автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Исследование теплотехнологии хранения сельхозпродукции и совершенствования методов расчета процессов для ее реализации

г*

ТУРКМЕНИСТАНА

им, ПРЕЗИДЕНТА ТУРКМЕНИСТАНА АКАДЕМИКА С. А. НИЯЗОПА

ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ II ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ

ХУДАЙБЕРДИЕВ БАИХАН ХУДАЙГУЛЫЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ

СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ЕЕ РЕАЛИЗАЦИИ

Специальность: 05.14.04 — Промышленная теплоэнергетика.

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи УДК. 662. 597. 631, 53.

АШГАБАТ - 1996 г.

Работа выполнена в ТГПИ им. С. Сейди и институте исхаккзашш и технологии переработки сельскохозяйственной продукции АСХНТ:

Научный руководитель: доктор технических наук,

академик АСХНТ и АНТ Байрамов Р. Б.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук-Аширбаев ГЛ. X. кандидат технических наук ХудайЗгрднев М.

Ведущая организация: Туркменский политехнический

институт

Защита состоится « 16 » Ф&ЯРЛ ЛЯ ____________ 1996 г-

/ } СО

в /4____часов на заседании специализированного совета

Д. 2Л. 013 по защите диссертаций на сопскапле ученой ст:'^енп доктора (кандидата) наук при институте меха-апип п технологии переработки сельскохозяйственной продукции АСХНТ (744032, ш. Ашгабат—32, м. Борова, ИМ и ТПСП АСХНТ).

С д”:ссртацггй можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке АН Туркменистана.

Автореферат разослан «{3 » я »ПАР Я 1936 г.

/

Ученый секретарь ....

специализированного совета, / ^

кандидат технических ^¡аук А. РАХМАНОВ

-3-

iVciy:_i.ilt,lturJ'l. ¿’Kiln.TJJ. *И1>Ч'.ИЛН(1. ЧГч Я ЧИСЛн аКТу.Ч/1Ы)Ыл !|рг.>Г).П"М 4‘\JMF<-'Ii'eT[ia И !'■ 11‘M'KVtil СУ|<-51*Д!, Г«Ч!УЛ;1И5’Ги О ееД[,СКОХО;<ЯНСТ1'.еШП.!М уклон;iM, '•!:.'! ! и iчпр< 10л<'М:: хранения урожая. IviUKDHatii.Hiv Хранение с.‘.ЧЬХОУПрОДуК!(ИИ ('ПОСП!М;'!'Г',у‘-'1' ОНИЖ'»НИГ» ИНТ'ЧЮИГ.ПОСТ'Л Й‘,-МеЛ<.'-ПОЛЬГ^ОГ.аНИЯ , уде./!М¡их раСУОДОГ минеральных удобрений, гербициде!:, нагрузки на топ.лиино-г.чиргнтич^окий комплекс и, как следе Т1;ие, уменьшает urtrjwMieiw ('крудаакц'.'й среди токсическими, парниковыми газами и пылью. Многообразие причин потерь сельхозпродукции при длительном хранении еод<?ржиии*т комплексное решение ь одной раооте задачи сокращения потерь растительного сырья, однако известно одно из приорететных напрпилений - выбор и создание термовлажностной обстановки в плодоошцехракилищах. Создание и поддержание параметров микроклимата хранения при сохранении "дышащих" продуктов ярляетея специфической и недостаточно изученной сферой применения теории гидродинамики и теплсмассопереноса. В настоящее Бремя практически отсутствуют четкие, научно-обоснованные рекомендации по ряду вопросов расчета процессов обезвоживания в условиях хранилищ и проектирования оборудования систем технологического кондиционироваиин во?духа.

Целью настоящей работы______является теоритическое и эксперимен-

тальное исследование теплотехнологии хранения растительного сырья и совершенствования методов расчета процессов и оборудование для ее реализации.

Для достижения указанной цели необходимо исследовать ряд вопросов к решить определенные научно-практические задачи, к числу которых относятся. •

- адаптация теории сорбции паров к задаче обобщения опытных и расчетных данных по гигротермическим свойствам растительного сырья;

- экспериментальное на примере плодовощной продукции Туркменистана доказательство адекватности предложенной модели обобщения, положенной в основу компьютерного банка,опытным данным гигростатике :

- рааработка методов обобщения основных кинетических закономерностей усушки хранимого сочного растительного сырья;

- совершенствование существующих и разработка оригинальных методов расчета составлявших теплового баланса хранилищ

- ригфуоотгса метода расчета и энергетической оптимизации процессов НераЬНОМСрНОГ!) Т>'!!.ЛОМаССОГ'МСНМ В КоШеЛЫЮГНЗОШХ системах

аПа.ЯИТИЧ^ОКОе РМИИЛеПИС ра Ы10 М ё р Н ОС Т П {1СН--11Г»*Д-\«>.-*ИИН фИПИЧесКИХ па • р'1М> ТрОЬ Р ОрчОИГеЛМОЙ Камере ''ИСТеМЫ КЛНД'.!ЦИОНИр<<ЬаНИЯ на оффек-тиьнпоть создания микрою! имата хранилищ;

- .начрчоотгсч алгоритме >и и программных ¡'.редуктор, для иселодовя-ИИИ. ПОмОЩЩШЯ опытных данных и проектировании алиментов топлотех-!!1’Л"П1ЧМ!.-К11Х уСТрОИСТР. Хранения геЛ1 ХОЙПРОДУКЦИИ.

Н.иу^Гси! _ну!;тч!а. Адаптирована гГ‘•• •;.>и-' ^"/’Ор^ции к пии&ч.ч’ам .••кррот^рмического равновесия овощей и фруктов,повмишвшя прс-дло-

Ж1!?>. 1!ОНЫе СПОСОбЫ ОПООЩОНИЯ :»КеН**рКК?!№<.« НЫХ ДЗННЫХ 110 КрКШМ

>роции.спздат;. компмптерный оунк данных но пн'ри’ч-рмкчуокому рар.-Н'.н-.-'сиш;рязраоотмнз м;¡тематическая мед-¡ль г.пнамики иолнряющихея в орс-.ч1Т“Лькых камчрах кондиционеров капель .отлич^чцихся от ране»1 ?ужн.*твузд*.х учетом неравномерности маосоеомена и позволяющая выполнять качественные и количественные оценки ьлкяния неравномерности скорости потока роьдуха на интенсивность интегрального мас-о-лоомена 1; габариты камер; нреддолгиы аналитические- методы расчета твплопспурь и теплопритоков через грунт с юще хранилищ;получены и сообщены оригинальные экспериментальны1:' данны- по хранении елль-продуктов.

практическая значимость. Вкапмосвяааннс- целенаправленное ссу-ю-стн.ление поставленных задач позволило решить теоретически и экспериментально теплотехнологических мероприятий по снижению потерь '.•^лрхозпродукции в овощефруктохранилишях, ’ЛМ-тЮЩуВ важное народнохозяйственное значение.Разработаны метод, построения линий постоянной движущей силы маееобмена в Н-Е диаграммах .Реализован алгоритм и ооадан программный продукт для ПЗВМ. обеспечивающий автоматизированное построение Н-2 диаграмм для произвольных бинарных смесей,в том числе и для газерегулируемых овощефруктохранилищ и нанесение на них вновь предложенных линий-изокин.Разработаны методы расчета кинетики усушки сочного растительного сырья по обобщенной скорости сушки и кинетическим характеристикам сырья.

Реализация раооты в промышленности.Основные разработанные теоретически и экспериментально подтвержденные положения реализованы при реконструкции системы технологического кондиционирования ово-щет'руктохранилщ иакарском консервном «авод*. Программный продукт и Рекомендации по снижению потер.1, сельхозпродукции при длительном хран-'нии приняты к внедрению ь перерабатывающих отраслях Лебапско-!•<•' велаята.

.Апробация работы. Результаты рнооты Делсж'/нн и обсуждены на

XXX I V научной КОНфср! ‘НЦИИ профессорски--ПреНОДаИатеЛЬСКОГО состава ТГТ!И им.'ггосгященной I[<_■ счк»л годиицин^ новой политики сора зокяния !I!ип<-1 гг:I Ту[(кмеиис;тнн■ I ни. Чарджев ММ г. >.нч НТО 11К1! члгктроФикации г/к ЛОХ!ГГ. (1.-1 научном семинаре ИМ и ТПОП АСХИ’Г.

Публикации. (чиновные результаты диссертационной работы изложо-пн р. Л печатных работах.

(фрукту[XI ДИОО^рТсЩИИ.Диссертация состоит из введения.!•> глав.основных г.ынодои.список литературы,приложения.<хл>ем диссертации состаалнит Г/6 страниц основного текста,рисунков,таблиц.Описок литературы содержит 186 ксточниког..

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность и практическая значимость теориткческое и экспериментальное исследование теплотехнологии хранения растительного сырья.

В первой главе подчеркиваются значительные успехи в разработке биохимических и технологических основ хранения сырья,достигнутые в работах А.И.Опарина, В.А.Рубина, Л.В.Метлицкого.Г.В.Чижова, И.Л.Волкинда.В.З.Жадана и др..отмечается перечень'разработанных проблем хранении и рассматриваются специфические вопросы хранении сочного растительного сырья в оьошефруктохранилищах.

Анакиз основных опубликованных работ,затрагивающих вопросы хранения сочного растительного сырья в овощефруктохранилищах,позволил выделить несколько направлений,представляющих с нашей точки зрения, научный и практический интерес:

!. Внешние теплопритоки, поступающие в камеры холодильников через наружные ограждения, вызывают усушку продуктов, а в ряде случаев являются причиной их порчи и снижения товарного качества.

К настоящему времени расчетно-экспериментальным путем определяются основные теплопритоки, обусловленные ра&личными причинами, и обоснован;? решающие влияние в тепловом балансе хранилища "теплоты дыхания" биологически активного сырья. При этом следует отметить, что отсутствуют аналитические решения для расчета теплопередачи через грунт, при атом эмпирические данные не учитывают специфики Средне - азиатского региона.

'.I. Однако на ряд важных аспектов повышения точности определения теплонрктоков в хранилищах.путей энергосбережения.практики эксплуатаций систем поддержания микроклимата практически не обра-

!!іа>-‘ГЄі! НИНМ-' ШИЯ . І ‘И<'МЫ К'.ЧІДИІ ІИОІІ ИрОСаП ия ьоздуха И ПОМ'ЧЦеїІИН X !ір'.)''КТ11руК]?‘•>! П>‘3 уч«-*Т--1 СЛИЯНИИ Не рЧІ’.Ш Ме рі|Оі п расІШЛа НОДЫ М^лМ НИЧесКИМИ Фі>{«уНК.иМИ.Ч'ГО !1|>ИЫ>ДИГ К .'■.•'-'.¡'.¡.ІШиННИі ЧП.-рГОЗаТраТ на ИТі-Т чрспеоо.

Можно предположить.что и*‘р:івном‘-рні:й маі'('!,-_іг;;м-н полидиоперсиой совокупности капель окляывнут н'ч’днмлчачное милки* на среднего интенсивность массообмека и. гак с.пепстви-. ::а энергозатраты хранилища. что делает задачу расчета геометрической 1*ормы Факела распыла. обеспнчигаяццей полнен испарение к.-шел.1. лееьма актуальной.

Поиск рациональных режимі).11-, тепломаосиооменноги езаимцпейотиия объектов хранения и окружкомеИ. Ил СреДП становится одним из знячи-.V:чд факторов повышении эффективности хранения овощей и фруктов. Для количественной оценки интенсивности обезвоживания или увлажнения объектов хранения необходимы теорнтичеекие и экспериментальные исследования по установлені« равновесного состояния плодов и овощей к ■зависимости от термовлажностного СОСТОЯНИЯ СреДЬ!.

4. Рассмотренные методы расчета я обобщения процессов тепломассообмена не учитывает особенностей работы систем технологического кондиционирования в хранилищах продукции.выделяющей теплоту и кпагу. периоды хранения:загрузки и охлаждения продукции;длительного хранения•.постепенной реализации продукции. Сказанное выше поз-їолило сформулировать цели задачи проблемы имеющей важное народно-хозя йственное значение.

Во второй главе приведены р^-гультаты исследование статики вла-гоосмена плодоовощной продукции.

.Многообразие форм изотерм десороции определяемое многообразием Физических сеойств хранимого сырья заставили искать формы описания изотерм на базе теории моно-и полимслекулярной адсорбции.

Представляет интерес рассмотреть математические описания изотерм сорбции Лэнгмюра.Фрейдлиха-Сипса и Брануэра-Эммета-Теллера, поскольку они описывапэт вогнутые.выпуклые КрИЕЫе и кривые с перегибом, имеющими место в действительности.

Используя распределение Гиббса,можно получить и количественную характеристику уменьшения константы Генри:

^ ехр(~-) (¿)

где 9 - молярная теплота адсорбции: Я - универсальная газовая постоянная: 1«-температура поверхности материала: -коэффициент

Ир' >!ЮрЦИаЛ1.ПОСТИ.

¡;;.'_1ДН !И)|:у:П константу /Су, .('('.,-Па!ШУ>> ■" РУ'ТОНННОН Г.--Щ1И СООТНО-получим:

ю, = с9ехр(^') (2)

¡•до £ -молярная анергия еьяли влаги <■ материком; Су ко-.иМициинт пропорциональности.

Между степенью заполнения вакансий У и глагосодержанием материала \л/ еушрстьует связь члрез влагоиодордоли? материала т соответствующее полному заполнении» вакансий (\*1=У-т) , то окон-

чательно можно получить выражение для описания рапнпрееия при мо-номолекулярной адсороции;

п-с, яр (9)

НПо известному влагосодержанию сушимого материчла при известной температуре можно установить равновесию относительную влажность сушильного агента. Для изотерм адоороции Лангж-ра получим:

¥=т5Д&ЬгТ "Р“

(V

4 = 1 "Р“ "Ъ-Щ- в)

Аналитические исследования одного из уравнений,описывающего полимолекулярную адсорбцию (уравнение изотерм?,: адсорбции Брунауз-ра-Эммета-Теллера), проведенные нами совместно с Г.Магтымовым и

О.Я. Коновапьцевым, позволили круг кривых, списываемых этим уравнением, найти координаты точек перегиба кривых, выявить влияние различных величин на вид кривой и ее асимтоты.

Исходный вид уравнения изотермы адсорбции запишем:

ы _ _________Ку У_________ (1))

(1-^(1-

первая производная этой величины положительна.что говорит возрастании ОТОЙ функции.

окончательно выражение для изотерм адоороции H:\VHayapa-Эммо-та-'Геллерн можно записать;

Легко НреДСТаВИТЬ. ЧТИ ДВ<? аналитические ^аЕИСИМОСТИ (о1 и (V) достаточно, чтобы описать практически исзможные экспериментальные кривые равновесия \лУР~5(^)

Аппроксимация опытных данник с помощью указанных зависимостей вызывает необходимость вычисления постоянной Генри и молярной теплоты адсорйиии, обеспечивающих минимальную дисперсию экспериментальных точек.

При исследовании величины равновесного влагосодержания основу составляло получение кривой увлажнения различных материалов при фиксированной температуре и относительной влажности воздуха,хотя известно наличие гистерезиса кривых сорбции и десорбции паров влаги.

Основу опытного стенда, составляет пятисекционный термостат индивидуального изготовления, позволяющей для сокращения общей про

- долкительности опытов использовать динамический принцип. Диапазон изменения влияющих на равновесное^ Елагосодержание параметров составил <?— 10 — 95^> —15— 'ЦОС-

Экспериментальный стенд (рис .■^¿^2$) состоял из термостата и пульта управления. Корпус термостата изготовлен из двух слоев ге-тинакса, между которыми размещался слой минеральной ваты.В нижней части между дном секции и дном термостата находились нагревательные элементы, изготовленные из нихромоЕых спиралей. Для конденсации паров по бокам, между стенками секции термостата установливали ребристые испарители холодильного агрегата.Для проведения серия экспериментов при одной и той же температуре воздуха в термостате смонтировано пять одинаковых секции, в которых поддерживалась определенная относительная влажность воздуха с помощью растворов серной кислоты различной концентрации.

В каждой секции установлен вентилятор, при помощи которого осуществлялось рециркуляция во.'.'.духэ через и -образные стеклянные труоки. в которых находились одновременно исследуемые навеетки

Pue. i°

і, - корпус термостата; 2-термоиетры -,

3. - Кочтджгн Ыи термометр; 4 -СЄ<ЦИЯ; 5і-ьенти лятор ; б - ростаор серной кислоты; ? - нмхромойоя спираль; 9-wc-паритв-яь х o^vOiLM л Ь мо го «згрегота.

Рис. 1 Принципиальная схе**<я проголеного и поперечного poi-реъа Эк-спери ментального стви-і_а лля опрел-елеимя poa * иовесцои йла госоА-ержани^.

Рис. 2 Рис. Ъ

-ды-

ТргХ МЧТерИ.ЧЯиИ. О.ТчКЛЯННЫ*- ТруПКИ СНН!'Л'М!Ы КраНаМИ. КОТОрНе : Л.*ЛК

рыв.-иитсн не) премя 1>.:.-'.1,.*'ИШЬ:ч)]ИЯ и открыпг-иптсн и ходр :жоие{)иМ'',))га,

ЧТО !!■ •ЧГ.П.ЧЯ.ПО ИОКЛШЧКТЬ КОН'ГНКТИрОНННИО ПЛОСОК С ВН*ШНОЙ Ор|>ДОИ. СО р.рОМЯ .ч;н«'ШИ15.-ШИЯ НМ ЯИ.ЧЛИТИ'МЖИК Ы'ОНХ.СТЕКЛЯННЫЙ и обрапны-'-Трупки СО^ДИ.ЧенЫ о ьокдухокодом иентилятора При ПОМОЩИ ГребеНКИ.На верхней части секции предусматривалось специальный проем е крышкой, чор-'з которое уитанаилиичетея стеклянная трубка с навеской. Прокладка об*?епечиьг1лн г^рмитизацию секций. Крышка с прокладкой закр-плялаеь о номошьм гайки.17-образная стекляная трубка позволяла иметь нар.естку с виде кубиков с характерным размером 12x1^x12 мм или меньше, или частицы другой геометрической Формы.

Результаты экспериментов для моркови и свеклы показаны на

рис.

Теоретические ^»работки.выполнение нами и имеющийся в литературе обширный материал по гигротермическому равновесию хранимой плодоовощной продукции позволяют создать компьютерный вариант справочника но этому вопросу,что облегчает расчет кинетики усушки. Созданная технология,программно-информационная и расчетные системы рассматриваются как инструмент поддержки специалиста по проектированию енощефруктохранклшн. при определении им термовлажностных характеристик при выборе холодиль ного оборудования.

Система содержит компьютерные программы апроксимации опытных' значений равновесного влагосодержания,получения кинетических функций 1 рода (обобщенная скорость сушки), 2 рода (обобщенное- влаге-соде ржание к 3 рода (обобщенная кривая сушки).

Разработанный программный продукт реализован при обработке экспериментальных данных кривым равновесия более 30 различных материалов .

В третьей главе проводятся теоретические результаты для построения изокин-линми одинаковой движущей силы массообмена в Н-2 диаграмме и экспериментального исследования хранения сельхозпродуктов и обобщение полученных данных.

Используя основы теории сорбции-десорбции покажем возможность построения изокин-линии одинаковой движущей сила массообмена -в Н-г диаграмме.

Используя работы С.И.Коновальцева, Г.Магтымова. можно показать. что поток массы испаряющийся жидкости записывается через ко-зффииент массоотдачи и движущую силу массолереноса Д В

-ах

:!ооЛсДНИЯ Может МЫТЬ :;;||!И1::Ц|:|;

В-%'И И") !и]

1111

г,'!'.* в • 6:фОМ^ТрИ’ 1*"*ОК*Л’ Д:»Ю1е11И“ 1*. КаМ*»ри . || С0) "Д:лВЛ.*ИМО II:I-

('ЫИп’Кпя парок влаги как Функция т'.-мт-ратуры, У •• отношение молярных

масс паров влаги и сухого воздуха.

К-«С ВИДНО ИЗ фИЗИЧОСКИХ ПреДсТЯВЛОНИЙ Об ИУМеЦиНИИ состояния рог;духа при о№>зиожи(»ании растительного сырья показать, что

Очевидно, что состояния хранимого сырья и состояния воздуха на входе хранилища различны и этим состоянием соответсвует различные значения равновесного влагосодержания. Из выражения для изотермы

Д|?СОрог11ти .Нянгклппа гтлучим-

Аналогично можно вычислить равновесное парциальное давление паров влаги равновесную молярную долю паров влаги,над поверхностью материала, находящего в месте выхода воздуха из хранилища.

Нельзя утвержать. что равновесная относительная влажность определяемая влагосодержанием и температурой материала в месте выхода воздуха из хранилища, равна максимальной влажности, которая мо-

жет быть достигнута воздухом на выходе, потому что вместо условий ис - чезновения движущей силы массообмена Р«=РЕ , Ум=Уе, 2.^= 2Е

соотьетстующее условие для относительной влажности имеет вид

следовало бы только при условии£м = ¿е- Становится очевидным.что общепринятая точка зрения о том.что в диаграмме Рам-зина геометрическое место точек.отвечающих тому состоянию воздуха на выходе из хранилищ.?! с котором исчезает движущая сила сушки и достигается максимально глубокое увлажнение воздуха является линейной ПОСТОЯННОЙ ОТНО<-*ИТ>\!1ЬН‘',Й влажности, неверно. Будем линию постоянной движущей силы м:.1С0000м--!1:». равной нулю, называть нулевой Иопкиной. Покажем ¡¡а одном нриморе (рно.Н. ■) положение в Н-2

-18-

«;!.-1Г|ПММ< • ЛК1ШИ I!'»"!" •.!!1!!"И •./•П!'*'ИТ'>ЛЫК>К ¡УСЫШ'ХГГК И :!•." '¡¡^Л :!Н!Л!

Н“!Н1И вакансий дли адсороции паров нл.-и’И. Иенольнуя ^ |;ыражинив Л .ян и.чотчрми .Чмнгмюра можно йаиисать

Очевидно, ЧТО .ПИНИИ ¿С = СОП^г1 Проходят ОЧИ»--! полного, так, что в одной и той же точке угол наклона проходящей через нее

леи ЙРОКЙНи".

С ростом степени паполнения эти линии смещаются вниз, а по мере увеличения влагосодержания они асимптотически стремятся к иго-термам, задаваемым уравнением:

при {.< £«, будут ограничены линией <$=1-

Таким образом очевидно, что предельное состояние воздуха, отвечающее нулевому потоку массы с объектом хранения растительного происхождения лежит не на линии У*=1 , а на изокине, положение которой определяется е том числе и константами в математической зависимости для изотерм адсорбции Лэнгмюра и БЭТ.

Нами совместно с Г.Магтымовым разработана программа для ПЭВМ построение Н-2 диаграмм влажного газа произвольного-состава, в которой наносится и линии нулевой движущей силы массооомена.

Опытная установка представляла собой гигротермостат на базе холодильника "Бирюса". Относительная влажность воздуха поддерживалась с помощью концентрированного раствора серной кислоты.налитой к плоскую стеклянную посуду,установленную V, нижней части холодильника. Циркуляция воздуха со скоростью 0,1 м/с внутри холодильника опеспечивалось малогабаритным вентилятором типа "Ветчрок". Образцы исследуемого материала (яблоки,дыня.морковь,гручки свекла,гранат> располагались на проволочных опорах. Измерение с помощью м-дь- константановых термопар е диаметром аяектрпдоь и,1 мм поля

линии =СОпь£ сольце угла наклона проходящей чер^:1 н»о "нуле-

I: =

О

{¿в)

При степени заполнена _ [зокины также, как изотермы,

т-’ми^ратур »жило <ю(»1хции !(''ка^ал наличие устанпнивинч'ося режима

■¡’-.-‘МП*'!1'1’У |!|М1 "t — i-i-i'C. рнауЛЬТаТМ ПОЛУГОДИЧНОГО

ЧКСП'Ч’ИМнНТа !1|1ИН'‘Д"МН lia рис. 5; •

Как »идно. и:; ст.'.g • ^ет'-стьенная убыль. например. орекли :•■••• i первые Д!«' недели 1'оставили luÆ. г. то время как предельные нормы при длительном хранении име»>т :-'нач>-ния и,?4. Очевидно, >: ран-и и-'

• •Д!1НИ,!НоГО ООраЗПа УI>М1НЧИСа>'Т ИОР-рХНООГЬ ПСПарОНИЯ И, СООТГ>.'ТС-TBVIJHO. КОЛ ИЧ<•(.•Tlü.i ИС-Î!-• tpИГ:»!<■*К*-*Я ВЛМГИ. Н'ГОрОЙ ПРИЧИНОЙ повышенной

испаряемости я.1;ла*ггоя отклсии-ни*» етноентнльной влажности от оптимальной. Аналогичны*» причини вызывают отклонение убили массы от нормативном для •-.*-е>: о)'.-1.чs--.нмх плодов и корнеплодов (рио.(? ) .

Для nnnpoKvmw.smî полудиких опытных данных и разработки спо-с-юн расчета усушки различного сочного сырья рассмотрим оолее с нашей точки мре.чия прогрессивный подход,чем предлагаемый В-Л-Жада-ном.

Согласно нашим sikcиериментальным и имеющимся г, литературе при длительном хранении сочного растительно сырья наблюдается кривы-обезвоживания . имеющие как ; период (период постоянной скорости обезвоживания! так и i | п-‘рисд. период подищей скорости ооезкохи вания) , то теку::ге изменение приведенного ллагсоодержания во времени записывают так

^d=-uSM (S7)

dt

где N - скорость усушки в начальный пеииод хранения.

T(w) - аппроксимирующая гави;:имость, описывающая изменение обоо шенной кривой скорости усушки.называемая кинетической функцией Г рода.

Кинетическая функция 1 рода представляется степенной зависимостью, так что , \

(10/

£(\лЛ ) \ Ы — Тл/кр ) -для второго периода

обезвоживания -для первого периода обезвоживания.

Скорость изменения приведенного (Vf-и$) влагосодержнния мат^

измене

Kw)

■î;i B"'Vi S#fW) '-° п":"гга,ша нИ to =_w

' К.рИ ¡'ИЧоСКИМ иЛЛГМсчДі'рЖ’ШИеМ Хр-'ШИМОГо сВІ! > І. VI іім:)|.!!‘..'ШІТ ВЛЛГ0СО ДсржаК!!-', ПО ДО.'ТИЖГНИИ КОТОрОГО :-<.ЧКіШЧ!1Ь.Ч(‘Т(.'Я П'ЧЧ’.ЫЙ период уоуи К!1. и' !!МЧІ1іі;і>-тСЯ ВТОр'ЧІ ік-риод. В рЧі'СМіТ!'!ІК-і'1МОЙ МОДЕЛИ не учити •!мліт линнмику усу гаки, что позволяет счит.чть критическое влагосо-держані:-* равным гигр*.юкопическому глаїЧ-іоодержаішіи . В общем случае справедливо соотношение \л/кр>№г.«¡корост:, усушки во втором периоде МОЖЄТ !:кть вычислена ПО формуле;

" = м$г£ м

Используя закономерности. характерные сообщенной кривой скорости обезвоживания можно показать, что для любого материала, сорбционные свойства которого описывается произвольной изотермой десорбции, скоростъ обезвоживания может быть вычислена по формуле:

п=ы-?(£Е^) (.8 0)

'иГ-ЪХр \

где ¿-(ги'-иГкр)'"кинетическая функция1рода, или обобщенная кривая скорости обезвоживания, причем

3:(^е^) = 1 при Ш~щ=0. (21)

1 пРи 0<аг-«Гр<ат-гЛр (гг)

Уравнением (З.й> выражается инвентарность формы кривой скорости обезвоживания с точность» до линейного преобразования при изменении температуры Тм и влагосодержания Кц парогазовой смеси вдали от поверхности хранимого сырья.

Тогда .

/ац-иг.г V/ _3-Й второго периода [а?)

рм=' м

VI ч-т£?(ъг-Ыг)

^ ' - для первого периода

где іиір-критическое влагосодержание материала, - положительный ПОКИР-ЛТелЬ степени Н.

К*к видим, такая форма сообщенная ¿'к^П’-риментальиых данных

т;„.г,угт *ч*’.ч*чти лини одной ммнирич'-ской кинсг-игт, м ик‘-н:и>

!!' ЧСазаТе.'Ш (''Г* ‘И*'!111 :1ТУ Величину ТёорпТНЧегКИ ВОЗМОЖНО ПЛЙТИ

ЛИШЬ ПО едноЙ КрИВОЙ СУШКИ, Характерной конкретному Материалу (О'.ЧП'Г, чюрм.- •, раамер и Г. II) По ПРОИЗВОЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ ООеЗВОВОЛИПа

ння.

<.Ор.Ч,:'ОТКа ПОЛУНИНЫХ кривых усиди достаточных для аппроксимации кинетики о помощыо р.-ц ч.-мотр1 чшого нише метола ЭВМ позволила установить СЛеДУШИ*-* •••¡НаЧ'-'НИЯ ДЛЯ ДЫНИ -0,^0, для свеклы - . для

полок !,?Ъ . груш - /,Й6. Л-пя расчета количества испаряющиеся влаги необходимо пошагово (Через сутки или несколько суток) по функции Г рода УСЫ) вычислять р(\л/) и, соответственно. текущее значение

ЪГ- ЬГр Ц W = & ■ Л ЪГо

В четвертой главе предлагается аналитический метод расчета потерь мере;-, основание здания и математическая модель динамики не паряюздихоя капель, извешанных в потоке газа, и кинетики их испарения.

Рассмотрим возможности определения теплопотерь (теплопрмто-ков) через пол в хранилищах сельхозпродукции.

При расчет* судем принимать, что хранилище имеет бесконечно большую длкму. что позволяет рассматривать двумерную задачу. Потеря тепла чероз основания хранилища происходит путем теплопроводности .

Задаче теплопроводности можно придать следующую математическую формулировку: Лана полуплоскость*^ О в которой необходимо найти решение эллиптического дифференциального уравнения Лапласа

Г?Л1Г

Полуплоскость а^О изобржает массив грунта, а граница этой полуплоскости, то есть прямая у=о , представляет собой поверхность

жает открыт;/?! поверхность грунта. В основании пола задано гранич-

удовлетворящие граничным условиям:

17=0 при Х<Н, «У = 0

I

пРц и ^>Ь.,у=о

грунта. Отрезок границы-И $ X £ К представляет собой иол хранилища шириной Ь. . а остальная часть граница Х<-& а Х>к и:.!обрн-

рвого рода, а нм открытой поверхности грунта в оощем гранично- условие третьего рода.

~'1Ь~

’'V'!-! ’.1 :•:!!рИМ*-/!МТс\ЛЫ10 ¡'" II-1111. Й ¡‘.аДаЧ-’ ОИІЮЛЯрНиЙ

й ко .ірИІШ.ЧТ. ППЛКі".-:; НнОПХОДИМО ПОМЕТИТЬ ¡1 Т>.‘ Т‘/ІКИ І’рїіНИЦЬ! >.чу:і '["■■рм'ти £1 = 0 (' к«юрдинатамиХ=-Ьи Х = К 1'Л'.4 хчканчир.аетсн

•ч*Це».чЧИ** Хї>:Іііи.': 11Ш-' И НЧЧИНЧ^ТСН Открытая !!01;'-:-’>:Н(К.-Т!. Грунта.

:-‘л.я«,іги,!>дюдоеронциальное уравнение Лчплскп. !• биполярных кч'-рл'.іііііЧ'.'-іХ имент такой вид. как в декартовых:

О {**)

Гд6-г ФТ1

РЧК происходит потому .ЧТО переходит ОТ Д"КЧрТОР!.!Х !Г)ОрДИНЧТ к «■■и:'''.'¡яч.чым и обратно является комфорт«.; от^ч>.а»т:г.*м.

Крн-.-ьая задача т*мнрь ааклычаетея в розыскании реи-ния аллин-г’/ч-'.'к-'го додф^'нииального уравнении Лчплг«;* удовлетворяющего граничным условиям:

у= о при 0^= ОТ, — СУО < 7Г о=> ,

— при р-=о,

У'-ТОЯ КОНФОРМНЫХ отображения совершенно Н.еНрИГОДСМ для решении

кг-аевых эадач с нормальными производными на гппницк области.

.. ' - <1су

!ЮСЛе некоторых ПреООраЗОВаНИЯ получим НОрмаЛЬНУЮ производную

съхг

т>у

сІг£-і <ЬУ

у=0 “ к Ы)

<г=о

и подетапогаї этого выражения в граничное условие третьего рода оно приобретает в преобразованном виде такую Формулу, как

осгг= -2—(2?)

Рассмотрим частный случай, когда коэффициент теплоотдачи на ■открытой поверхности грунта бесконечно велик и граничное условие тр-тьтго рода ьыраздается в граничное условие первого рода уже не содержащее нормальной производной. Такую ж-" форму граничное уело-яи1-* "'»хранит и по еле преобразования координат. и в результате полу-чч'-т 'я простая краевая задача. Решением улдиптич^ского дифференци-:и!? н‘!Г" уравнения Лапласа должно быт1. разыскано при граничных ус-л- 1?.пАУ.

'1Г=В при 0^=ЗГ > — оо<^ оо,

гг=о при(^=о, - < с*>

Таким ООрЯ^иМ. при граничных условиях первого род.н ПОСЛ.1 коп Формного отооцажепия и:; .-.адачи тг-плопроводнооти ч**рег массив грунта получается всего лки1. ; адача теплопроводности через плоскую

СГОНКУ, VI ее р^!!1ен!1‘л ВПОЛНе ОЧЕВИДНО:

6-

и 7Т

Из найденного решения получается плотность потока тепла на открытой поверхности гр\'нга:

=2§.®£| -1£ Ы)

£т-Лоу'1а=о зг 'оу 19=0 х хм^

Определяя поток тепла на единицу длины хранилища, теряемого через фундамент как:

" “ Ц. Саэ)

б=фс{х = ;^(^£

¡Г

к И

Однако граничное условие первого рода позволяет определить суммарное термическое сопротивление линий тока и теплоотдачи:

к=1ж(х1'^ + ^ (!зо)

где«*-коэффициент теплоотдачи на открытой поверхности грунта, так что плотность потока тока там приблизительно равна:

0_ 1^}ы0 _ лМб 1 (щ)

1 “ Ц ЗГА (Xя- Ю+а.?|Н зг хС^ГЖЕу-

Следовательно, погонный поток тепла на единицу длины хранилища теряемого черев пол, можно определить по формуле:

чШ* Ы)

4 шг~

ОГЛ

Этот интс-грнч имеет разные выражения. в зависимости от знака свободного члена стоящ»го »< знаменателе нодинтегральной функции. Хотя три ''-.’¡уммя I?'''■ '11 мг]п>''ан>;Ь Ц <^?) одноко практически важным

•.iB.Hvk-TCH уиЛ'Ч.ше:

> !L?l или (i — —------------- >0 Тогда

Jf d-

Q =Mef-

VXAtt VJIotn. - oL/»

ljr(^h-^') v/jfZTT - y/jfoCh -

полученное выражение позволяет ан-члитически рассчитывать потери (ИЛИ ТепЛОМрИТОКИ) ЧерСс.'. Грунт.

Нами совместно с Г.Магтымовым и С.И.Кон оиапьцевым рааработана математически модель динамики испаряющихся капель,взвеюанных в потоке гака.и кинетики их испарения.Наиболее практически важным является случай мелких капель,для которых справедлив предельный закон масооотдачи. ■

Хотя общий случай не поддается анализу можно рассмотреть различные частные случаи поставленной задачи. В том случае.когда можно принебречь силами аэродинамического сопротивления,неременные в нелинейном дифференциальном уравнении первого порядка разделяются, и получается такое решение: . .

r=(c~*£=r Ц-ъ^"(Н^Г)Тх CW)

Для случая, когда дифференциальное уравнение движения капли превращается в уравнение Стокса, связывающее скорость падения капли с ее радиусом: w = j, =Ш! (3S)

и зависимость радиуса капли от времени описывается следующим дифференциальным уравнением первого порядка:

g-vt&r&r™ (зс)

В котором разделяются переменные,так чт£ его можно проинтегрировать: Г ^

-fe ° п

В результате получается такое решение: —_ (^ г 'l

l'3i£ , ( ]

^ ~ ■ (>\д\

w=|-

Зная зависимость скорости падения капли от времени, путем интегри-сювсшия можно определить зависимость перемещения капли от времени:^_3л

Тогда молим получить •им-'и-т:. радиуса к--м>-11И.Н'| и •;г 11>,||"М(.,!Ц',МИЯ по iii.it*:

КаПЛИ УК' только пт

I

(И)

сч'.я;.;ыр..иот нач-альную массу капли с начальным радиусом, массу к:шли с «.* радиусом. В результата получается зависимость массы

Для случая переменной движущией силы массоотдачи и предельного закона массоотдачи в работе показано,что неравномерность массообме-на,обусловленная неравномерность поля скорости газа,вызывает снижение средней интенсивности масс!обмена, то есть роста гараритов технологической установки или рост расхода жидкости, необходимого для увлажнения газа в заданной степени. Позтому аэродинамическое совершенствование массообменной технологической установки является энер-го-и ресурсосберегающим мероприятием.

В пятой главе приводятся результаты испытания температурно-влажностного режима овещефруктохраяилкща.

Существующие в настоящее время экономические условия препяст-вуют получению конечных стоимостных эффектор, от внедрение разработанных положений.Поэтому проведенные испытания температурно-влажностного режима сушествущего хранилища (хранилище в Лебапском ведая те) дают возможность оценить достоверность предлогаемых уточнений расчета.

Измерение температуры в натурных условиях осуществлялось с помощью ртутных образцовых термометров и протарированными хромель- Копелевыми термопарами. В качестве вторичного прибора использовался потенциометр КПП-4.Точность измерения температуры при этом составила Д= О,^°С.

Относительная влажность воалуха измерялась при. помехи стационарно сухого и мокрого тер1,пм‘-',г;юр .

В ряде экспериментов И(.’[!' !."!.. -'.'¡вались суточные и недельные гиг-

3

Рис. 4.

•Линии постоянной Д.&ИЖУШ.еи Силы Сушки, разном йулю по Vpo & нению И2оГ«рМЫ ОАСОр&ЦЧЦ JlettrWMVOpQ .

Рис. 5

ft - МОрКОЬЬ. ус - Яблоки Во2>.

о - гранат /мтс/. ▼ - свекла ьоа.

• - грачат вод. ▼ - свекла /кл Г С

Ж - ЯЬЛОК« /мте/. D -ЛЫНЯ.

Неъшь массы плодов v «сориепло^о /7/»/ .длительном хроиеиии е> паровоз ¿.ушной и моАио>ии,ироьаннои го а о В CPejLe При *t •

Процесс охпа><л.€.нм9 я&лок 1°1 *

/¿>/ Ь гигротермостате при периолимеском БЗЬеш И вой НИ О Бр02>ЦО%.

flojkft отиосмтельчои ЬЛОЖЦОСТ Воздуха на вылове из оросител цои камеры,

] >1.1 Графы.

Vr'!.!.4!. М.'К'ГЫ !'''■»'!■; it.i.flMü.IX ! !.t Ü' u'lpeji t i!-!, на ЛаГЮр.ЧГОрННХ

аналитически* !¡“CaX путем Пе'рИОЛМЧ-СК'Л'О

Для определения потер!, пеон иолок, которьи • возникают вследствие дыхания.н различных точках штапеля для защиты от водяного пара быЛИ р'ГГЮЛолени инертные ПЛаСТМаСС О ВЫ' ' KÍ'НТеЙ!!- ‘, которые» наполнялись ;<л>330 кг продукции. Бес яалок точно определялся перед закладкой на хранение1 и после выгруеки из храни.^ща. Оказалось, что наибольшие потери teca составили У,21/..а наименьшие -L-I.50X.B среднем потери peca составили 7.38/L .Как видно,полученные значения превышают нормы убыли р. хранилищах.

К началу охлачедения относительная влажность составила 76%.; в первую неделю периода охлаждения она возросла до 78/,, а во вторую неделю-до 85%.К началу Фазы хранения влажность воздуха достигла 92%: после дальнейших 4 недель относительная влажность повысилась

до 93?. и посредством соответствующего кондиционирования в среднем поддерживалась на этом уровне до начала выгрузки хранилища.Эти величины были измерены у дверей холодильной камеры.Над штабелем относительная влажность колебалась в фасе хранения между 94 и 95Л.

Температурное поле по объему камер неравномерное.Единовременная разность температур по объему камер составляет (1,3-2,2) С .По еысотэ камеры перепад температур составляет (0,5-1,3) С.Температура воздуха по высоте камеры повышается (таблица 1.)

Средние результаты измерений температур воздуха в центре и у стенки (поверхности) контейнеров (все температуры положительны).

Размер шта бела(к-во контей-нероБ Положение контей. в штабеле Поверхность ш табеля Центр штабеля

°С іп • •с Л £ц °С іп, °С

1 ярус ■1,4/0 0/V0.5 0/70,3 1,55/1,65 0,9/0,95 0,45/0,6

I(7x3x5) 3 ярус 17/1,7 1,3/1,05 Ofi/qyo г,з/й,з 1,5/1,1 03/13

П (4x4x5! 5 ярус 1,9/1,4 1,05/1,15 0,85/0,34 5,8/;>1 1/1,5 OS/Oñ

П ! ¡5x4x4! 1 ярус 0/55/0У5 0p/0f?5 0,05/0,4 03/1,4 0,6/0,9 0,3/0,5

IV (5x5x5 J 3 ярус \?J 1,3 0,7/Q6 0,5/иу 3,1/^ 1/1,5 1,1 /0,9

4 ярус 1/1.35 05/1 Ч5/ф5 \ ,4/1,6 0,9/1 0,5/0,6

V (Онбхбi 1 ярус Oy/ty о;:5/ці 0,4 5/Q;/, 1,3/03 13/Q3 00/0,1

- '¿6-

У ! Г/>:Ух:<) ■ ярус ! / ! 1 иУ '0: < и: </0‘ '• г:;./1-1 1!'./ 1 1Ъ

■ ‘ «РУс К-'-я!-'. !' - Л И СИ'./' 11 ! / и:"'. К’./иРй

таг-л. 1 черк; д|. ул, лчни значения намеренных температур после воимояшых в гррисзд эксплуатации модернизаций р кондиционере.Последние связан!,: с опаданием оо.мен равномерного поля относительной влажности воздуха на выходе и:-ч оросительной камеры. При этом ерав • нивались два режима работы оросительной камеры: штатный и при двух включенных нижних рядах форсунок в первом по ходу воздуха стояке,

4 заглушенных нилних рядах форсунок ео втором но уходу стояке и изменении угла наклона двух верхних рядов форсунок.Сравнение результатов измерения относительной влажности воздуха приведены на рис. ц

('(СНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Взаимосвязанное целенаправленное осуществление поставленных задач позволило решить теоретические и экспериментально-теплотехнологические мероприятия по снижению потерь сельхозпродукции в овощефрукгохранилищах. имеющие важное народнохозяйственное значение .

2. Адаптирована теория адсорбции к процессам гигротермического равновесия оЕощей и фруктов,позволившая предложить новые способы обобщения экспериментальных данных по кривым сорбции,создать компьютерный банк данных по гигротермическому равновесию.

Я. Математическая модель динамики испаряющихся в оросительных камерах кондиционеров капель.отличающихся от ранее существующих учетом неравномерности массообмена и позволяющая выполнять качественные и количественные оценки влияния неравномерности скорости потока воздуха на интенеивноеить ингерального массообмена и габариты камер.

4. Разработаны метод построения линий постоянной движущей силы массообмена в Н-2 диаграммах.

5. Реализован алгоритм и создан лрограмный продукт для ПЭВМ,обеспечивающий автоматизированное построение Н-Н диаграмм для произвольных бинарных смесей.в том числе и для газорегулируемых овощефруктохранилищ и нанесение на них вновь предложенных линий* изокин;

6. Разработаны м^толы расчета кинетики усушки сочного растительного сырья ПО Рбоб!Д~Н:;ОП СКОРОСТИ И КИНеТйЧ.гСКИМ ХЭраКТерИСТИ-

К.'1М :Ч..'р: .1 .

. !!р' ЛЛ<>Ж"НЫ ■1!1:иП1!'Г!:,1>'''КИ'." М« •['< .«ДМ ра< ’Ч--'Г? I Т.-Ц.Цпт )'!•(' 1 ¡1 МУ'И

попритоко!; ч*грунт овощехранилищ.

!!■ ^умромьннленная и промышленная реализация разработанных м--;» '•чртггш: оыла ' *.*уя1* *'"гп.«**я.ч овеп^рруктохр-' ¡нилшца.х ..'1<>п.ч1!еко:-о в*!.

мн|<1!:Н!*К И.ДКГММК чМ-'ТЛЦМ’И И: <)}< Ж! К >

В I ,.<’!г-;.ЧУКЧ1Шл ДУПЛИКАЦИЯХ:

!. ‘‘.И. (,<,н’>ня.ям1»'.ч. Г. Мнгтнмо!:, В. Ниварклыч»«. Ь. X. Хулпйб>.-рпке1;

"ВЫГОр КрИТ-рИ^В 01П'ИМИ"НЦ!111 ТРрМОЕЛгйНОСТНЫл УСТНИГ^ОК" ЧчрДЖгЬ

• г ••::у г:.

[ .Магтимов, С.К.Коновалы»-в. К.Данилов, И.X.Худайборди«*» "С«лг'1М'!нн!<- еероциониых кривых материалов растительного нроисхожя'-нин". Тезисы докладов XXXIV научной конференции мр:х^осорско-преподавательского коллектива посияик-нкой !-ой годовщине политики образования Президента Туркменистана. Чырлжер ¡:П)4 г. С !07.

с\И.Коновальц«в. Г.Магтшов, Б.Х.Худайоерт>в "Кинетика уг-ут-'И ХГ*ННИМПГО В ОРОП^фруКТОХрЧНИЛИЩаХ сырья". Те?<!1 см докладе* ХХУ: V научн он конференции ярофессорско-Нр^ПОДаВаТС'ЛЬСКОГО ко.М‘-кти‘а мосвященной 1-ой годовщине политики ¡'Оразо&ания Г!р«-:-.ил*-'.чг*ч Туркменистана.Чарджев 1594 г.с 103-111.

4. о.й.Коновальцев.о.Порох,Б.X.Худайбердиев "К расчету тепломассообмена в смесительных теплообменниках". Тезисы докладов XXXIV научной конференции профессорского - преподавательского коллектива поевч^енной 1-ой годовщине политики образования Президента Туркменистана, чардке р. ;уу4 г.с. 1!;->114.

-кл-

Байхан Худайгулыевич Худайбердиевин. техники ылымларын кандидаты диен алымлык дерецесини алмак учин "Оба хо^алык внумлерини сак-ламаклыгын йылылык технологияларыны дерцемеклик ве процесслери хасапламаклыгьщ нетодларыны камиллешдирип они уланмаклык" диен темадан язан диссертациясынын

РЕФЕРАТЫ.

Ишде илкин^и гезек бак^а ве миве енумлеринде гигротермики децаграмлылык процесси учин адсорбция теориясы уйгунлашдырылды. Натериалларыц, сорбция згриси бовнча экспериыентал дер^евлерини умумылашдырмагы^ тазе усуллары берилди.

Бак^а ве гек енумлериниц гигротермики децаграмлылыгн ЭХМ-де (электрон хасаплайкы мавнн) бани геркезирлери дередилди.

Кондиционериц сувландырыр каиерасында сув дувмедоклеринин бугариак динамикасыныц математики модели ишленип дузулди.

Бак^а ве гек внумлерини сакланылян амбарларынын йылылык ба-лансына гирйэн дузуядлерини хасапламаклыгыц. аналитик методлары ве H-Z диаграммада изокина чызыгнны гурмаклыгыц методы берилди.