автореферат диссертации по энергетике, 05.14.08, диссертация на тему:Обоснование режимных параметров гелиосушки фруктов

ОД

АКАДЕМ И Я НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И АВТОМАТИКИ

На правах рукописи Юсупбеков Одилбек Надырбекович

ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГЕЛИОСУШКИ ФРУКТОВ

Специальность 05.i4.08— Преобразование возобновляемых

видов энергии и установок на их основе

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент-1994

Работа выполнена в Ташкентском институте инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства (ТИИИМСХ)

Научный руководитель: доктор технических иаук,

профессор УМАРОВ Г.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

старший научный сотрудник АВЕЗОВ P.P.

кандидат технических наук, доцент АЛИМБАЕВ А.У.

Ведущая организация: Ташкентский филиал Узбекского

научно-исследовательского института механизации и электрофикации сельского хозяйства

Защита диссертации состоится « » 1994 г.

в/^'час на заседании специализированного совета К 015.28.21 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Институте Энергетики и Автоматики Академии Наук Республики Узбекистан.

Адрес: 700143, г. Ташкент, Академгородок, Институт Энергетики и Автоматик« АН РУз.

Автореферат разослан < » 1994г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

С.Ф. Абдурахманова

АКТУАЛЬНдСТЬ ТЕМЫ Сельское хозяйство было и остается одним из главных секторов в экономике нашей республики. Оно обеспечивает население нашей страны всеми видами продуктов питания, в том числе Фруктами и овощами и продуктами их переработки. Среди них особое место занимают сухофрукты. Традиционно сушку Фруктов и овощей осуществляли еоз-душно-солнечным путем. Этому способствовало то, что пориод сушки совпадал с периодом наибольшего' поступления солнечной радиации. Однако, в связи с переходом на прошшшенную основу заготовки сухофруктов, данный метод не удовлетворяет требуемым условиям иэ-за таких недостатков как: длительность процесса, загрязнение продукта, большой объем ручного труда и т.д.

Эта недостатки могут быть устранены использованием сушилок с искусственным источником знеопш. Однако, данный метод не получил широкого распространения б осьовчом из-ва чрезмерного потребления . анергии н больших капитальных вложений. Так например, для производства 1 кг сушеного кишмиша расходуется около 1 кг дизельн то топлива. Отсюда бк-текае*. что максимальн1" использовать положительные стороны предыдущих методов позволяет применение гелиоустановок,

В настоящее время, несмотря на многочисленные исследования и разработки конструкции гелиооушилоа, нет действующи промышленных установок. прошедших усовершенствование, отсутствует возможность определения оптимальных вариантов нопользовагчя солнечной энергии для сушки Фруктов. нет возможности дать точные рекомендации, касаввдеся методов? и техник!! гелиосушки различных видов продукц: и, в условиях рыночной экономики.

Исходя из сказанного видно, что дальнейшие исследования следует направить на улучшение технологии процесса при упрощении и удешевлении конструкций гелпосусшлок, что позволит широко внедрить их в агропромышленном комплексе. Успешнее решение этой важной, но слошюй иауч-нп-тех:'лчэской проблемы немыслимо, без систематизации пестрого многообразия конструкция и способов /елиосугаки, существующих в настоящее время. .

. Исследования проводились а соответствии с планом НИР, выполняемых кафедрой "Теплотехника" в 1991-1993 годах по теме 5.3. "Разработать технологию и технические средства плодоовощных культур с использованием солнечной энергии".

ЦЕЛЬ Я. ЗАДАЧИ.РАБОТЫ Цель» исследований является разработка науч* но обоснованных' режимных параметров гелиосушки фруктов с целью оптимизации' этого процесса. •

Для достижения указанных целей необходимо было решить ряд научно-технических задач, а именно: ' ■'•.-;'

- разработка, создание й экспериментальное исследование режинннх характеристи;. опытного образца ВГШ вентилируемой гелиосущишюй пло--' чздки (установки)' / ■ .

- определена т&плофазичэских, спе^р^льных и радиационных харак-

-з-

твриогик наиболее распространенных видов сухофруктов:

- разработка математической модели гелиосушилок сельхозпродуктов, позволяющей оптимизировать их сеяшые и конструктивные параметры.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ В работе развита методология предшествующи исследователей и использована методы теории тепло- й массообмена, аэродинамики, математического анализа, те;.ииче?кой термодинамики. Эксперименты по определению конструктивных параметров и физико-механически> 'свойств высуживает'} продукции проводились по .ОСТ 70.80.11-74, а эиер-гетеческая опенка средств механизации - по ОСТ 70,2.2-73 "Экспериментальные исследования на лабораторных установках в макетных, образцах гелиос.увдок". Обработка- экспериментальных данных проводилась методами математической статистики с использованием персональной ЭВМ

НАУЧНАЯ "ОВИЗНА Научная новизна работы заключается - в том, что в ней впервые исследованы и установлены:

- тешкхгпзическне характеристики для видов плодов, дын» и винограда, наиболее распространенных в производстве сухофруктов;

- распределение объема пор по размерам для дыни'и винограда ггз-волягеие определить зависимость всасывающего потенциала от их влажности; '

- спектральная, ц теркорадиацкоиная характеристики дыни, эбрпкос-а и винограда;

■- критериальное зав; зиыости для. определения коэффициента солро-■ тиаде:-ш слоя абрикоса и дыни;

- разработка и идентнфшсация математическом модели гелиосушкн .сельхозпродуктов, ■ - позволяющей оптимизировать режимио-конструктивные параметры'геляосушилок;

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ .ИССЛЕДОВАНИЯ Достоверность полученных результатов основана на хорошем совпадении расчетных и экспериментальных данних при одинаковых ксходявдх параметрах, сравнения результатов расчетов с узвестньгщ решениями и получении последних из предложенных зависимостей при соответствующих дояушзнлях.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ'Практическая ценность работы заключается в тем, что в ней впервые разработана сборно-разборная тшти.т -руечая гелиосушлькая установка для солнечной сушки плодов и винограда, возводящая сократи.гь продолжительность процесса суш; в 2-3 раза по сравнению с 'естественным способом'.

Полученнные Данные по теплофйзиЧескии, терморадиациошш и аэродинамическим параметрам мсследуекых продуктов могут' быть также использованы при: . . '

- доставлении справочников по их сушка;

- разработке ч оптимизации рэмшногконструктивнь'х параметров установок по переработке и хранении парных продуктов; '

- разработке новых технолога^ комплексной переработки сельхозпродуктов. ,

ПРАКТИЧЕСКОЕ ВНЕИРЕНИЕ РАБОТЫ. Результаты работы были приняты за основу при создании опытного образца ВГСП общей площадью 360 мг. удельной производительностью 60 кг/м2 сезон.

Данная сушильная площадка в течении 2-х сезонов успешно эксплуа-тчруется в колхозе "Победа" Самаркандской области.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные положения диссертационной работа докладывались и обсуждаюсь на научно-производственных конференциях профессорско-преподавательского состава ТИИ'ЖХ (1331-1993 гг). каучно-прак-тическоЯ конференции "Сельскохозяйственная теплоэнергетика" (г.Севастополь. 1992г.). на республиканской научно-практической конференции "Использование солнечноЛ энергии в народном хозяйстве" (г,Ташкент, 1991г.).

ПУБЛИКАЦИИ По результатам исследований по теме диссертации опубликованы три работ I.

структура а овьем Р.ДБОТ диссертация состоят из введении, 4-х глав, вывеяв я списка использоеакисп литературы. Работа наложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков и 16 таблиц. Еш'июграфия включает 118 источников, из них 19 на иностранном яьыке,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТа

Во ввз^-зшги обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель, и задачи исследований, опредеяенк основные элементы научной ноеианы. исследований, которые выносятся ка зациту, и практическое значение работы.

й-лаваой главе 'приведем обзор основных способов тепловой сушки Фруктов, дан анализ основных принципов использования солнечной энергии, для сушки сельхозпродуктов, приветна классификация гэлиссушильных ус-"-тановок. базирующаяся на двух основных аспектах: -¡ехнологическом и конструктивном.

посвящена комплексному исследованию объектов сушки и элементов конструкции гелиоустановки,

Д-зна классификация сельхозпродуктов по их геометрической форме, и .виелнеП оболочке с учетом анатомического строения продукта и технологических требований к производству'конкретного вида сушеной продукции.' Исслодованы морфолоптокив характеристики каждой группы данной клас-спФахпцап с точки зрения процесса суш*. Исследования показали, что' ко'кица по сравнению с мякотью обладает болыгам потенциалом массопере-нсса, что способствует удержанию влага фруктами пи хранении в , свеке.ч .

виде. При нее," здованш гигроскопических свойств для анализа Форм связи влаги с материалом Рыли использованы тензоиетрический метод и вакуумная р.орбшмвиая установка. '.

Исследования гигроскопических свойств фруктов и дыни показали, что продогтательноо выдерживание их при больше .1 относительной влатаос-ти воздуха ведет, к развитию плесени на поверхности и брожению. Эти явления частично исключаются добавлением О. ООО! г сурьмы. Исследованию подвергались к;шшш черный, дыня, абрикос, яблоки. Был также сделан анализ экспериментальных данных по гигроскопическим свойствам некоторых сельхозпродуктов, полуденных различными авторами.

Достоверность результатов проверялась с помощью вакуумной сорбци-оиной установки. Для различных культур получены ..зотермы, имеющие Б-образиый вид (рис.1). По характеру изотер': сельхозпродуктов их мохшо отнести по классификации Брунауэра к.IV Типу. Наличие выпуклых участков связано с мякропорами. появляющимися в продуктах в результате капиллярной конлэнсации (при ^ * 85-90%). Иечопоры заполняются адсорбентом раньше, чем относительная влажность приблизится к 100%. Г результате этого на участке <р3 «= 85-90% появляется верхний, почти горизонтальный участок.

На основе сорбичочкых измерений по равнению Кельвина рассчитаны статистические интегральные функций рас тределения объема пор по размерам (рис.2). В качестве примера расчеты сделаны для дьми в виде зависимости ¥П0р-Иб*п0р>' из ""пер - объем пор, 6*П0р - эффективный радиус пор. Построена кривая зависимости всасывающего потенциала (<рг) от влажности материала (ф3) для абрикоса (рис.3). Сопоставление этих данных показывает, что разница доходит до 15*.

Кроме тйго.• проводились комплексные исследования основных тепло-физических свойств продуктов в зависимости от влажности, температуры й других факторов. В диссертации графически представлены результаты исследований (рис.4),, из которых следует, что для свежих продуктов при влажности порядка 75--ОЯ коэффициент температуропроводности, например, с возрастанием температуры увеличивается с (11.0-12.0)-10"® м2/с до (13.0-14. 0)-10"8 и2 /с и при температуре 65-70°С для вс°х продуктов достигает своего, максимума, а при дальнейшем увеличении температуры -уменьшается. Характер изменения коэффйпента температуропроводность для сухофруктов этих же видов продуктов .при влажности 2055 имеет аналогичный вид с максимумом в интервале 00-70°С (рис.3). следовательно, максимально допустимая температура.при сушке исследуемых продуктов не должна превышать 65-70°С.

Анализ зависимостей , коэффициентов теплопроводности и удельной тешюемк~ств показывает, что они косят линейный характер. В диссертации ..риведены табличные данные численных значений коэффициентов. уравнений прямой линии различных сельхозпродуктов.

Определены анэчишя коэффициента диффузии влаги, который как ¡г кш'йфициелт" Елагопроводности и термиградиентный коэффициент характеризует- риутреяний массопер'зилс влажных материалов. Зависимость корФФн-

цяента диффузии влаги от влажности носит слозкный характер. Вначале ;,о мере высушивания материала величина диффузии влаги почти не меняется, что объясняется удалением влаги в виде жидкости из макрокапилляров. Затем коэффициент диффузии увеличивается, что соответствует, по-видк-мому. дополнительному удалению осмотической влаги, Максимум его приходится на влажность 35", . что близко к гигроскопической влажности. В гигроскопической области движение влаги в виде жидкост". постепенно заменяется перемещением пара, что приводаг. ': уменьшению коэффициента диффузии.

Определены те;<яорадиационнье характеристики плодов и винограда с помощью метода двух приемников излучения. При этом мы ограничились только спектральными, отразкательнкми и г.ропускательными способностями. Для гтсго были использованы спектрофотометры СФ-4 и СФ-4А со специальны;-! приспособлениями для получения направленно полусферических характеристик из одного опыта, что дает возможность исключить ошибки, сопутствующие методам раздельного измерения коэффициентов отражения й. В диссертации приведены принципиальная схема и общий вид приспособления к СФ-'1' и СФ-4А для одновременного измерения ИХ. ТХ. Приведена также методика измерения КХ с помощью' одного прибора УФ-206 и график зависимости и ТХ от X для свежего винограда (кишмиша черного), персика, абрикоса, сливы, дыни (рис.8). Диапазон волн выбран в промежутке от 0.4 до 1,4. мкм.

В результате исследований выявлено, что величина пропускатальной способности для половинок плодов возрастает в области спектра 0,8-1,2 мкм, достигая максимального значения не белее 4-5%, при Х=0.9 мкм и Х--!,! мкм. Затем наблюдается уменьшение практически до нуля. Для абрикосов без косточки т«21,Эл при Х=0,35 мкм, для персику без косточки -при Xе1,1 мкм. Величина пропускательноП способности прессованной дыни в области спектра 0,4-0,6 мкм близка к. нулю, затем наблюдается возрастание до 18?; при Х«0,9 мкм. Пролускательная способность сушеного винограда в диапазоне 0,4-0,6 мни не превышает 3« и практически но меняемся. Область наибольшего при;/екания в диапазоне длин волн 0,7-1,4 мкм достигает при Х»1,1 мкм максимального значения, ' равного 59Й для кишмиша черного. 40/. для корадарпдхала. 23.28 для нимранга, 40:? для кишмиша белого (рис.7),

Сухофрукты о кес точки! обладают значительным отражением, достигая при л-о. мкм максимального значения ИХЫЭЖ для абрикоса, 38л для персика. 545; для сливы. Отражательная способность мякоти несколько ниже: ШЗО, 4% для абрикоса. Г<Х<32, для персика. Срезы мякоти яблока и груш также обладают значительным отражением НХ'=48> 155 для груда . при Х=о. £5 мкм и йХ«42,бй для яблока при Х-О.Э мкм. отражательная способность прессованной дыни «сколько низке и находится а пределах '-24%. Отражательная способность зугсеного виногмда кораджлнджал достигает. при Х-1.1 мкм, для кишмиша черного ВХ'ЭЯ, для кишмиша белого ¡¡'

2.8% - для нимранга, Пропускная способность бух1-! оболочки'винограда (кишмиша черного) не превышает и практически Ий изменяется. в. об-

ласт« спектра 0,7-1.4 мкм оболочка винограда пропускает излучение до 92%, то есть практически не затрагивает излучение, проникающее внутрь ягоды.

Для исследованных продуктов характерно возрастание спектральной сиосабиости о увеличением влагссодерханаг в области спектра 1,233 мкм, примем Солее замет..ое уменьшение наблюдается у винограда (примерно на 35-55; при увеличении влагосодержания от 20% до 78%)'. чем у персика (Прииаряо на 20-25% при увеличении вЛагосодержания от 22% до 81%).

Сроднеинтегральныэ коэффициента отражения И, пропускания Т и поглощения л для кишмиша черного, дыни, абрикоса (с косточкой) были рассчитаны по Формулам:

г:1 ч ■ п. • дх £гл. • тх ■ дх

Х2 X,

н ,, ----------------------- . Т ----------------------- ;

I Я ■ ДХ X ЛХ / АХ

X, X,

А = 1 - Я - Т

В диссертации приведены табличные данные этих расчетов.

Далее представлены зписиности интегральной отражательной способности Я от угла падения солнечных лучей. Показано, что с увеличением угла палений до 50° отражательная способность материалов изменяется нрчначигелсно на 3-4«. Увеличение угла падения до 80° приводит к резкому возрастанию отражательной способности 2,5-3 раза (рис. 8).

Оптимальные решим суш-; существенно зависят от аэродинамических характеристик материала, меняющихся в зависимости от формы продукта, корозности слоя, скоросги пронизывающей жидкости, влажности материала (через объемную усадку) и других факт.ров.

Изучение аэродинамических характеристик исследуемых материалов проводилось на экспериментальной установке. Были определены зависимости мэду критериями Рейнольдса (Ее) и коэффициентом сопротивления для ьипограда, абрикоса, дыни в слоях. Получены следующие функциональные зависимости коэффициента гидравлического сопротивления:

для абрикоса 4 - 4,6 • Не"0'26

для дыни 4 = г 8 • Яе'0-гг

Эти зависимости были установлены при расче ах полей давлений и скоростей

Г» третей глав? даны результаты исследоваь:,й процесса гелиосушки и пиле математической модели процесса в солнечных радиационных сушль-. пых veтa„opкax (СРСУ), расчета эффективных параметров переноса в виде ;>?о&щещюго дифферрчциального уравнения сохранения скалярной переменной и получения дискретного аналога обобщенного дифференциального урарирнкя в ендо вычислительного алгоритма и тепловых режимов гелиосу-таднюх уст норок, .

Разработана математическая модель тепломассообмена в СРСУ с вынужденной циркуляцией воздуха. Выбор дачной схемы обусловлен тем. что жа является наиболее общей среди других типов гелиосушилок и удовлетворяет по технологическим соображениям условиям сушки абсолютного эолышшства сельхозпродуктов. .

В теплообмене объектов сушки активную роль играют коротковолновая 1 длинноволновая доли поглощающей радиацп. Коротковолновая радиация составит: а а»ив

-------• й V

а г

поглощенная доля длинноволновой радиации в элементарном объеме ¡оставит:

<1 16' 4 Лв"

(-----------) <ЗУ

й " с1 X

Уравнение теплового баланса объектов сушки имеет следующий вид:

а

---- [ Ь, (ф,-С,р Р. + Фг • с,.р-Рг с3р- Р3) г) ] =

от

0^* <ц/ си/- :<(• Х-,' Х3' * - + <------ -------. + ------------------- Р13 ■ (1з"Ч ) +

07'. а2 ах X, *б3 -<•

Л 61! а с1ц

+--( Ц-Х'-"- ) *.....- ( ьд,'- — ) - 1,г Ег п

аг Й2 ах ёх

где:

X - коэффициент нропорционалыюсти; '. Х3' •• ^.[.фективнне коэишпентн теплопроводности и сухого

скелета и гиэду.ча; б,. 5л - характерный размер (радиус) объекта сушки и воздушного канала; 013 - удельная поверхность взаимного контакта; 1П - удельная теплота Фазового превращения; Егп - иитенсиьность сушки; <Р, объемная доля сухого скелета; (р;. - влага сухого скелета; фя -• воздух в порах. Для воздуха внутри ;лоя Фруктов тепловой баланс имеет вид: ;

с1р3г3 й \3 {Пэ .. _ . а сй3

-------- „_ ( „. .----РзЦз ) + — (-- — н

¿1т ах ср3 ах аг ср3 ах

+ --------------- • ------ - 13)

*53 + Хз * 61 а!Э

Для воздуха над слоем фрук'ов тепловой баланс имеет вид:

(Зрэц а х^* <пэ а х3* слг3

------= (--------рзихз1з ) ^----(---• — )

с] с <ЗХ Ср3 ах й2 Срз <эх

В диссертации приведены баланс массы пара в слое фруктов к над слоем фруктов, баланс импульса и баланс массы воздуха в слое фруктов и над ним.

Приведенные системы уравнении балансов не замкнуты, так как неизвестны величины Х3', Цз'. 0П*. Для замыкания данной системы нами были использованы дополнительные гипотезы, составляющие основу полуэмпирических теорий турбулентности, которые связывают турбулентную вязкость, диффузионный г тепловой поток с параметрами осреднения.

Показана -возможность использования двухпараметричной модели Г'.-Е) турбулентности для расчетов процессов переноса в системах с .распределенными'сопротивлениями. Основный является допущение о той, что свойства турбулентности можно адекватно охар; ктеризовать двумя величинами: К - кинетической энергией турбулентности и Е - скоростью ее диссмации в единице массы вещества. Они позволяют рассчитать значение коэффициента турбулентной вязкости по соотношению Колмогорова.

Концепция турС/лентной вязкости.замыкает уравнение переноса путем распространения гипотезы Sycc^Iнecкa на расчет корреляции пульсационных скоростей через градиенты осредненного поля. Тем самым исходная система уравнений замыкается. Таким образом, получена модель процесса сушки в СРСУ с вынужденной циркуляцией, которая дополняется теплоФизпческими характеристиками объектов сушки и элементеч конструкций гелиоустановок .

Нами получены выражения баланса других физических характеристик. Необходимых при описании многофазной и многокомпонентной среды с помощью уравнения, описывающего закон сохранения скалярной переменной. Представим выражение, описывающее в дифференциальной форме обобщенный ззкон сохранения скалярной переменной "Ф" в виде: <ЗФ

----+ <31V ( фи - ^гайФ ) » Бф

б*

где:' йФ

—---конвективная скорость движения субстанции Ф;

йх

- источник скаляра Ф;

П„, - коэффициент диффузии скаляра;

Фи - конвективный поток;

Г^гайф - д"ФФузионный поток.

Сделав преобразования, это уравнение можно змисать в виде: 6Ф

----- + с11У Ф1)* - Эф

сП

В диссертации в табличной форме приведены все составляющие оооО ценного дифференциального уравнения сохранения скалярной переменной а.'.я математической модели СРСУ.

Получен дискретны:! аналог обобщенного дифференциального уравнении ••«стодом контрольных объемов, разработанным с.Патанкарс к

п диссертации подробно приведен данный метод, показана типичная конфигурация кахкатноП сетки к размещением контрольных объемов и пока ззм границ контрольного объема.

В частности дискретшй аналог получен в виде;

ар = а. + аг + а3 + ер(0) &Х ДУ Д2 В общем виде система алгебраических конечно-разностных уравнении

дана в виде:

%

А» + S0

£ Ах - Sp

«спс

Для решения этоП системы использован итерационный алгоритм, реализованный в данной работе на базе известного метода Потанкара -Скол -динга и ряда его последующих модификаций.

Вычислительное моделирование исследуемых процессов проводилось по Программе "САГЫИР" (Система Автоматизации Поиска и Физического Исследования проектных решен»:'!). В диссертацп приведена вся архитектура "САП'ГИРА". Учитывая специфику работы гелиоустановок, получение аналитическим путем зависимостей, связывающих основные эксплуатационные параметры с конструктивными параметрами (зависимость температуры материала от длины СРСУ или от высоты сушильной камеры, степень увлажнения сушильного агента при его движении по проточкой части сушилки и др.), весьма затруднительно с достаточной для практики точностью. Поэтому наше исследование гелиосушилс.. выполнялось путем моделирования тепловых режимов на ЭВМ, тестовой проверкой с экспериментальными данными. Использовались те программа, которые позволяют решить задачи нахождения температуры материал-' и влагосодержания , сушильного агента при варьировании компоновки элементов, характеристик интенсивности солнечной радиации и параметров окружавшей среда, скорости воздуха (при вынужденней конвекции) и угла наклона гелиоустановки (при свободной конвекции)'.

В, четвертой, главе на основе решений математической модели и вычислительного моделирования, описзнных в предыдущей главе, осуществлено обоснование ре;кшшо-констр$'кцпонных параметров гелиосушкя. что позволило разработать вентилируемую гелиоз/шильную площадку (ВГС.П).

В процессе исследований была Выполнены два цикла расчетов на DEM Воспропзйода-'ють результатов обеспечивалась трьхИраткыМ повторением р^счетов в идентичных условиях.

Обработка полученных данных показала, что температчра материал по длине СРСУ существенно завис ?т от скоросч воздуха. Характер эти зависимостей для различных месяцев одинаков. При расчетах интенсив ностъ солнечной радиации к параметра окружающей среды были выбраны н основе определения многолетних испытании Погрешность данных с расчет ными составила 30-'5%, что объясняется влиянием случайных факторо (резкие порывы ветра, непредусмотренные измене: ия в интенсивности сол вечной радиации и т.д.) Наиболее приемлемой скорость» при прочих рав ных уолопнях явилась скорость и-1.Он/с в июле месяце достигает 70°С выше. т.е. превышает допустимый предел нагрева продуктов, при и=2п/ темпьратура материала ни?»"-, чем при 0»1. Ом/с. что сказывается на ни

тонсибности сушки. . .

С точки зрения эффективности сувки, наглядную картину представляет закономерность Дрп*-С (1,). Характер изменения Дрп подчинен сло'-чсч закономерности. На начальном участке происходит возрастание потенциал,' сушки, 'т.к. интенсивность сувкн пока небольшая, а воздух по ходу свое го движения ь;>гревается. Далее Дрп . досгт: ув своего максимума, начинает уменьшатся, хотя температура воздуха продолжает повышаться, однако. интенсивность суики продуктов также начинает повышаться и сушильный агент увлажняется. И, наконец, достигается такая длина '-.тгаиовки, после которой воздух становится насыщенным и дальше по ходу двикеши .потока процесс сушки практически прекращается. В нашем случае максимальная длина не более 25 м.

В поисках наиболее экономичных способов была разработана вентиляционная гелиосуымьная площадка (рис.9). Плошадка в плане имеет размеры 92x50м, на ней размешено 40 вентилируемых блоков (2), Б поперечном, относительно блоков, налрав знил в грунт уложен лгелезобетонный хело! (3). полость которого образует магистральный воздуховод. 3 келобе не .расстоянии 2,3м друг о,т- друга предусмотрены отверстия для подачи воздуха в сушильный блок. Подача воздуха осуществляется через оба ковш магистрального воздуховода двумя центробежными вентиляторами обще1, производительностью оОООО м3/ч.

Сушильный блок, линейные размеры которого указаны на схеме, представляет собой сборно-разборную конструкции. На расстоянии 1м дру! от друга вбиты металлические трубки (5) с внутренним диаметром 18м( так, что верхний конец выступает над уровнем грунта (рис.9) а,- Не 5мм, б. - на 25мм. Трубк" являются удерживающей основой для полиэтиленовой пленки (7). Высушиваемый продукт можно укладывать непосредственно на грунт или на мешковину, натянутую ка расстоянии 15мм от грунта. Несущей основой для мешковины служит сталькаг проволока, натянутая между трубками.

ПрпнШш действия системы заключается в следующем: нагрев высушиваемого продукта осуществляется солнечными лучами, паровоздушная смесь уэляется принудительной вентиляцией.

Вентилируемые гелиосушильные площадки представляют большой практический интерес, т.к. несколько уступая Г'СК по производительности.

они дешевле и поэтому более рентабельны. Качественные показатели готовой продукции при сушке на вентилируемых гелиосушильных площадках также высоки.

Вентиляторы соединены с магистральным воздуховодом, всасывающим по трубкам. Создание разряжения в полости гелиоблоков способствует хорошей герметизации системы и придает - ей доста-, j4Hy6 жесткость, способную противостоять внешним ветровым нагрузкам.

Kaie пссазали прозеденные лабораторно-производственные испытания по сушке плодов .. вииогр-да на ь.и: типах гелиос^етлок для индивидуального л бригадного использования, более экономичным считается ВГСП. Достоинствами данного, типа ге. locyir лок является простота конструкции, ер долговечность,пеоысокая -стоимость (з 3-4 раза дешевле по сравнению с остальными типами гелкосулильннх установок) универсальность - весной и осснью они могут быть использованы в парниковом хозяйстве.

Еще одна из-особенностей разработанное сушильной установки: она Фактически пошет быть использована для всех видов осушаемых фруктов и свечей. Поэтому сезонная продолжительность солнечной сушильной установки може- составлять 120-125 дней в году (с 15 июня по 20 октября). Проведенные в течение 1992-1Э93гг. эксперименты • з с,шке фруктов на открытом воздухе и в солнечной установке (ВГСП) показывают, что процентный выход сушеных фруктов при сушке в ВГСП на 5-7% больше, чем при су,.же на открытом воздухе. Кроме того, изделия, высушенные естественным способом, должны Сь'-ь подвергнуты заводской обработке, удельные расходы которых могут составлять 150-160 руб/iH.

При сушке на солнечной установке (ВГСП) заводской обработки не требуется, так как изделия не подвергаются воздействию насекомых, грязи, пыли и атмосферных осадков.

Некоторые сравнительные технико-экономические показатели ВГСП: головая ироизрчдительнооть рассчнтнва.тся по формуле Groa™n-e'F, где п-100 - продоляительнос'п- сезона сушки в днял,

Gr0Ä= ЮО-0, 5-170 » 8500 кг/год = 8,5 тн/го;г '

При производительность одной солнечной сушильной уитаьовки рабочей поверхностью 170м-- - 8.5тн/год потребность в устанс ках для производства сухофруктов в количестве ЮОтн. ^оставляет 11шт (1В"3 м2). Для обслуживания солнечной установки с рабочйй поверхность.) 1870мг требуется 1 нт,сд,, а для обработки сырья и укладки сухофруктов в объеме Ith. в день - 2. Таким образом, го„лчнзя потребность для обслуживания ЬГСП при производстве ЮОтн. ' сухофруктов в год составляет 300 человеке дней.

Кроме того, учитырзя. что процентный зыход продукции в солнечном варианте на 6% больше, чей в воздушно-солнечном з?оианте.

Расчетные удельные показатели для производства сухофруктов в количестве 100 тн. в естественном и солнечном вариантах приведены в таблице 1,

Отметим, что для производства 100 тн. сухофруктов требуете., 319 тн. сырья. Согласно подсчетам пг таблицам, экономия при использовании

ВГСГ) составляет 'по дачным 1992 г.):

Эвгсп = й Ч и«ст - Чс ) + п' С-1 =

= 100- (272.2-11.35)^0.06- 100 2 - 46170 руб/Г&Д

: ■аиг шиадтш

на с. ¿-о;:: ЗШ т/год с/.чо^уктсэ

Ctf-X-.cS су ИЛ'-!' Ё5Тла и-ГкО'Л^Ш ¿.".Л ЛГ.С'А^ЯТЗЛЬИОН ОСрЛЗсТЫ! СНОЫ п ьакл-и»»!;* ра'чеды, руС/1 од ли«» Эьргиштз - « с. г;т1 гс- ,..СЛ!Г Гё- ЛИОУСТЕ каики, влярткал" иисннич- отчлелв- КИЛ ц Пр. руО/1'ОЙ О^Р-ЬООТКЗ. Суи'ЛЬКЫК ¿•Г^КТОЗ р/б/год Ос^'.'; ¡•атрл- руб/Г затраты КЗ сугк/ рус/год

О'/КЩТьи1 гда.г №.13,4 - 16С0С0 ЕУЯМ,4 272,!

егсл ЗС0.0 вО 50 750 _ 4135 4:, £6

В ы воды

1. Разработаны научные основы методов расчета конструкций гелно-суцшок для наиболее распространенных сухофруктов плодов, дьль и винограда.

2. Дана классификация гелиосушльыл' установок, основанная на тгчнологическом и конструктивном признаках. Предложена классификации сельхозпродуктов по их геометрической {^рме и стр.-ктуре внешней оболочки, существенно влиявдеЛ ьа процесс ьлагообмена с окружащзй средой. При состазлиши данной классификации учитывалось анатомическое строение и технологические трИованид к производству конкретного вида рушеной продукции.

3. Эк.-аери^нчально ощ; здедеяы в лидказоне температур 40-во0 С теплофйзичеекке характеристики дыни, персика, а для винограда, яблока и абрикоса произведено их уточнение,

4. Получек« аксперим п .ды;ые данные по распределении объема пор ■ по размерам для да«; к винограда, что позволило рассчитать для данных

материалов, зависимость всасывающего потенциала от влажности.

5. Экспериментально получены спектральная и терморадиационная характеристики для дани, абрикоса и винограда, позволяющие определить

среднеинтегральные коэффициенты отражения, поглощения и пропускания ч зависимости от угла пздрния лучей.

6. Построена математическая молель гелиосушлки сельхозпродуктов, на основе которой произведена оптимизация технологических режимов и конструкции гелиосушилок.

7. На основе выполненных 'теоретических и .экспериментальных исследовании предлагается применение вентк "ЯЦионнС' гелисс>лильно.". площадки. котор;.л имеет более низкую себестоимость и более эффективно использует солнечную энергкк..

8. Испытания созданного опытного' образга сборно-разОорной вентилируемой площадки (установки) показали следующие ее преимущества-

по сравнению с воздушко-солнечнкм способом сушки:

- в 2-3 раза сокращается длительность процесса;

- улучш:етсг качество продукта п на 6-8% увеличивается его выход;

- уменьгаетсл доля ручного труда;

г.о сравнению и сушильными установками с искусственным источником энергии:

- око. о:-:::я оргяни^ского топлива;

по сравнению со стационарны?® гелиосушиг ныш установками:

- резко снижаются капитальные затраты, что позволяет окупить ВГСП за 1 сезон.

Основное содержание диссертант: изложено в следующих работах:

1. Укар.ш Г.Г., Юсулбеков О.Н., Одима Жан Де Дье. Тепломассообмен в процессах ^елносужи с естественной конвекцией. "Гелиотехника". 1992. N5, стр. 44-18. . •

2. Умаров Г.Г.. Ьотулевчч В.П., Юсупбеков О.Н. Особенности работы систем;, гэлиосушилка-тепловой насос. "Использование солнечной энергии в народном хоз йс-тве. Сб. научн. груд. Ташкент. 1991, 62 с.

Умаров Г.Г., Юснбеюв О.Н. Опыт эксплуатации овощефрукгосу-ши.пки. "Сельскохозяйственная теплоэнергетика". Сб.' эз.докл. науч.-прак. кокферен., г. Севастополь, 1932,' 28 с.

ЧЕВАЛ»РНИ ШИОКУРИШЧДА КУРИТИШНИНГ РЕ» ПАРАМЕТРЛАРИНИ ¿СОСЛАН)

ЮСЖЕКОВ. ОДИЛБЕК .ЩИРБЕКОВИЧ

Узбекистан Республикаеи Фанлар Академиясинпнг Энергетика ва Автоматика институти - Тошкент шзхри, 1994 П.

И Ш Н И Н Г Т А Ф С И Л И

, Нагкур ишда меваларшш куеш анергияси ердамида ишлайдиган курит-гичда куритиш караенн буйнча ндмшЪтадкикод гшаршшнг тахлиди еритнл-гай булкб. илмий изланш-чао гелиокуриткнчнииг сакарадарлпгинн ошириш максадида. комплекс тахлил асос-ида, хар-хил гелнокуриткичдарнинг иш жараенлари ! ;рнб чикилиб, шздй асссланган йурикноналзр яратпшга асос-ланган.

< Хозирги пайтда цлмиИ «злаиш асосида купгика галиокурпткичлар яратилган булиб, улар ишлаб чигаривда ивлатидм&ябди, бунга сябаб гели-окуриткнчларни шнлатни учуй аник иурикнима йуклигпдир. Шу са^абла, ку-еш энергикснда ншлайдиган мева г.урпткпчларни лрагиа учуй куйндаги цл-мий йурикномалар назарии ва амалин йихатдан асосл^лдн:

- технологии ва конструктив асосда гелиокуриткичлар класеифшслци яси ишлаб чикилди:

■ - кшшк хукалшс кахсулотларпнинг геометрии юоддорн ва тшш ко-биги куриниаи асосида ураб туьувчи мухнт силам намлпк алмаьншшии хи-собга олннган холда уларшшг классификациями нратилдл;

- тажриба-амалнит асосида -10- >0°С харорат ор.алпгп учуй к. налар • нинг иссиклкк физикавий, иесиклик иурий, спектг г» тавсияиемхиари кед-тирилган;

- гёлиокуритк.|Чларн:шг ; ркнм-конструкцнлсшш оптималлагтрш учун меваларни гелиокуритии жараеншшг математик модели ишлаб чикчлди;

- йигипуви,,1 шаиоллатиладиган гелиокуриткич яратилди. Унинг куйи-даги афзе.лликлари бор;

хаво-куеш куритиш усулига киеслацганда;

- куритиа карает! взкти 2-3 марта кискаради;

- куритилган мг.хсулот сифати яхиь.ланиб, 6-3% куп чикали;

- кул крхнати кискаради;

суаъий „осиклик нанбан би.пан ¡¡алайдпган куриткичллрга щюба-таи киееланганда: "

- ишлатидаднгац табиий енилги с-ффп камаадп;

г'чпш гйдагап гедио.чуриткичд&рга .чксбатан киьодангандэ:

- сьрф-харажатлар кескин каиаГшо,' яратилгеи йигнлугчп, шанола-тиладигач гелиокуриткичга кетган сарф-харакатни бир мавсум д^вокидя коплаш имконкн» Оепадк.

Ушбу нигидувчн •дамо..4а1'Иладнган гедиокуриткпчдан Фойднланилганда йиллик яктисодиП самара 48170 сумни (1992 йнл кархларида) таикил кила-ди. -

Feasibility study of operating conductions or fr^lt drying

. Odilbek Nodirbekovich Yusouptrkov

Institute oi power engineering and automatics of the Academy op Science r* the Republic of Uzbekistan. Tashkent, »994

C.0HEHTS

The work deals with the results of scientific researches on scientific-substantiated recommendations and technical solutions development for raising the solar energy uae effectiveness at desiccated fruits, vegetables, grapes production on tho basis of complex research of drying products, comparison research of different heliodryers and elements const» actions,. - at well as agricultural products ftellodrying process research.

Today in spite of numerous researches and development C hellodryers constructions there are no commercial planto, whlcn have been improved opportunity of solar energy use for fruits drying, there Is no opportunity to give n^ce recommendations, concerning different methods andtectmlques of heliodrying Of different types of products in the conditions of market economy.

Processing from the above:

- beliodryers' classificati n ir given, based on two main aspect": technological ard design;

- agecultural products' classification according to their geometrical form and exteri.al shell, influencing on th ; Jisture sxchange with environment is given;

- in temperature range 40-80°C the „hernial-physical s"?ctral and thermoradlational characteristics of mele.i, peach are experimentally determinated and for grapes, apples and apricot they were amended;

- mathematical model of agrecuPural .products hjllcdryers, solution of which has allowed to optimise, the operating-designing parameter of heliodryers was developed md Identified;

- ?ssemb]ing-desassembling ventilated area has been developed (VGSP); test shown the following advantag s in comparison with the air-solar methodsof drying;

- 2-3 times reduction of the process duration;

- quality improvement, of the product and 6-8% increase of it-output;

- manual labour share reduction, in comparison with the dryers with artificial source of energy;

с. кЧ- ----

—• . H

vi sfc

- vT -И h * í ¿ a.«г q ч à Si V, \ IIS

s

i} $

$ ®

в

is в

« J 11

ИД

«/ п

ft M

4 h s

О I i

« 5 I

й s g

0

1

V

\ - i 8 S ? ri 4 J » i,' ! ■'«§ 4 ? Iii' i» M l...... ч

.S

ь § $ *

* а

с, «

iS \t

«!

о SV о ч

■о

О

^ «Ci

«о £

и s

о.

—i-

А

'■о

I.

SLÜSlí.

» : i g

i»-- ■ • ti

«fi 'îi«

J i

^<5

so « £<<■>

а С ,. - О ^

Ö (/V

-H •4!

t JO

vâ

с в ^

«sfc

■r it

o- S if

g S

8

I*

fi

о *

а

г—у

Рис. 9. [Принципа а пони s слема ß ГС 7 • •

J - ôe/-i/7)u s!»/$ojo ; г - '¿esjcaónovu; i - *\es>e3ocenonNùJÛ od; У - on/3ppcfTi СУЯ; s - Me/)7Qj-/jtuvec/¿<je ß- каркас ;

7- Osyé'/л'о-;

S- npcd^/fm '

9- cev гюЛтсшна.

\ \ / шшмшшйМ