARY HEATING OF BEETROOT CHIP
E.G. STEPANOVA, TV. MGEBRISHVILI, S.YU. MINENKO
Kuban State Technologycal University,
2, Moscovskaya st., Krasnodar, 350072; e-mail: k-mapp@kubstu.ru
Proof has been given to the necessity of sugar extraction intensification by preliminary heating of beetroot chip in the diffusor section of special purpose. The analysis of extraction thermal modes in inclined diffusors has been presented. The design of the updated diffusor which can be used at the standard sugar-mill has been described.
Key words: sugar extraction, scalding section electrochemical activator, diffusion juice.
665.3.048
ТЕПЛООБМЕН В ТЕПЛООБМЕННИКАХ С ПОЛИМЕРНЫМИ ПОЛОВОЛОКОННЫМИ МЕМБРАНАМИ
А.А. СХАЛЯХОВ 1, А.Г. ВЕРЕЩАГИН 2, КС. КОСАЧЕВ 2, Е.П. КОШЕВОЙ 2
1 Майкопский государственный технологический университет,
385000, г. Майкоп, ул. Первомайская, 191; электронная почта: т{о@тк2Ы.ги 2Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: intrel@kubstu.ru
Определены коэффициенты теплоотдачи, включающие объединенное тепловое сопротивление стенки полипропиле -новых половолоконных непористых мембран. Установлена высокая эффективность полимерных половолоконных теп -лообменников.
Ключевые слова: полипропиленовые половолоконные непористые мембраны, полимерные теплообменники, тепло -вые свойства.
Полипропиленовые половолоконные непористые мембраны (ППНМ), изготовленные из полимерных материалов, могут применяться в качестве элементов теплообменной аппаратуры [1].
Преимущества применения полимерных половолоконных мембран, как с непроницаемыми, так и проницаемыми стенками, показаны в работах [1, 2]. Полимерные половолоконные теплообменники (ППТ) по конструкции идентичны с мембранными контакторами. Основное их преимущество в чрезвычайно высоких отношениях поверхностной площади к объему. Для широко применяемых мембран это отношение достигает величины 3900 м2/м3 [1], что более чем на порядок выше этого показателя для кожухотрубных или пластинчатых теплообменников. Можно ожидать, что ППТ превзойдут металлические кожухотрубные или пластинчатые теплообменники, особенно в области применения при низких температурах и невысоких давлениях. Накоплен определенный опыт [3] в конструировании, масштабировании и эксплуатации контакторов с половолоконными мембранами, который практически может быть использован при создании ППТ.
Для определения тепловых характеристик ППНМ была создана экспериментальная установка, представленная на рис. 1. В качестве вещества была выбрана сетевая водопроводная вода. Установка состоит из мембранного модуля 1, термостата вместимостью до 3 л 2, источника подачи воды 3, напорной емкости с поддер-
живаемым постоянным уровнем 4, источника слива в канализацию 5, термодатчиков Т1, Т2, Т3, Т4 с диапазоном измерения от 0 до 130°С, установленных на вхо -де и выходе в мембранный модуль и имеющих выход на преобразователь с дисплеем для считывания результатов измерений 6, трубопроводов, запорной арматуры и расходомеров. Мембранный модуль состоит из полипропиленового половолоконного мембранного пучка, состоящего из 1376 мембранных волокон, диаметром 0,0025 м и длиной 0,76 м, расположенного внутри стеклянного кожуха диаметром 0,05 м, закрепленного между фланцами, имеющими два сквозных отверстия с резьбой диаметром 1/2 дюйма, одно центральное - для
Рис. 1
подачи воды в мембранный пучок, другое смещенное от центра - для подачи воды в стеклянный кожух.
Работа установки осуществляется следующим образом. Вода из сетевого водопровода подавалась в напорную емкость с поддерживаемым постоянным уровнем, из которой осуществлялась подача в полипропиленовый половолоконный мембранный пучок. Вода заливалась в термостат, включался нагрев и открывался вентиль подачи в стеклянный кожух. После выхода установки на установившийся режим работы определяли расход и температуры обоих теплоносителей.
В частности, для расхода по холодному потоку внутри мембранного модуля, равному 0,062 кг/с, с температурой на входе 20,4°С, на выходе 26,7°С, и теплому потоку внутри стеклянного кожуха, равному 0,126 кг/с, с температурой на входе 38,4°С и на выходе 31,1°С, тепловая нагрузка составила 1628 Вт. Водяной эквивалент по холодному потоку 258,3 Вт/К, по горячему потоку 526,1 Вт/К. Число единиц переноса составило 2,5 при эффективности теплообмена 0,826. С учетом этих данных коэффициент теплопередачи составил 786 Вт/(м2 • К), что согласуется с данными работы [1], в которой установлен диапазон коэффициента теплопередачи для системы вода-вода 647-1314 Вт/(м2 • К).
Обработку данных проводили для нахождения коэффициента теплопередачи и определения зависимости между теплообменными свойствами и режимами течения.
Рассмотрим зависимость между эффективностью теплообмена е и числом единиц переноса МТП:
е = ЫТП-
ДТ
Т -Т
(1)
где АТ - средняя логарифмическая разность температур горячего и холодного потока:
_ (Т - Т )-(Т -Т #
Ат ' г'вх х'вых' V г' вьк х- вх /
1п
Т -Т
Т -Т
г. вых х. вх
ЫТи = -
(2)
1
1
Ми т
1
(3)
1п
14ц.
Рг1Я
0,0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1,0 -1,2 -1,4 -1,6 -1,8
5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0
1п(Яе)
— Зависимость (6) X Экспериментальные данные
X
XX
X
Рис. 2
К0 Вм
где Ки0 = —0—м; Дм - диаметр мембраны, м; 1 - коэффициент тепло -1
проводности, Вт/(м К); КТи-т - критерий Нуссельта стенки, учитывающий объединенное сопротивление тепловому потоку в стенке при внешней конвективной теплоотдаче; Ки^ - критерий Нуссельта внутри половолоконной трубки мембраны при различных гранич -ных условиях: постоянной температуре стенки и постоянном потоке тепла через стенку - меняется в диапазоне от 3,66 до 4,364 [4]:
Ми тр =
48
------* Ми т
11
1 + —№ 220 -
(4)
Из уравнения (4) подставим значение Ки тр в уравнение (3) и после преобразований получим квадратное уравнение, при решении которого принимается положительное значение корня и Кист имеет следующий вид:
№-т =
-220№0 * 4^2880-103Ш2 - 480
59Ш0 -220
.(5)
Для определения Ми-т были использованы экспериментальные данные, а также данные работы [1]. В результате получили зависимо сть в логарифмических ко-
№
ординатах между---------и Яе (рис. 2).
Рг1/3
где Тгвх, Тгвых - соответственно температура горячего потока на входе и выходе, К; Тхвх, ТхвЬК - соответственно температура холодного по -тока на входе и выходе, К.
Число единиц переноса ЫТи зависит от коэффициента теплопередачи Ко, Вт/(м2 • К):
К о Е
В результате обработки получено уравнение
№-т = 0,011Яе1/2 Рг1/3,
(6)
где Яе = Ю^эГ - критерий Рейнольдса; Рг = Сі - критерий Прандт-
4 Г
где Е - поверхность мембранного модуля, участвующая в теплооб -мене, м2; ^ = ОС - минимальный тепловой эквивалент, Вт/К; О -расход потока, кг/с; С — теплоемкость среды потока, Дж/(кг • К).
Для определения коэффициента теплопередачи К0 необходимо найти зависимость между теплообменными свойствами и режимами течения. Полный критерий Нуссельта для данной системы
ля; ю - скорость потока среды, м/с; = —— - эквивалентный диа-
метр; / - сечение, определяющее движение потока среды, м2; П - пе -риметр, м; т - динамическая вязкость, Па • с.
ВЫВОД
Получены значения по коэффициентам теплоотдачи, включающие объединенное тепловое сопротивле -ние стенки полипропиленовых половолоконных непористых мембран, которые позволяют вести расчеты теплопередачи в полимерных половолоконных теплообменниках.
т
ЛИТЕРАТУРА
1. Zarkadas D.M., Sirkar K.K. Polymeric Hollow Fiber Heat Exchangers: An Alternative for Lower Temperature Applications // Ind. Eng. Chem. Res. - 2004. - 43. - P. 8093-8106.
2. Zhang L.-Z. Heat and mass transfer in a cross-flow membrane-based enthalpy exchanger under naturally formed boundary conditions // Int. J. of Heat and Mass Transfer. - 2007. -50. - P. 151-162.
3. Drioli E., Romano M. Progress and New Perspectives on Integrated Membrane Operations for Sustainable Industrial Growth // Ind. Eng. Chem. Res. - 2001. -40. - P. 1277-1300.
4. Hickman H. J. An asymptotic study of the Nusselt-Graetz problem. Part I: Large x behavior. J. Heat Transfer 1974, 96, 354.
Поступила 11.02.09 г.
HEAT EXCHANGE IN HEAT EXCHANGERS WITH POLYMERIC HOLLOW FIBER MEMBRANES
A.A. SKHALYAHOV 1, A.G. VERESCHAGIN 2, VS. KOSACHEV 2, E.P. KOSHEVOY 2
1 Maikop State Technologycal University,
191, May Day st., Maikop, 385000; e-mail: info@mkgturu
2 Kuban State Technologycal University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; e-mail: intrel@kubstu.ru
Feedback of heat factor, walls including incorporated thermal resistance polymeric hollow fiber not porous membranes are determined. High efficiency polymeric hollow fiber heat exchangers equipments is established.
Key words: polymeric hollow fiber not porous membranes, polymeric heat exchangers, thermal properties.
664.002.(075.8)
ВЫЯВЛЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПИЩЕВЫХ МАШИН МЕТОДОМ НЕЙРОСЕТЕВОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
АЛ. МАИТАКОВ
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности,
650056, г. Кемерово, Бульвар Строителей, 47; тел.: (3842) 73-42-79, факс: (3842) 53-29-00, электронная почта: тау@кетирр.ги
Предложено решение задачи максимального сохранения и восстановления функциональных свойств деталей пищевых машин, подвергающихся различным видам износа. Решение заключается в предварительном определении, системати -зации и идентификации показателей качества функциональных поверхностей для конкретных условий эксплуатации, их взаимосвязей, создании логики построения информационной модели технологического блока методом нейросете -вого программирования. Разработана модель на базе многослойных нейронных сетей, выражающая процесс форми -рования эксплуатационных свойств деталей на примере электромеханической обработки.
Ключевые слова: технологический блок, нейросетевое модел;дв)»явйще1!учег)г?сйеч8ртоннк^ачШ;и[зо функциональных
Параметры технологических процессов и конст- поверхностей рабочих органов машин [1].
рукции пищевых машин определяются закономерностями взаимозависимостей между совокупностями воздействий рабочих органов машин и реакциями на эти воздействия пищевых сред. В современных условиях эксплуатации машин для хранения и переработки пищевых продуктов одной из актуальных является задача максимального сохранения и восстановления функциональных свойств деталей, подвергающихся различным видам износа
Решение этой проблемы заключается в предварительном определении, систематизации и идентификации показателей качества функциональных поверхностей (трибохарактеристик) для конкретных условий эксплуатации, их взаимосвязей, создании логики построения информационной модели технологического блока (ТБ) - совокупности методов обработки поверхностей, оборудования, оснастки, технологических материалов, режимов, метрологического обеспечения,
Формирование информационной модели ТБ предусматривает использование большого количества исходных данных, характеризующих системы среды эксплуатации, конструктивно-технологических трибоха-рактеристик модулей поверхностей объектов отказов, определение их взаимозависимостей и характера влияния каждого из них на выбор элементов ТБ.
Одним из методов моделирования и создания логики синтеза технологических блоков является использование нейронных сетей [2]. Искусственная нейронная сеть - это устройство параллельных вычислений, состоящее из множества взаимодействующих элементов - нейронов. Каждый нейрон периодически получает сигнал и посылает его другим нейронам. Все нейроны соединены в достаточно большую сеть с управляемым взаимодействием.
При нейросетевом моделировании необходим банк результатов экспериментов с известными входными
