автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Моделирование нестационарных рабочих процессов в низкотемпературных системах

' Носковмеий ордена Ленина, ордена Октябрьской Революция п ордена Трудового Красного Знамени государственный технический университет имени Н. Э. Баумана

На правах рукописи УДК 621. 59 '

ШИШОВ Виктор Викторович

МОДЕЛИРОВАНИЕ. НЕСТАЦИОНАРНЫХ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМАХ

05. 04. 03 - Машины и аппараты холодильной и криогенной техники и систем кондиционирования

Научный доклад, обобщающий совокупность опубликованных работ, представленный на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете ш. Н.Э.Баумана.

Научный руководитель - - доктор технических наук,

. профессор А. Ы. Архаров

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор С. П. Горбачев - доктор технических наук, доцент Б. Т. Марияюк

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский

холодильный институт

Зажита диссертации состоится 24 марта 1994 года в 14й ° час. на заседании специализированного Совета К. 053.15. 07 в Московском государственном технической университете шт. Н. Э. Баумана ло адресу 107005, г. Москва, Лефортовская наб., д. I, корпус факультета "Энергомашиностроение".

Ваши отзывы в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по адресу: 107005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5.

Доклад разослан ^ февраля 1994 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ¡пл. Н. Э. Шумана

Ученый секретарь специализированного Совета,

кандидат технических наук, доцент Н- Козлов

Подписано к печати .Объем 1,0 печатный лист

Ткрая 100 экз. Заказ № Типография МГ'1У им. Н. Э. Баумана

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Представленная работа посвящена решешта задачи повышения эффективности низкотетаературннх систем с учетом влияния нестационарной теплопроводности.

Рассмотрены три характерных задачи нестационарной теплопроводности в технике низких температур: рабочий процесс в поршневом детандере; процесс криовоздействия на биоткань; процесс быстрого замораживания пищевых продуктов. Эти исследаваши выполнялись автором с 1970 г. по настоящее время.

Практический опыт использования поршневых детандеров показал, что при определенных условиях значение экспериментального и расчетного адиабатных КПД существенно отличаются друг от друга. В • связи с этим возникает необходимость теоретического обоснования возникновения дополнительных потерь холодопроизводитальности и, и частности, анализ ранее не исследованных потерь вследствие неравновесного теплообмена стенок цилиндра с рабочим газон.

Одной из наиболее важных проблем практической криомедицшм Снаряду с созданием высокоэффективных криомедицляских аппаратов ■ КИА) является прогнозирование температурного поля биоткани при ее локальном замораживании, поскольку по расположению изотермических поверхностей можно определить зону крионекроза патологических образований. Математическое решение задачи Стефана, при допущениях различной сложности, дает качественную картину происходящих процессов. Для получения результатов адекватных реальности предлагается использовать экспериментальные коэффициента полученные с помощью КНА.

Применение в пищевой промышленности морозильного оборудования интенсивного действия - скороморозильных аппаратов США) позволяет не только сократить потери сырья при переработке и хранении, но и лучше сохранить его первоначальные свойства. Одной из наиболее актуальных задач развития данного направления является математическое моделирование процесса замораживания пищевых продуктов, решение которой позволило осуществить улра&пешге технологическими процессами и создать высокоэффективные СНА.

Цель работы. Исходя из вышесказанного основной целью представленных исследований является создание перспективных конструктивных решений низкотемпературных систем.

Поставленная цель была достигнута с помощью современных методов и средств теоретического и экспериментального исследований.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель нестационарного теплообмена расширяющегося в поршневом детандере газа оо стенками цилиндра.

2. Предложена методика расчета термодинамических потерь при неравновесном теплообмене в цилиндре' газовой холодильной машины.

3. Разработана математическая модель процесса замораживания пищевых продуктов.

Практическая ценность и реализация.

Практическая значимость работы определяется результатами исследований, представленных в виде методик расчетов, схемных и конструктивных решений, и их инженерным применением.

В результате проведенных научных исследований и опытно-конструкторских разработок создан скороморозильный аппарат Я10-0АС, серийно выпускаемый на заводе "Удмуртремагропром". В МГТУ им. Н. Э. Баумана налажен выпуск криомедицинских автономных' приборов для нужд практической медицины. Результаты исследований используются в НПО "Криогенмаш" при проектировании поршневых детандеров.

Автор выносит на защиту:

1. Результаты теоретического исследования нестационарной теплопроводности при теплообмене в цилиндре низкотемпературных

газовых машин.

2. Результаты энтропийного анализа потерь, возникающих при неравновесном теплообмене. '

3. Математическую модель охлаждения и замораживания пншевых продуктов на" примере пельменя.

4. Результаты экспериментального исследования локального замораживания биотканей.

5. Схемные решения каскадной детандерной холодильной уста1 новки и ожижительного цикла.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Республиканской научной конференции "Повышение аффективноети процессов и оборудования холодильной и пищевой промышленности" С г. Ленинград, 19?1 г. 3, на Всесоюзной конференции по холоду С г. Ташкент, 197? г. на научно-техническом семинаре кафедры "Криогенная техника и кондиционирование" . ЫГТУ'им.Н. Э.Баумана. В полном объеме диссертация была обсуждена и одобрена на заседании кафедры с 1993 г).

Отруктура и объем работы. Диссертация состоит из трех глав,

заключения и списка основных публикаций по теме доклада из 10 наименований. Работа изложена на 16 страницах машинописного текста, включая ©'рисунков.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ и 3 рукописных отчета.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа состоит из трех частей, посвященных математическому моделированию, экспериментальному исследованию некоторых процес- • сов нестационарной теплопроводности и созданию опытных и промышленных образцов технологического оборудовании и внедрению их в .серийное производство.

I. Неравновесный внутренний теплообмен газа со стенками цилиндра

Раздел посвящен математическому моделированию процессов нестационарной теплопроводности в цилиндре поршневых детандеров и газовых холодильных машин (ГХЮ и энтропийному анализу тепловых потерь при неравновесном теплообмене в системе газ-стенка с целью улучшения .технически характеристик проектируемых" детандеров и ГШ ■

Процесс внутреннего теплообмена рабочего тела со стенками цилиндра протекает в непрерывно меняющейся физической обстановке. За цикл теплота, проходящая через стенку цилиндра, меняет свое направление и величину. Для оценки величины термодинамических потерь, обусловленных теплообменом при конечной разности температур, необходимо знать изменение температуры стенкй цилиндра и количество теплоты, проходящее через нее.

Таким образом, возникает необходимость в разработке математической модели, описывакщей процесс теплообмена расширяющегося газа со стенками цилиндра и позволяющей получить аналитическое решение, с помощью которого можно анализировать данный процесс по абсолютной и относительной величине этой потери в зависимости от исходных параметров детандера.

В качестве первого приближения примем косинусоидалкшй закон изменения температуры газа, находящегося в непосредственном соприкосновении со стенками цилиндра: Внешняя поверхность цилиндра теплоизолирована. Температура газа в начальный момент времени принимается равной Та.

Уравнение теплопроводности и краевые условия запишутся следующим образом • ■ '

j'TYb^J _ ^ Г z J -c) 7

^сГ L^??2 г J >

^ [ Tc~ rr^)1 , .

^L^BiSJ-Q t ИЗОЛЯЦИЯ J, = To

где Tc-Toi-TmcosCwO - температура газа; r, Ro и R - текущий, внутренний, и внешний радиусы цилиндра; « - коэффициент теплообмена на внутренней поверхности цилиндра; а - коэффициенты теплопроводности и температуропроводности; т - время; w - круговая частота. «, А, а. - ПрШГИМаЮТСЯ ПОСТОЯННЫМИ.

Решая задачу для случая установившихся температурных волн, получим

¿?= ^^¿OS fPc/Fv - rtj «

/т

1'де.

Ai'

причем р- к- п= тГТрОГ, в1- ео- критерий Био, рл-

~~ н*- критерий Предводителева, Ко= от /п* - число Фурье, луСа) » и К^с г>- функции Бесселя от чисто мнимого аргумента первого и второго рода соответствующего порядка и: ](_. записывается аналогично н^, только V 1 заменяется везде на >СГГ\

Определим температуру на зеркале, приняв р= I, тогда амплитудная и фазовая характеристики запишутся соответственно

Н , В}*

Молг4лцировавное число Био для стационарно-периодического

СОСТОЯНИЯ * = У |/ у

где с, г - удельная теплоемкость и плотность материала цилиндра.

Коэффициенты б, е и ч> - комбинация функций Кельвина от аргумента г- Ш.

При н—получаем- уравнение температуры на зеркале цилиндра с бесконечно толстыми стенками. После замены функций. Кельвина на их ассимптотические приближения, приходим к известному уравнению температуры на поверхности полуограниченного тела.

Анализ кривых амплитудной и фазовой характеристик на зеркале цилиндра с бесконечно толстыми стенками показывает, что при увеличении внутреннего диаметра они ассимптотичееки стремятся к значениям соответствующих характеристик полупространства. При внутреннем диаметре более 12ин их значения совпадают в пределах 5%. При уменьшении сквозного отверстия рассматриваемые характеристики уменьшаются и с увеличением кривизны стремятся к нулю.

Из основного уравнения можно также получить уравнение температуря па поверхности тонкой пластлш, ограниченной с одной стороны изоляцией. Сопоставление характеристик в этом случае приводит к выводу, что для цилиндров с тонкой стенкой Си Змм) температуру на поверхности можно рассчитать по уравнению тонкой пластины с изоляцией уЖо< 0,2.

Влияние «, а, у, с, м на амплитудную характеристику на поверхности тела четко видно яз упрощенной записи для полуограниченного тела при значениях 01*< КГ3(погрешность составляет менее

ш А**

Температура поверхности тела, участвующего в теплообмене, при квазистационарном состоянии следует за температурой среды с отставанием по фазе и с меньшей амплитудой

Скорость изменения удельного теплового потока

Количество тепла, проходящее через поверхность теплообмена за половину цикла

где г -площадь поверности теплообмена.

Для случая полуограниченного тела

Элементарное приращение энтропии в системе газ-стенка

Увеличение температуры за детандером в результате внутреннего неравновесного теплообмена *

•К'Шг- •» —•

. Потери холодопроизводительности

¿^¿Тг Г-0-^ ■

Производные (Ц)^,,,, х и (з^]РвЬ1 х следует вычислять с помощью диаграмм при давлении конца расширения.

На основании полученного решения был произведен энтропийный анализ потерь и построен график влияния внутреннего неравновеоно-го теплообмена на величину адиабатного КПД при разных средних температурах газа в цилиндре гелиевого детандера Срис. IX

Рассмотренная методика была одной из первых в этом направлении и. послужила основой для дальнейших исследований Житомирского И. С., Подольского А. Г. и др. ,

Расчеты, проведенные цо данной методике, позволили предложить два авторских свидетельства №364808 "Способ работы каскадной детандерной холодильной газовой машины" и К386220 "Установка для. сжижения газов", в которых для каскадного расширения газа 5 гелиевом цикле используют детандер с одним цилиндром и четырьмя попарно установленными клапанами, привод которых осуществляется кулачками от одного распределительного вала. Выбор соответствующих конструктивных материалов и температурных уровней расширения газа в детандере позволяет снизить дополнительные потери в детандере, обусловленные переносом тепла о верхнего температурного уровня на нижний и смешением в мертвом объеме цилиндра. Работа каскадной детандерной холодильногазовой иашши показана на рис. 2.

Следует отметить, что потери от неравновесного теплообмена, присущие другим ГХМ (например, работающим со циклу Гиф$орда-Мак-Нагона), также могут быть раочитаны по вышеизложенной методике.

2. ■ Локальное замораживание биоткани, разработ:са л исследование оборудования для криохирургии

Раздел посвящен исследовании процессов теплопроводности при. локальной замораииватга биотканей и создания) эффективных Ш.1А.

Криодеструкция зависит от скорости охлаждения Сот температуря тела до температуры кристаллизации раствора), внеклеточной кристаллизации и связанной с ней дегитратациел клеток, внутриклеточной кристаллизации и рекристаллизации. Все эти процессы изучены еще не достаточно хорошо, также гак п механизм внутреклеточпнх пзкененпЗ. Ряд авторов: Будрпк В. В., Никулин Е. II, Антонов А. Н., . Резяяцкий В. Г. предлагали разллчшз истоды решения этой задачи, однако единого подхода к ее решению не существует.

При прикосновении -наконечника крпозонла к живой ткали и подаче к иену хладагента, сразу ге начинается образование фронта замерзания ткани. Трудности заключаются в определении глубины прснерзаппя п ожидаемого количества поврежденных'клеток в ткани, которое существенно зависит от скорости охлаждения.

Иатематнчески задачу можно описать системой уравнений:

о;***«*);

На граница раздела фаз

где те,- скорость передвижения крови, са- теплоемкость крови, ср- теплоемкость ткани, р - плотность ткани, Та- температура артериальной крови, скорость образования метаболического тепла, 2 - координата поверхности образования кристаллов. Индекс "т" относится к твердой фазе, "л" - еще не затвердевшей, условно говоря "жидкой".

Представленная задача Стефана для лекального промерзания полуограниченного тела далека от адекватной математической подели процесса ввиду существенного изменения теплофиэических параметров биоткани Св зависимости пе только от температуры,но и состояния), переменности тешгапрктска кровообращением, а также неопределенности скорости образования метаболической теплоты. Поэтому получить решение, опиенвакгцее количественно данный процесс крайне трудпе.

Существует несколько методов прогнозирования эффекта крио-воздействия СКупер и Трезек, США; Камини, Дель-Джудшп, Италия и др. ). Все они, как правильно отмечают авторы, не дают практически приемлемых результатов. На наш взгляд это связано с тем, что математические методй, использующие теоретические модели биологической ткани, дают лишь качественную картину процесса замораживания. В этом случае характеристики разрушения оцениваются по размерам изотермической,поверхности, ограничивающей зону разрушения.

Теоретически принято считать дая "критической" температуры (температура зоны криодеструкции) значение ТКР=-2(fO (253Ю. В действительности TK(S в зависимости от типа ткани варьируется в пределах СО...- 35)ü С. Поэтому для оценок процессов замораживания на практике пользуются экпериментальшдаи зависимостями.

Экспериментальное исследования криовоздействия на различные биоткани позволяют более точно прогнозировать его результаты в клинической медицине и дают возможность разработки и управления индивидуальными режимами локальпого замораживания.

Для осуществления криовоздействия разработаны различные типы КМА со сменными наконечниками как автономные, так и стационар-ше. Разработаны индивидуальные наконечники под конкретные опухоли с плошалыо контакта более 10 смг (например, для криодеструкции гемангиомы ребенка). Установлено, что "во избежание прилипания наконечника к ткани его температура должна быть ниже -IO(fC (1?ЗЮ.

На кафедре "Криогеннкя техника и кондиционирование" МГТУ им. Н. 8. Баумана НМА разрабатываются с 19?3 г. Были созданы универсальный стационарный KMÁ со сменными наконечниками, питаемый от сосуда А ОД-16, (дот кафедры легочной хирургии ВНИШС и ЭХ), автономные НМА со сменными наконечниками (для ВНЦХ, Института акушерства и гинекологии, больницы Ж13'г. Москвы, Института сердечно' сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева, НИИ глазных болезнен им. Гельыгольца и поликлиники-ЫГТУ да. Н. 3. Бауманах

Совместно с ВНЦХ был разработан и создан автономный КМА для энлобронхиальной криохирургии (рис. 6Х Между стенками сосуда I и кожуха 2- вакуумная теплоизоляция, зонд 3 также имеет -вакуумную изоляцию. Температура наружного кожуха не понижается ниже 10°С • (263КХ Размер« зонда определяются размерами бронхоекопа Фриделя и позволяют производить криовоздействие на .любой участок трахеи и главных бронхов и осуществлять при этом наблюдение за ходом операции и иокуоотвенную вентиляцшо легких через кольцевой зазор ме-

жду криозондоыи бронхоскопон. Зонд имеет набор сменных рабочих наконечников 5 различных конфигураций.'

Подача жидкого азота к рабочему наконечнику 5 осуществляется за счет повышения давления паров азота над зеркалом жидкости посредством клапана 8. Холодопроизводительность ЮЗА 10Вт, продолжительность непрерывной работы Тмин.

При создании КМА необходимо стремится к повышению их а|фек-тивности за счет увеличения скорости охлаждения рабочего наконечника и уменьшения разности температур между хладагентом и рабочей поверхностью наконечника, развивая поверхность теплообмена, применяя пористые, сыпучие и волокнистые материалы и т. д.

Расширение областей применения КМА требует создания новых конструкций, совершенствования уже существующих с учетом топогра-фоанатомнческих особенностей зон воздействия, достижения оптимальных режимов лечения, а также локализации зоны воздействия.

3. Математическое моделирование процесса замораживания пищевых продуктов

Раздел посвящен математическому 'моделированию процессов нестационарной теплопроводности при замораживании пищевых продуктов в воздушных СНА, на примере пельменя.

При разработке скороморозильных аппаратов важно определить вреда образования затвердевшей (замерзшей) наружной оболочки пельменя толщиной С2.., 3)мы в зависимости от скоростей транспорте)« и охлаждающего воздуха, температуры в камере, поскольку от этого зависят основные габаритные размеры СМА. Ряд авторов, например -Мизерницкий И. Н., пытались решить ату задачу, применяя метод конечных элементов, однако удовлетворительного соотвек-ткая с это периментом ими не получено.

Решение задачи замораживания пелшеня в строгой матеидтичь окон постановке трудоемко. Поэтому целесообразно умечьвшть и-р ность математической модели до одномерной, исяияьзул аипро^чша цию пельменя шаром, имеющим ту же насоу и состав (ьяуурчшшй из фарша окружен оболочкой из теста). Ноаффипиент Тбапэупят со стороны окружающей среды принимается постоянный.

Уравнение охлаждения шара л последующим затверяекгнкем «яг-ет вид:

=у- 'Ь- > :

(т &.--Ы

э-х

СсР) ^^X-^/x^l^); ОйХ<2 у

где Т=ТСт;х>- температура шара при времени т в точке с радиусом хаю;д ]; Е - наружный радиус шара; с, р, * - теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности шара в данной точке, соотве-. тственно; ь - теплота затвердевания; г - координата границы затвердевавши; индекс "т" относится к твердой фазе, "ас"- еще не затвердевшей, условно говоря, "жидкой".

Система уравнений С1) дополняется начальным условием

Г|тьв-7оо ' С2)

а также граничными условиями

. , ■ ' сзз

Х--> о S>>C у

С.43

где TF - температура окружающей среды в холодильной камере.

Для получения приемлемого решения целесообразно использовать численный метод нахождения результата на основе конечно-past-ностннх схем. Для решения уравнения теплопроводности данным метолом для задачи с фазовым переходом вводят понятие сосредоточенной тешгоэмкооти.

Тогда систему уравнений CD можно преобразовать в уравнение теплопроводности, используя введенную величину теплоемкости с:

Следует отметить', что величшш с, р, л зависят ,не только от температуры Т, но и от координаты х с точки зрения различения фа-хяа и тестовой оболочки. Для решения уравнения С5) используется чисто неявная конечно-разностная схема.

Вычисления производились для пельменя кассой Ы=0, 012кг, текшего вид половины сплюснутого аялипсонда с ориентировочными pj змерами: 44х1й* 22мм, толщиной тестовой оболочки I, Вмм, с начальной температурой То=20°С (29ЭЮ и помещенного в холодильную ка-' меру температурой TF=-33°C С240Ю. Температура затвердевания

".-'.оь

т ..

-'.:"С .(27 L'KJ. Теплота затвердевания 1,-80Кта/кг. Тепло-Ер-'! >znc?rt- и теплоемкость компонентов пельменя дрииймалиоь пере-

ценными от температуры. Плотность фарша Оф= 990кг/мэ, тестовой оболочки р т= 1200гсг/нэ. ,

"Временная зависимость глубины промерзания рассматриваемого ша^а при различных значениях коэффициента теплоотдачи, полученная расчетным путем и имеющиеся экспериментальные данные для реального пельменя существенно не совпадают.

Были проведены расчеты затвердевания бесконечной пластины толщиной, равной высоте пельменя (22мм), имеющей аналогичные теп-лофизические свойства, что и ранее рассматриваемое шаровое тело. Уравнение теплопроводности для бесконечной пластины

с начальным условием (23 и граничным (4). Граничное условие (3) принимает вид ,

го*!

Результаты расчетов представлены на рис. 3, где изображены временные зависимости глубины промерзания при различных значениях коэффициента теплоотдачи. Данные зависимости имеют более близкий к линейному вид и меныпий угол наклона к оси абсцисс при одинаковых коэффициентах теплоотдачи и лучше совпадают с имеющимися' экспериментальными Данными, чем для шара конечных размеров.

При рассмотрении физической модели замораживания пельменя не учитывался процесс вымораживания влаги, находящейся в пельмене, Г( 0,?. ..1,5)% от массы]. Поскольку температура замерзания воды- выше криоскошгческой температур! пельменя, то динамику процесса замораживания можно представить следующим образом. При охлаждении пельменя от начальной температуры до СРС происходят обычные процессы, характеризующееся механизмом теплопроводности внутри пельменя и теплоотдачи на поверхности, определяемой разность-температур между поверхностью пельменя и окружающей средой. При достижении значения температуры 0°(! на поверхности пельменя начинается процесс затвердевания влаги, находящейся в па измене, с образованием ледяной корочки. Поскольку теплота затвердевания волн составляет существенную величину ; . . ?1 льдообразо-

вание происходит за довольно короткое время т = ( 15... бШеек., то механизм теплопередачи отличается от прежнего. Основным является процесс льдообразования, характеризующийся не коэффициентом теплоотдачи, а удельным тепловым потоком а.* не зави-

оящии от разности температур между поверхностью пельменя и окружающей средой,' . ' • .~

Были произведены численные расчеты процесса замораживания пельменя с учетом влияния вымерзания влаги по модели бесконечной пластины при значениях влагопотери п=0,7% и 1,6% и времени вымерзания влаги * = 15,30,60 сек. Результаты расчетов приведены на рис.4, где получено хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных.

В НПО "Агрохолодпром" с участием автора разработан малогабаритный унифицированный СМА марки ЯГО-GAC, Срис. & ) для замораживания мелкоштучных продуктов. Аппарат поставлен на серийное производство и в настоящеё время эксплуатируются на мясоперерабатывающих предприятиях отрой* СНГ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

Г. Создана математическая модель и аналитически решена за-• aria нестационарного теплообмена расширяющегося в поршневом дета-нлгре газа со стенками цилиндра, определены условия предельных переходом от модели цилиндра к бесконечной пластине или полуогра-птеннону телу.

2. На основании полученного решения сделан энтропийный анализ возникающей при этом потери и ее влияние на адиабатный КПД

¡vгашиша. Предложенная модель расчета применима и для анализа потерь от нестационарного теплообмена в других типах ^ХЫ.

3. На основе проведенных исследований предложены новые схе-щ кпг.ь-шшх детандерных установок и ожижителышх циклов.

4. Сделан анализ различных математических моделей и их ре-М'.-шьч для задачи локального замораживания биотканей, который по-'к, что вследствие большого разброса экспериментальных данных но теплофнзическим свойствам и процессам в биологических организма-; эти модели отражают лишь качественную картину процесса. Для ü) .1ктнч!-скои оцеыки результатов замораживания необходимо пользоваться 'чшерименталышми завиоиностями.

¡>. 'Лаура ботанн принципы построения КМА, созданы эксперимента üíKü'; u oinmrje обрезан стационарных и автономных КМА, нашедшие ¡í.i¡i'0¡¡:>'} применение в различных медицинских учреждениях.

■ г.. Со.; та клена математическая модель и численно решена зада--■i i i' ni-/forигам>и пельменя в ША, давшая хорошее совпадение с акс-¡-¡мп' 'Л i ними дазншя. На сеноганпи пслукипш решений можно

осуществить оптимизацию (SiА, а такке использовать данный математический аппарат н дня расчетов замораживания других мелкоштучных пищевых изделий.

7. Спроектированы и серийно производятся воздушные С'МА, работающие на многих предприятиях пищевой промышленности (ИГ.

Оодовяое содержание диссертационной работы изложено в следующих работах:

1. А. с.№243636 (СССР). Бесклапанный поршневой детандер. /'A. М. Архаров, Г. И. Вороши, В. В.Шишов //ЕМ. -1969. -№17.

2. Шишов В. В., Архаров A.M. Поток тепла через поверхность при периодическом изменении температуры среды //Известия ВУЗов. Наыяяостроение. -1970. -№12. -С. 76-78.

3. Архаров А.Н., Шишов В. В. Анализ температурного поля теплоизолированного полого цилиндра при- теплообмене яа внутренней поверхности //Известия ВУЗов. Машиностроение. -1971. -М. -С. 124127.

4. А. с. №364808 (СССР). .Способ работы каскадной детандеряой холодил ьяо-газовой ыашшщ. /А. М.Архаров, 0. А. Алентьева, В. В.Шишов; //БИ. -1973. ~№5.

5. А. с.№386220 (СССР). Установка дал стаявши газов. /A.M. Архаров, 0.А.Алентьева, В.П.Беляков, В. В. Шишов,//ЕИ. -1973. -№26.

6. Архаров A.M., Алентьева O.A., Шишов В. В. Универсальный криоинструмент //Труды МВТУ. -1976. -Вып. 239. -С. 57-58.

7. А. с. №1062482 (СССР). Аппарат для заиораашвания мелкошту-чннх изделий. _ /И. И. Судзиловский, В. В. Шишов и др. //Ей. -1984. -№4.

8. Создание аппаратуры, исследование процессов и внедрение в клиническую практику комплекса средств для криохирургических операций: Отчет по теме Э4-1/81 /МВТУ, Рук. А.М.Архаров. ГРДО1826057889, инв.ЙФ22341. -И., 1985. -157 о.

9. Скороморозильный аппарат /И. И. Судзиловский, В. В. Макаров, В. В. Шишов п др. //АгроНИЙТШЙШШ. Холодильная промышленность и транспорт. -1987. -№5. -С. 4-6. ' ■

10. йишов В. В. , Лавров H.A. Математическое иоделирсвашю процесса замораживания пищевых' продуктов //Вестник МГТУ. Малино-строенпе. -1993 -№3. -С. 124-130. '

15

20

50

50

100

Рис. I. Влияние внутреннего неравновесного теплообмена на величину адиабатного КПД при разных средних температурах газа в цилиндре гелиевого детандера: диаметр цилиндра детандера 42 мм; ход поршня &0мм; № 31,41 с"; Рвх= 2,45 МПа; РвЬ1к= О, I МПа. Материал стенок цилиндра - сталь 1Х18Н9Т

Рн.-. 2. Способ работы камсадной детаилерной ГХМ

!- ■ компрессор: 2,8,9- теплообменники; 5- рабочий объем детандера;

•I,II, клапаны детандера-, 14- холодильная камера .

т , ММ--1-г

О 4 а 12 16 20- т.МШЬ

Рис.3. Зависимость глубины промерзания бесконечной пластцны толщиной 22 ни от времени при различных значениях коэффициента теплоотдачи

Рис. 4. Зависимость глубины промерзания бесконечной шии/гк^ы толщиной 2Й им от времени ¿гра различных значениях ькнерзакпл влаги и времени вымерзания

1...4- л- 1,5%; 5- 1%; 6,?- 0,7%; I- 10с; 2,-?- 15е; 3,е>- 60.; 4,5- 30с

щий, 3~ устройство для ыойкн лен>ц, 4- рака, Ь- лоток, 6- возду- _ хоохладитель, ?-'диффузор, 8- воздуховод, 9- изоляций

Г'ио. 6. Автс.номннй КМА

I- осо.ул. 2- кожух, 3- зонд, 4- адсорбент, 5- наконечник, в- рт'ллга, ?- трубка, 8- клапан, 9- горловина