автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Повышение эффективности систем воздухораспределения сушильных камер для сырокопченых колбас

На правах рукописи

КИКОЯН ЭДУАРД ГЕНРИХОВИЧ

• рГ6 од

2 8 Щр 2303

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ СУШИЛЬНЫХ КАМЕР ДЛЯ СЫРОКОПЧЕНЫХ КОЛБАС

СпециальностыОб.18.12 - процессы и аппараты пищевых производств

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000

Работа выполнена во Всероссийском . научно-исследовательском институте мясной промышленности.

Научные руководители: кандидат технических наук,

профессор Малова Н.Д.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Суханова С.И.

Официальные оппоненты: Академик РАСХН, доктор

технических наук, профессор Ивашов В.И.

кандидат технических наук, доцент Гоголин В.А.

Ведущее предприятие: ЗАО "Партнер - Ф", г.Москва

Защита диссертации состоится " $ О " 2000 года £

часов на заседании диссертационного совета Д 020.62.01 пр* Всероссийском научно-исследовательском институте мясно* промышленности (ВНИИМП) по адресу: 109316, г. Москва ул. Талалихина, 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, с.н,с. А.Н.Захаров

ОПЬ-^-Пи О

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Сушильные камеры для сырокопченых колбас характеризуются повышенными энергозатратами на тепло-влажностнуго обработку воздуха и его циркуляцию в рабочей зоне камер. Для уменьшения энергозатрат и создания более равномерных условий сушки продукта необходимо совершенствовать системы кондиционирования и распределения воздуха в рабочей зоне сушильных камер. Данная работа посвящена проблеме совершенствования систем воздухораспределения, а именно совершенствования способа и техники распределения воздуха в сушильных камерах для сырокопченых колбас.

Цель работы. Целью работы является разработка системы воздухораспределения для сушильных камер сырокопченых колбас, более эффективной по энергозатратам по сравнению с действующими системами при обеспечении равномерных условий сушки продукта.

Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

1. выполнить анализ действующих систем воздухораспределения и определить систему, характеризующуюся наименьшими энергозатратами;

2. разработать систему воздухораспределения более эффективную по энергозатратам по сравнению с действующей системой;

3. разработать техническое решение предлагаемой системы воздухораспределения и методику расчета распределения воздуха по обратному потоку в сушильных камерах для сырокопченых колбас.

Научная новизна

Обоснована математическая модель и разработана методика расчета системы воздухораспределения в сушильных камерах для сырокопченых колбас, использующей эффект настилания приточных струй вне рабочей зоны и их подачу в зону размещения продукта потоками, движущимися снизу вверх.

Достоперность результатов. Анализ режимов работы систем воздухораспределения выполнен с учетом рекомендаций СНиП, НИИ стройфизики и технологических рекомендаций по режимам сушки сырокопченых колбас. Исследования режимов сушки сыро-

копченых колбас выполнены в производственных условиях с использованием современных измерительных приборов для контроля температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха.

Практическая ценность работы:

1. определены технические характеристики действующей системы воздухораспределения, работающей по обратному потоку с подачей приточного воздуха через вертикальные конические сопла и имеющей наименьшие энергозатраты;

2. разработал и запатентован способ воздухораспределения через вертикальные пирамидальные сопла;

3. разработано техническое решение предлагаемого способа воздухораспределения и методика расчета системы, работающей по предлагаемому способу;

4. определены тешювлажностные характеристики сушильных камер для сырокопченых колбас, выполненных в виде теплоизолированных аппаратов, а также удельные воздушные нагрузки, учитывающие влажностный баланс и рекомендуемую скорость воздуха в рабочей зоне сушильных камер.

Реализация работы в промышленности

1. Разработана проектная документация-на установку кондиционирования для сушильной камеры сырокопченых колбас, оборудованной системой воздухораспределения через вертикальные конические сопла; проектная документация принята к внедрению на предприятии ЗАО "Партнер-Ф"; установка находится в эксплуатации с 1997 г.

2. Разработана проектная документация на установку кондиционирования для сушильной камеры, оборудованной системой воздухораспределения через вертикальные пирамидальные сопла; проектная документация на установку с предлагаемой системой воздухораспределения принята к внедрению Псковским мясокомбинатом и находится в эксплуатации с декабря 1999 г.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на научно-практической конференции «Прогрессивные, экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности». (М. Россельхозака-демия 1997 г.); на научных чтениях «Теоретические и практические основы расчета термической обработки пищевых продуктов», по-

священных памяти проф., д.т.н. Бражником A.M. (МГУПБ, 1997 г.); на научно-методических чтениях «Техника и процессы в подготовке инженера биотехнологических производств», посвященных 85-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки и техники РФ, д.т.н. проф. Соколова В.И. (МГУПБ, 1998 г.); на научных чтениях «Теоретические и практические аспекты построения и расчета оборудования пищевых производств«, посвященных памяти проф., д.т.н. Пелеева А.И. (МГУПБ, 1998 г.); на международной конференции «Вклад молодых ученых и специалистов пищевой промышленности в решение проблемы здорового питания в XXI веке» (ВПИИМП, 1999 г.); на международной конференции «Экология, пища, человек» (МГУПБ, 1999 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах, в том числе в положительном решении на выдачу патента «Способ воздухораспределения при сушке мясных и рыбных продуктов» (положительное решение от 18 ноября 1999 г. по заявке № 99118900/06/020325).

Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и приложений. Работа изложена на 106 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 17 таблиц, список литературы из 102 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Содержание работы

Во введении отмечен вклад отечественных ученых Агарева Е.М., Барулина Н.Я., Бражникова A.M., Гоголина A.A., Мухина В.В. и др. в области теории и техники кондиционирования воздуха предприятий пищевой, мясной, молочной, сыродельной и холодильной промышленности. Значительный вклад таких ученых как Абрамовича Г.Н., Батурина В.В., Гримитлина М.И., Максимова Г.А., Шепелева В.В. и др. позволил создать отечественную технику воздухораспределения и научно-обоснованные методы расчета, отвечающие современным санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к воздушной среде комфортных объектов кондиционирования. По исследованию и совершенствованию способов и режимов сушки колбас отмечен значительный вклад Соколова A.A., Слепых Г.М., Крыловой В.В., Хорольского В.В. и других специалистов мясной промышленности. Обоснована актуальность проблемы совершенствования систем воздухораспределения при сушке сыро-

копченых колбас и определены направления по обеспечению равномерных условий сушки продукта и уменьшения энергозатрат в системах кондиционирования сушильных камер.

В первой главе рассмотрены способы и техника сушки сырокопченых колбас. Известны способы сушки в 2 стадии: первые 5—7 суток при температуре воздуха t\ =13±2 °С, относительной влажности <р\ =82±3 % и скорости движения воздуха a>i=0,I м/с. Следующие 20 суток сушку колбас проводят при температуре t2=l 1±1 °С, относительной влажности <рг=7б±2 % и скорости движения воздуха <vf=0,1-0,2 м/с.

На практике применяют постоянный режим сушки: /= 12±1 °С, <р =75+5 %, со =0,1-0,2 м/с, г = 25-30 суток в зависимости от начальной и конечной влажности продукта.

Сушку выполняют на вешалах, подвесных рамах и напольных тележках. На предприятиях старой конструкции сушильные камеры выполнены в виде камер зального типа. Современные конструкции сушильных камер выполняют в виде теплоизолированных аппаратов с автономной установкой кондиционирования.

Камеры зального типа оборудованы системами воздухораспре-деяения через верхние, боковые и нижние перфорированные каналы, подающие воздух в зону размещения продукта прямым потоком, что не обеспечивает равномерных условий его распределения в рабочем объеме сушильных камер. Перфорация каналов, выполненная в виде отверстий значительных размеров (от 100x300 мм до 100x50 мм и т.п.), также не обеспечивает равномерных условий движения воздуха в рабочем пространстве камер в связи с несовершенством этих распределительных устройств. Подача приточного воздуха через такие устройства создает движение воздуха только на начальных участках рабочего пространства. В его средней части отсутствует принудительная циркуляция, образуются застойные зоны, что отрицательно влияет на качество продукта, продолжительность сушки и хранения. Камеры зального исполнения имеют непроизводительные потери площади, занимаемой проходами для загрузки и выгрузки продукта, и характеризуются одновременным нахождением в них сырого продукта, поступившего на сушку, и продукта, готового к выгрузке, что также отрицательно влияет на качественные показатели продукта.

Патентный поиск по классу термоклимакамер и сушильных камер показал, что наибольшее количество патентных материалов приходится на разработку термических, коптильных и сушильных

камер, оснащенных системами воздухораспределения с коническими или цилиндрическими сопловыми устройствами, работающими по обратному потоку.

Основным направлением современного развития промышленного производства сушильных камер для мясных продуктов является направление, при котором используются теплоизолированные аппараты с одним, двумя и тремя рядами напольных тележек, оборудованные системой воздухораспределения через сопловые устройства, обеспечивающей подачу воздуха в рабочую зону обратным потоком.

Из всех современных конструкций наиболее рациональными для сушки сырокопченых колбас являются теплоизолированные аппараты с 2-мя рядами напольных тележек (до 12-14 тележек), оборудованные системой воздухораспределения по обратному потоку, имеющей 2 приточных канала с вертикальными коническими или цилиндрическими соплами и использующей эффект настилания воздушных потоков вне рабочей зоны (рис. 1).

Рис. 1 Схема сушильной камеры с системой воздухораспределения через вертикальные конические сопла: ПК - приточный канал; ВК -вытяжной канал; ВП - вентилятор приточный; КД - кондиционер.

При такой подаче происходит настилание воздуха на продольные стены и пол камеры и последующее его движение в рабочей зоне снизу вверх. В системах применяют сопла с диметром выход-

ного отверстия с/0=4 0-100 мм, входного отверстия dex=(\,5-3)d0 и длиной /c=(l-4)<iK.

Во второй главе приведены результаты исследований режимов сушки сырокопченых колбас в действующих камерах, оборудованных системой воздухораспределения через вертикальные конические сопла с подачей воздуха в рабочую зону обратным потоком.

Технические данные исследуемых систем воздухораспределения приведены в таблице 1. Из приведенных данных следует, что кратность циркуляции пц изменяется в широких пределах от 56,5 до 129,4 ч"'. При этом удельная воздушная нагрузка находится в пределах 170-375,6 м3/ч-м2 при средней скорости воздуха в рабочей зоне 0,2 м/с. Рассмотренные системы характеризуются равномерным распределением параметров воздуха в зоне размещения продукта, отклонения которых от заданных не превышают технологических рекомендаций. Удельный расход воздуха, приходящийся на 1 м2 площади сушильной камеры, является наименьшим в камерах фирмы "Sara" и, следовательно, энергозатраты на работу такой системы воздухораспределения являются наименьшими.

Для выбора наиболее рациональной кратности циркуляции и удельной воздушной нагрузки для систем воздухораспределения, оборудованных вертикальными коническими соплами, нами выполнены исследования движения воздуха в камерах с учетом современных рекомендаций по расчету стесненных воздушных струй. Для определения необходимого расхода и скорости приточного воздуха за основу принята формула расчета скорости стесненных компактных струй с учетом эффекта их настилания.

На рис. 2 показана схема приточной струи при движении ее за пределами рабочей зоны сушильной камеры. При таком способе подачи воздуха формирование прямого потока, настилание и слияние отдельных струй, их взаимодействие и стеснение ограждающими конструкциями, выравнивание скорости по сечению воздушного потока происходит вне рабочей зоны, а сформировавшийся левый и правый потоки поступают в зону продукта в виде общего обратного потока. При использовании эффекта настилания на стены и пол камеры достигается продольное обдувание колбасных батонов обратным потоком воздуха, характеризующимся более равномерным распределением его параметров, чем в прямом потоке.

На рис. 2 показано расстояние x=xt+x2, которое характеризует необходимую длину настилания приточных струй. Для определения расхода воздуха, удовлетворяющего условию заданной скорости в рабочей зоне, предложено рассматривать 2 участка движения возду-

Технические показатели системы воздухораспределения с вертикальными коническими соплами

Таблица 1

Система воздухораспределения Размеры сушильной камеры V/F, м3/м2 Размеры конического сопла, мм do', d: lc Расход воздуха V, м /'ч Скорость воздуха в рабочей зоне Cüp.i., м/с Кратность циркуляции пш ч"1 Удельная воздушная нагрузка Ууд, [м3/ч-м2]

1. финской конструкции фирмы "Sara") 162/54 60:80:120 9150 0,2 56,5 170

2. югославской конструкции (фирмы "Маэ-страл") 56,6/19,5 80:100:150 7325 0,2 129,4 375,6

3. итальянской конструкции (фирмы "Travalgini") 38/12,68 62:80:250 3650 0,2 90 287,8

ха: первый участок характеризует движение струй вне рабочей зоны от места их выхода до места слияния воздушных потоков, подаваемых левым и правым приточным каналом; на этом участке рассматривается движение воздуха с учетом закономерности образования и настилания приточных струй. Второй участок характеризует движение воздуха в рабочей зоне. Первый участок характеризуется настиланием приточных струй на стены и пол камеры, второй участок -движением воздуха вдоль колбасных батонов снизу вверх к отверстиям вытяжного канала. В конце первого участка скорость со 'о должна соответствовать условию обеспечения средней рекомендуемой скорости воздуха в зоне размещения продукта:

Рис. 2 Схема приточной струи, подаваемой вертикальными коническими соплами при движении ее за пределами рабочей зоны: соо -скорость приточного воздуха; со\ - скорость воздуха перед слиянием встречных струй; комп - радиус компактных струй в сечении х; 4асгкомп ~ Длина настилания компактной струи.

,[м!с] (1)

л

°>свр = 0,б£Уо, [м/с] (2)

о>авР = 2®,„„<?„,,, [м/с] (3)

где а о - скорость воздуха в конце участка настилания струи, м/с-, сод- скорость приточного воздуха, м/с; т - аэродинамический коэффициент сопла; /о - площадь живого сечения сопла, м2;

2Ж - произведение коэффициентов, учитывающих условия стеснения и взаимодействия струй, их неизотермичности и взаимодействия с плоскостью; х - расстояние от выходпого отверстия сопел до середины сушильной камеры; д=х|+х2; ®обр — максимальная скорость воздуха в зоне размещения продукта, м/с\

Юрек ~ средняя скорость воздуха, рекомендуемая технологическими нормами, м/с; £„р - коэффициент, учитывающий сопротивление продукта. Расстояние х=х1+хг должно соответствовать условию 1,шст £ х, где 1Иаст - длина настилания компактной струи до места отрыва:

1^=0,5Нстрте\[м} (4)

где Н - геометрическая характеристика компактной струи, м:

/0

где п -температурный коэффициент сопла;

а - коэффициент, зависящий от отношения Мъ где Л0 - расстояние от стенки камеры до осевой линии сопла, л<; (¡о -диаметр выходного отверстия конического сопла, м. Выбор размеров сопла выполнен с учетом обеспечения значений аэродинамического коэффициента т, удовлетворяющих необходимой длине настилания. Цилиндрические сопла характеризуются аэродинамическим коэффициентом тцс, = 6,6; для конических сопел аэродинамический коэффициент ткс изменяется от 6,6 до 7,7 в зависимости от угла конусности сопла. Наиболее надежные условия настилания приточных струй в сушильных камерах обеспечивают конические сопла с углом конусности 30°. При этом аэродинамический коэффициент имеет максимальное значение ткс, = 7,7.

Установлено, что наиболее рациональным по скорости приточного воздуха является коническое сопло с диаметром выходного отверстия dç,=60 лш; рекомендуемый шаг отверстий /0=4</0. При этом произведение коэффциентов £К=0,53-0,7 и зависит от диаметра и шага размещения сопел, необходимой длины настилания, коэффициента сопротивления продукта, а также от расстояния ha. Расстояние hjdo находится в пределах 2-3 и зависит от конструкции сопла и воздухораспределительного канала. Дополнительно выполнено условие обеспечения поперечного сечения компактных настилающихся струй, имеющего вид полуокружности, очерченной радиусом

R,

Я, =0,59---, M (6)

где х - длина струи до рассматриваемого сечения, м.

Коэффициент сопротивления создаваемого продуктом, определен с учетом уравнения, учитывающего аэродинамическое сопротивление проходу воздуха при продольном омывании круглых гладких труб

0,96-^+0,63 (l,81gRe-l,64J

где К„опр - поправочный коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности колбасных батонов. По полученному значению скорости а>0 определен расход воздуха:

через один приточный канал

V, = 3600а>„^Г/0, \м!ч\ (8)

общий расход воздуха в сушильной камере

F" = 2 Г0,[л(3/ч], (9)

удельный расход воздуха, приходящийся на 1 м2 площади пола и удовлетворяющий заданной скорости в рабочей зоне

У1™2} (10)

суш

В таблице 2 приведены технические характеристики предлагаемой системы воздухораспределения с вертикальными коническими соплами

Таблица 2

Характеристика Рекомендуемое значение

1. Геометрические данные конического сопла с/о = 60 мм <Л=2с/п\ 1с =3а10

2. Аэродинамический коэффициент сопла т = 7,7

3. Шаг сопел 'о = 4 ¿о

4. Рекомендуемая скорость воздуха в рабочей зоне (средняя), м/с 0,15

5. Скорость приточного воздуха аь, м/с 5,6-6,0

6. Удельный расход воздуха м1/ч-.нг 160-180

Удельные потери напора в воздухораспределительных каналах с коническими соплами, приходящиеся на Ьм2 площади сушильной камеры

Ну»*«^ +п)дмс. + Нудл, [Па/м2] (11)

где Н}Л тр - удельные потери напора на трение, Па/м2;

Цй м.с. ~ удельные потери напора в местных сопротивлениях, Па/м ;

Нуд д - удельные потери динамического напора, Па/м2.

Учитывая, что скорость воздуха в воздухораспределительных каналах не должна превышать ©„=0,8Щ) , коэффициент местного сопротивления конического сопла £«= 1,0-1,1 и коэффициент сопротивления продукта £,¿,=1,5-2,0 находим: Ну/>.кх=100-120 [Па/м2]

На основании полученных технических данных разработана проектная документация на установку кондиционирования сушильной камеры для сырокопченых колбас для мясоперерабатывающего завода ЗЛО "Партнер-Ф". Установка кондиционирования оборудована системой воздухораспределения с коническими вертикальными соплами, использующей эффект настилания приточных струй вне рабочей зоны и движение их в рабочей зоне в виде общего обратного потока, продольно омывающего поверхность колбасных батонов.

В камере размещаются 12 напольных тележек. Площадь камеры Ркам=8-2,6 м2, высота Ькам=3,0 м. По длине каждого канала размещено 30 конических сопел с диаметром с10=60 мм и шагом отверстий (о=240 мм. По длине вытяжного канала предусмотрено 30 рядов отверстий с диаметром с1р вш-~60 мм. Такое взаимное размещение сопел и вытяжных отверстий исключает перекосы осевых линий движения приточных и вытяжных струй, способствует равно-

мерному распределению скорости воздуха в рабочей зоне и уменьшает энергозатраты на циркуляцию воздушных потоков. Система воздухораспределения имеет следующие технические данные: скорость приточного воздуха со0=5,6 м/с, общий расход воздуха У=3400 м3/ч, удельный расход Уул=1бЗ,5 м3/ч-м2, кратность циркуляции пц=54,5 ч"1.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований системы воздухораспределения в сушильной камере для сырокопченых колбас, установленной на колбасном заводе ЗАО "Партнер-Ф".

На рис. 3 изображены план и разрезы сушильной камеры с размещением измерительных приборов, позволяющих контролировать температуру, относительную влажность и скорость воздуха на высоте 0,5; 1,0 и 2,0 м в левом и правом ряду напольных тележек, а также на притоке и вытяжке. Температуру и относительную влажность воздуха на притоке и вытяжке определяли с помощью суточных термографов типа М-16А и гигрографов М-21А; температуру и относительную влажность воздуха в рабочей зоне определяли с помощью многоточечных показывающих приборов типа ПИТ-5; скорость воздуха замеряли электронным термоанемометром типа ЭТА.

Замеры параметров воздуха показывают, что средняя температура увлажненного воздуха на входе в отверстия вытяжного канала не превышает 12,5°С; средняя температура воздуха, выходящего из сопел приточных каналов, составляет 11°С. Относительная влажность воздуха на среднем уровне рабочей зоны (Ьср=1 м) составляет 75% и имеет отклонения не более ± 5%. Такая влажность воздуха поддерживается во второй стадии сушки продукта. В первые 10 суток относительная влажность воздуха находится в пределах 75-85 %. Повышенное значение влажности воздуха объясняется повышенным поступлением влаги от продукта в начальной стадии процесса при одновременной загрузке камеры не менее 80% от ее максимального значения.

Одновременно с контролем параметров воздуха выполняли контроль влажности продукта, что позволило построить кривые сушки сырокопченых колбас и определить тепловлажностный коэффициент лучей процесса сушки:

е = -—^-1000, [ф/с/кг] (12)

Рис. 3 Схема размещения измерительных датчиков в сушильной камере: ДТп, ДВп - датчик температуры и влажности на притоке; ДТв, ДВв - датчик температуры и влажности на вытяжке воздуха.

1Э

где Л/в./, - разность энтальпий воздуха на вытяжке и притоке, кДж/кг\

~ разность влагосодержаний воздуха на вытяжке и притоке, г вод.п./л-г.

На основании экспериментальных данных установлено, что рабочая разность температур является максимальной в начальной стадии сушки и в среднем составляет Мр макс =1,5°С. Рабочая разность энтальпий д1р~1„-1п в среднем составляет 0,1кДж/кг, рабочая разность влагосодержаний Лс1р=с1в-с1„ изменяется от 0,9-1,0 г/кг в начале процесса до 0,15 г/кг в конце процесса сушки. Указанные изменения влагосодержания воздуха влияют на изменение тепловлажностного коэффициента процесса сушки в пределах от £¡=700 кДж/кг до ¿'««<=4700 кДж/кг.

Рабочая разность влагосодержаний определяет расход воздуха, необходимый для погашения влагопоступлений:

IV -103

где У/уд - удельное поступление влаги от продукта, кг/ч-м2;

р- плотность воздуха, кг/м3.

Из анализа кривых сушки следует, что в первые 10 суток влажность продукта изменяется от начальной М'ца^бОУо до влажности продукта \У=39-41%. В следующие 10 суток влажность продукта уменьшается в среднем до 32-33% и в последующие 5 суток (иногда 5-7 суток) влажность продукта становится равной конечной \W27-30 % (в зависимости от вида сырокопченых колбас).

При обработке кривых сушки получены средние поступления влаги от продукта: в первые 10 суток >МУд1=0,086-0,12 кг/ч-м2; в последующие 10 суток >й/уД2=0,06-0,08 кг/ч-м2; на конечной стадии сушки Wyдз=0,02-0,026 кг/ч-м2.

Тепловлажностный коэффициент луча процесса сушки сырокопченых колбас, соответствующий изменению тепло- и влагопри-токов, составляет:

£ = 3,6^,Мж/кг] (14)

где яУД - общий теплоприток в сушильную камеру, Вт/м2.

Общий теплоприток в сушильную камеру, выполненную в виде теплоизолированного аппарата, состоит в основном из тепло-притока от продукта и теплопритока через ограждающие конструкции.

В сушильные камеры продукт поступает после камер холодного копчения с температурой не более 20-22 °С. Как показали замеры, температура продукта в сушильной камере становится равной средней температуре воздуха в первые же сутки. Поэтому основным источником поступления теплоты при сушке сырокопченых колбас являются ограждающие конструкции сушильных камер. Те-плоприток через ограждающие конструкции зависит от конструкции теплоизолированных панелей. Современные отечественные теплоизолированные панели имеют, как правило, наружную и внутреннюю обшивку из листовой нержавеющей стали <5=2 лш и тепловую изоляцию £=80-100 лш. При этом коэффициент теплопередачи составляет Кпа„=0,32-0,4 Вт/м2-град. При температуре окружающего воздуха 18-24 °С теплоприток через ограждающие конструкции сушильных камер составляет ^=10-23 Вт1мг.

Общий влагоприток в сушильную камеру можно принять равным влагопритоку от продукта, так как поступление влаги через дверной проем вследствие инфильтрации и другие поступления влаги являются незначительными.

С учетом текущих изменений влагопоступлений от продукта и средних теплопоступлений через ограждающие конструкции сушильных камер тепловлажностный коэффициент луча процесса сушки сырокопченых колбас изменяется от £|=560 кДж/кг до еко„ =4140 кДж/кг (рис. 4).

На рис. 5 показано изменение скорости воздуха в рабочей зоне на уровне 0,5 , 1 и 2 м от пола камеры в середине напольных тележек. Графики показывают изменение скорости воздуха от 0,21 м/с до 0,16 м/с, что в основном соответствует рекомендуемому диапазону скорости, заданной технологическими условиями. В нижней зоне средняя скорость воздуха является несколько завышенной, что вызывает повышенный расход энергии на работу вентиляторов системы воздухораспределения. При этом одновременно увеличиваются расходы теплоты и холода на сушку продукта, так как увеличенный расход энергии возникает не только вследствие повышенных потерь напора, но и вследствие увеличенного расхода воздуха в связи с необходимостью создания повышенной скорости на выходе из сопел для обеспечения требуемой дальнобойности приточных струй.

В четвертой главе рассмотрен предлагаемый способ воздухораспределения, отличающийся конструкцией сопел и способом их размещения. В качестве приточного воздухораспределительного

Рис. 4 Область изменения параметров воздуха и тепловлажностного коэффициента при сушке сырокопченых колбас в теплоизолированных аппаратах: Х„ макс, мнн - максимальное и минимальное значение температуры приточного воздуха; с1П|, [11|3 - максимальное и минимальное значение влагосодержания приточного воздуха; аЦ макс, дс!р макс — максимальная рабочая разность температур и влаго-содержаний воздуха на входе и выходе из сушильной камеры.

устройства приняты пирамидальные сопла, имеющие скос боковой стенки с одной стороны и вертикальную стенку с другой стороны с целью поджатая приточной струи и надежных условий настилания. 11а рис. 6 показана схема предлагаемого способа воздухораспреде-ления. Способ также использует эффект обратного потока движения воздуха в рабочей зоне и эффект настилания на стороне подачи. Эффект настилания используется на расстоянии / наст ,иг1 +Ь, где / -расстояние, характеризующее высоту установки приточных каналов, Ь — ширина пространства между продольными стенами и рабочей зоной. Длина настилания 1наст м значительно меньше длины 1наст тмп, необходимой для действующей системы воздухораспреде-ления. Укороченную длину настилания обеспечивают щелевидные сопла предлагаемой или подобной конструкции, имеющие аэродинамический коэффициент тм=2,2-2,5 , что позволяет уменьшить

расход энергозатрат на распределение и циркуляцию воздуха в рабочей зоне сушильных камер сырокопченых колбас.

03 0.2 0.1

0.2Ь

I цроЬень 0.2 0.2

0.21;,М/с

а-а

5-5

У/Ь,м /с 0.3

0.2

0Л

I цроЕ>е.нь 0.2 р,18 0.19

(к) ср^ 0,19 и/с

0.2

а-а

ТВ Ь1 г-Г

д-д

о.з ••

0.1

Е ^ро^ень.

0.2

О-2- 0.15

СОср- 0.16 м/с

0.19

е-е

"о^о 5-Б и 5-Э <Ге

Рис 5 Изменение скорости воздуха по высоте рабочей зоны сушильной камеры для колбас.

Методика расчета предлагаемого способа распределения воздуха принимается аналогичной методике расчета способа с использованием конических сопел. При этом за скорость соо принята скорость воздуха, подаваемого в нижнюю зону сушильной камеры. Для стесненных плоских струй с учетом их настилания

й>; =й)0тт*1г, [м/с]

V X

где тт - аэродинамический коэффициент плоского сопла;

Рис. 6 Схема предлагаемого способа воздухораспределения: ПК -приточный канал; ВК - вытяжной канал; а\т - скорость воздуха на входе в вытяжной канал; &ЪбР максимальная скорость воздуха в рабочей зоне; К1МТ <у'0 - скорость воздуха перед слиянием воздушных потоков; /1шсг пл - длина настилания плоской струи; Их ш - радиус плоской струи в сечении х\ Ьо - ширина выходного отверстия сопла.

¿о - ширина выходного отверстия пирамидального сопла, м;

«обр=0,6-К1,от-со'о, [м/с] (16)

где 0,6 - коэффициент, учитывающий уменьшение скорости при слиянии двух воздушных потоков;

Кпот - коэффициент, учитывающий потери скорости на участке движения, равном х=0,5Вкт-Ь', где Вкт - ширина камеры, м.

Расстояние х также должно соответствовать условию 1шст т > х, где /„ост ш определяется по формуле (4) с учетом геометрической характеристики плоской струи

НстРп,. = 9>6 4

(17)

где пм -температурный коэффициент плоского сопла.

При расчете скорости и выборе расстояния х учитывали условие обеспечения поперечного сечения плоской струи, имеющей радиус :

Л =0,67-4-, М (18)

т'т

Техническая характеристика предлагаемой системы воздухо-распределения приведена в таблице 3.

Таблица 3

Характеристика Рекомендуемое значение

1. Геометрические данные пирамидального сопла Ь0 = 40-50 мм Ь = 2Ь0 /70 = (2-3)6О /о = (ИМ5)Ао

2. Шаг сопел Кап. тел.

3. Рекомендуемая скорость воздуха в рабочей зоне (средняя), м/с 0,15

4. Скорость приточного воздуха м/с Не более 2,0

5. Удельный расход воздуха У^,мъ/ч-м2 130-150

Данные таблицы 3 показывают, что удельный расход воздуха в предлагаемой системе воздухораспределения меньше, чем в действующей системе. При этом скорость воздуха в нижней зоне камеры перед входом в рабочую зону не превышает 0,2 м/с при обеспечении рекомендуемой скорости в рабочей зоне <ц,ек~0,15 м/с. Воздушные потоки в нижней зоне камеры имеют более спокойное течение. Движение воздуха в рабочей зоне осуществляется путем выдавливания его потоками, поступающими от приточных каналов.

Предлагаемая система воздухораспределения предусматривает равномерную подачу и вытяжку воздуха при следующих данных:

Относительный эквивалентный диаметр приточного и вытяжного канала с? =0,8; диаметр отверстий в вытяжном канале ¿еыт=с13^, где (13 - эквивалентный диаметр плоского сопла пирамидальной формы; площадь живого сечения отверстий в одном ряду вытяжного канала /€ШЯ - 4/^, где /3 - площадь, соответствующая эквивалентному диаметру плоского сопла пирамидальной формы; шаг отверстий /0 по длине вытяжного канала выбирается с учетом скорости вытяжки Одыт. рек "2—2,5 м/с; высота подвески вытяжного канала

^«мя==Лти+0,1...0,12, где Ьна„ - высота напольной тележки; высота подвески приточных каналов /ц, = 0,5¡1нап.

■ Удельные потери напора в воздухораспределительных каналах с пирамидальными соплами, приходящиеся на I м2 площади сушильной камеры, определены по формуле (II) с учетом коэффициента местного сопротивления щелевой насадки ¿=2,0-2,5; Щдш=40-45 [Па/м2].

Определение мощности приточных вентиляторов выполнено с учетом расхода и напора воздуха в действующей и предлагаемой системе воздухораспределения

™--(19)

3600-1000-7, -ци

где V - расход воздуха, л»3/ч;

Н- потери напора; Н=Нуд-Рсуш , Па\

Т]в - КПД вентилятора;

г}„ - КПД механической передачи;

т]м - КПД электродвигателя;

К, - коэффициент запаса мощности.

Удельный расход мощности на 1 кг сухого продукта

кВт-

N -г N = - ■

"у* п

кг

(20)

где тс — продолжительность сушки, ч\

С„р - масса сухого продукта за один цикл сушки, кг.

При технико-экономическом сравнении систем воздухораспределения, действующих по обратному потоку и использующих конические и пирамидальные сопла, установлено, что годовая экономия на 1 кг сухого продукта составляет не менее 6,5 рублей.

В приложении представлены материалы, подтверждающие завершенность работы (акт о внедрении сушильной камеры для сырокопченых колбас с системой воздухораспределения через вертикальные конические сопла на предприятии ЗАО "Партнер-Ф"; копия положительного решения о выдаче Патента "Способ воздухораспределения при сушке мясных и рыбных продуктов"; справка о внедрении установки кондиционирования и системы воздухораспределения через вертикальные пирамидальные сопла для сушильной камеры сырокопченых колбас на Псковском мясокомбинате; расчет экономической эффективности).

Выводы

1. Выполнен анализ систем воздухораспределения сушильных камер для сырокопченых колбас, применяемых на действующих предприятиях. Анализ показывает, что в сушильных камерах зального типа в основном применяют системы распределения воздуха через перфорированные воздуховоды, работающие по способу сверху-вниз, снизу-вверх и другим комбинированным способам с использованием перфорации от 100x300 мм до 10x30 лш. Способы характеризуются подачей воздуха в рабочую зону по прямому потоку и использованием несовершенных видов распределительных устройств, поэтому не обеспечивают равномерных условий распределения воздуха, что отрицательно влияет на качество продукта и вызывает непроизводительные потери энергозатрат.

2. Анализ патентных материалов и современных зарубежных конструкций камер показывает, что совершенствование технических решений систем воздухораспределения сушильных и других камер термической обработки мясопродуктов направлено на совершенствование способов, обеспечивающих подачу приточного воздуха в зону размещения продукта по обратному потоку при движении прямого потока вне рабочей зоны, что способствует более равномерным условиям распределения параметров воздуха и массообмена между воздухом и продуктом.

3. Из современных конструкций систем воздухораспределения для условий сушки сырокопченых колбас наиболее рациональной является конструкция систем с вертикальными коническими соплами, обеспечивающих эффект настилания приточных струй на стены и пол камеры и движение воздуха в рабочей зоне вдоль колбасных батонов снизу вверх.

4. Разработана методика расчета систем воздухораспределения через вертикальные конические сопла, обеспечивающих движение воздуха в рабочей зоне сушильных камер для сырокопченых колбас по обратному потоку. Системы характеризуются наименьшим удельным расходом электроэнергии на циркуляцию воздуха при следующих конструктивных параметрах: диаметр выходного отверстия конического сопла о =60 мм, : диаметр входного отверстия, ¿=2с10=120 мм, шаг сопел /о =4б?0 =240 лш.

Выполненные экспериментальные исследования показывают, что системы обеспечивают равномерное распределение

заданных параметров воздуха в рабочей зоне и заданную продолжительность процесса сушки сырокопченых колбас.

5. Система воздухораспределения с вертикальными коническими соплами внедрена на колбасном заводе ЗЛО "Партнер-Ф".

6. Разработан и запатентован способ воздухораспределения через вертикальные пирамидальные сопла, имеющие одностороннее сужение. Способ характеризуется пониженным уровнем размещения приточных каналов с одновременным уменьшением длины участка принудительного движения воздуха, что позволяет предусматривать его подачу через сопла с меньшим значением аэродинамического коэффициента, уменьшить расход воздуха, а также создать условия движения воздуха, уменьшающие турбулентность и скорость воздуха при входе в рабочую зону.

Разработана проектная документация на установку кондиционирования с системой воздухораспределения, действующей по предлагаемому способу. Проектная документация принята к внедрению на Псковском мясокомбинате. В настоящее время установка находится в эксплуатации.

7. Определены тепловлажностные характеристики сушильных камер для сырокопченых колбас, выполненных в виде теплоизолированных аппаратов: удельный теплоприток дул= 10-23 Вт/мг\ средний удельный влагоприток в первые 10 суток 1Ууй[ =0,086-0,12 кг/ч-м2, в следующие 10 суток \Уудг =0,06-0,08 кг/ч-м и на последней стадии сушки И^з =0,02-0,026 кг!ч-м . Приведенные значения удельного поступления влаги при сушке сырокопченых колбас соответствуют заданному изменению влажности продукта от 50 до 30 %. Тепловлажностный коэффициент сушки сырокопченых колбас в теплоизолированных аппаратах изменяется от е„ =560 нДж/кг в начале процесса до £■„=4140 кДж/кг - в конце процесса. Рабочая разность температур Ыр не превышает 1,5 °С. Рабочая разность влагосодержаний изменяется от начальной м1Г„ = 0,9-1,0 г/кг до минимальной в конце процесса ас/р мш =0,15 г/кг. Удельный расход воздуха, соответствующий влажностному балансу, в среднем составляет У'у,, =100-125 м'/ч-м\ Удельный расход воздуха, соответствующий заданной скорости его движения в рабочей зоне, зависит от способа воздухораспределения. В системах воздухораспределения через вертикальные конические сопла удельный расход воздуха У"'уЛ =160-180 м*/ч-м\ в системах воздухорас-

пределения через вертикальные пирамидальные сопла в среднем составляет 130-150 мъ!ч-мг.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

работах:

1. Суханова С.И., Кикоян Э.Г., Малова Н.Д. Исследование системы распределения воздуха в сушильных камерах для колбас с размещением их на вешалах. Тезисы докладов научно-практической конференции «Прогрессивные, экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности» по направлению «Системы технологических процессов и системы машин для пищевой и перерабатывающей АПК». М. Россельхозакадемия 1997. С.76-77.

2. Суханова С.И., Кикоян Э.Г., Малова Н.Д. Исследование равномерности распределения воздуха в сушильных камерах для сырокопченых колбас. Тезисы докладов на научных чтениях «Теоретические и практические основы расчета термической обработки пищевых продуктов», посвященных памяти проф. Бражникова A.M. МГУПБ. 1997. С. 159.

3. Малова Н.Д., Суханова С.И., Кикоян Э.Г. Методика расчета систем воздухораспределения сушильных камер для колбас. Тезисы докладов на научно-методических чтениях, посвященных 85-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, д.т.н. проф. Соколова В.И. «Техника и процессы в подготовке инженера биотехнологических производств.» МГУПБ. 1998г. С.77-78.

4. Малова Н.Д., Суханова С.И., Кикоян Э.Г. Анализ режимов сушки сырокопченых колбас с использованием гликолевой системы охлаждения. Тезисы докладов на научных чтениях, посвященных памяти проф. Пелеева А.И. «Теоретические и практические аспекты построения и расчета оборудования пищевых производств». МГУПБ. 1998. С. 57-58.

5. Малова Н.Д., Суханова С.И., Кикоян Э.Г. Исследование воздухораспределителей сушильных камер для сырокопченых колбас.: Материалы третьей международной научно-технической

конференции. «Пища. Экология. Человек». М. МГУПБ. 1999. С.226.

6. Кикоян Э.Г., Суханова С.И., Малова Н.Д. Распределение воздуха в камерах сушки колбас. Тезисы докладов. Международная конференция «Вклад молодых ученых и специалистов пищевой промышленности в .решение проблемы здорового питания в XXI веке». ВНИИМП. 1999 С.184-187.

7. Лисицын А.Б., Суханова С.И., Кикоян Э.Г., Малова Н.Д. Способ воздухораспределения при сушке мясных и рыбных продуктов. Положительное решение на выдачу патента от 18 ноября 1999г по заявке № 99118900/06 (020325).

ВВЕДЕНИЕ.

1. СПОСОБЫ И ТЕХНИКА СУШКИ СЫРОКОПЧЕНЫХ КОЛБАС 1.1 Режимы сушки сырокопченых колбас и техника кондиционирования сушильных камер.

1.2. Анализ систем воздухораспределения в сушильных камерах зального типа.

1.3. Анализ систем воздухораспределения в сушильных и термоклиматических камерах, выполненных в виде теплоизолированных аппаратов.

1.4. Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ С ВЕРТИКАЛЬНЫМИ КОНИЧЕСКИМИ СОПЛАМИ

2.1. Исследование систем воздухораспределения действующих сушильных камер.

2.2. Теоретические исследования систем воздухораспределения.

2.3. Разработка технического решения системы воздухораспределения с вертикальными коническими соплами.

2.4. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

СУШИЛЬНЫХ КАМЕР ДЛЯ КОЛБАС

3.1. Экспериментальное исследование параметров воздуха при сушке сырокопченых колбас.

3.2. Анализ тепло- и влагопритоков в сушильные камеры.

3.3. Выводы.

4. РАЗРАБОТКА СПОСОБА И СИСТЕМЫ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧЕРЕЗ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ПИРАМИДАЛЬНЫЕ СОПЛА

4.1. Разработка предлагаемого способа воздухораспределения.

4.2. Метод расчета предлагаемого способа воздухораспределения.

4.3. Техническое решение системы воздухораспределения по предлагаемому способу.

4.4. Выводы.

История отечественной техники кондиционирования воздуха тесно связана с именами Чаплина В.М., Веденисова В.Н., Селиверстова А.Н. и др., которыми разработаны основы теории и практики промышленной вентиляции и кондиционирования воздуха [5; 35; 45].

Значительный вклад в развитие расчетно-графических методов проектирования систем вентиляции и кондиционирования внесен Батуриным В .В., Гехтом Р.И., Дегтяревым Н.В., Каменевым П.Н., Нестеренко A.B., Сорокиным М.С. и др. Использование расчетно-графических методов с применением J-d диаграммы, которая разработана русским ученым проф. Рамзиным JI.K., не только дает возможность наглядного изображения рассматриваемых процессов, но и значительно сокращает время на расчеты и подбор необходимых видов кондиционирующего оборудования.

Большой вклад в развитие отечественной теории и техники кондиционирования внесен такими крупнейшими специалистами как Архипов Г.В., Баркалов Б.В., Богославский В.Н., Гоголин A.A., Карпис Е.Е., Ладыженский P.M., Нестеренко A.B., Успенская Л.Б., а также ведущими научно-исследовательскими и проектными институтами СантехНИИпроект, ЦНИИПромзданий, ЦНИИЭП инженерного оборудования, ВНИИкондиционер и др.

Архиповым Г.В. разработаны принципиальные схемы систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Баркаловым Б.В. продолжена работа Архипова Г.В. по совершенствованию технических решений с целью доведения их до промышленного внедрения. Профессором Карписом Е.Е. разработаны эффективные методы расчета основного кондиционирующего оборудования, а также способы и устройства по энергосбережению в системах кондиционирования [5; 26].

Ведущими научно-исследовательскими и проектными институтами выполнены разработки отечественных кондиционеров секционного и шкафного исполнения. Значительные разработки выполнены также лабораторией ВНИХИ под руководством профессора Гоголина A.A. В результате до серийного производства были доведены агрегатные кондиционеры, позволяющие выполнить полную круглогодичную тепловлажностную обработку воздуха в системах технологического кондиционирования (камеры созревания сыров, сушильные камеры для колбас и др.)

Необходимо отметить, что современная эпоха характеризуется интенсивным развитием способов и техники кондиционирования, воздухораспределения, холодоснабжения, автоматического управления. Это объясняется в первую очередь тем, что нет ни одной области жизни и труда человека, нет ни одной отрасли промышленности, где бы состояние окружающего воздуха не играло бы значительной, а иногда и решающей роли. Это особенно относится к отраслям пищевой промышленности, где кондиционирование воздуха является существенным технологическим фактором. Влияние параметров воздушной среды исключительно велико при проведении технологических процессов, направленных на проведение тепловлажностной обработки пищевых продуктов в заданных условиях воздушной среды или обусловленных жизнедеятельностью микроорганизмов.

Основоположником теории и техники кондиционирования воздуха в пищевой промышленности является Мухин В.В. Им выполнены основные исследования и разработки технологических систем кондиционирования хлебопекарного и других производств, также технологических кондиционеров для пищевой промышленности [45].

Гоголина A.A. по праву можно назвать основоположником кондиционирования воздуха в мясной, молочной, сыродельной и холодильной промышленности. По его монографии "Кондиционирование воздуха в мясной промышленности", 1966 [12] и научным трудам по совершенствованию воздухоохлаждающего оборудования и холодоснабжения систем кондиционирования (1950-1990 гг.) выучилось много поколений специалистов по холодильной технике и технологическому кондиционированию воздуха мясоперерабатывающих и сыродельных предприятий. Гоголин A.A. многие годы возглавлял научно-исследовательскую лабораторию технологических систем кондиционирования во Всесоюзном научно-исследовательском Институте холодильной промышленности (ВНИХИ), консультировал специалистов отрасли и руководил работами по созданию технологических кондиционеров. Специалистами лаборатории ВНИХИ под руководством Гоголина A.A. (Барулин Н.Я., Агарев Е.М., Медникова Н.М., Тихомирова JI.H. и др.) разработаны технологические кондиционеры с аммиачным, рассольным и хладоновым охлаждением. Большинство из них доведено до серийного производства. [13]

Значительные исследования в области теории и техники воздухораспределения выполнены отечественными учеными Абрамовичем Г.Н., Батуриным В.В., Гримитлиным М.И., Каменевым П.Н., Максимовым Г.А., Талиевым В.В., Шепелевым В.В. и др.

Профессором Абрамовичем Г.Н. разработана теория свободных воздушных струй, которая явилась базой для дальнейшего развития теории движения струй и теоретических основ распределения воздуха в помещениях [1]. В настоящее время разработана теория стесненных воздушных струй, учитывающая реальные условия движения струй в помещениях с учетом стеснения ограждающими конструкциями и заданным способом воздухораспределения, учитывающим технологические особенности процессов, выполняемых в этих помещениях. Основоположником современной отечественной теории воздухораспределения является профессор Гримитлин М.И., который своими фундаментальными исследованиями объединил отдельные направления в развитии теории движения и распределения воздуха в помещениях [14-16].

По исследованию и совершенствованию способов и режимов сушки сырокопченых колбас необходимо отметить значительный вклад. Соколова А.А., Слепых Г.М., Каргальцева И.И., Крыловой В.В., Хорольского В.В и других ученых мясной промышленности. Специалистами ВНИИМП разработаны основные нормативные технологические материалы по производству всех видов колбасных изделий, в том числе и сырокопченых колбас. Разработанные ВНИИМП технологические материалы, рекомендации и справочники являются основной руководящей документацией для специалистов по проектированию систем кондиционирования и воздухораспределения в сушильных камерах для сушки различных видов колбасных и других мясных изделий.

В настоящее время разработаны более совершенные способы и режимы сушки сырокопченых колбас [31; 75; 76; 88], современные виды отечественного кондиционирующего оборудования и методы его расчета [22; 46; 49; 75; 79], а также рациональные способы и системы воздухораспределения при комфортном кондиционировании общественных и производственных помещений [6; 14; 16; 27; 32; 72-73; 79; 88;]. Но отсутствуют научно обоснованные рекомендации по проектированию и расчету воздухораспределения в технологических объектах, в которых к распределению воздуха предъявляются повышенные требования. Выпускаемые отечественной промышленностью воздухораспределительные устройства в основном предназначены для создания комфортных условий работы. Такие воздухораспределительные устройства и способы воздухораспределения обеспечивают подачу приточных струй прямым потоком в зону размещения людей и технологического оборудования. При тепловой обработке пищевых продуктов, особенно при сушке сырокопченых колбас, подача воздуха прямыми потоками характеризуется значительной неравномерностью распределения скорости воздуха по высоте зоны размещения продукта, что вызывает неравномерное распределение температуры и относительной влажности, неравномерные условия тепло- и массообмена между воздухом и продуктом, и в конечном итоге отрицательно влияет на качественные показатели продуктов.

В данной работе сделана попытка разработать методику расчета и техническое решение системы воздухораспределения, характеризующейся уменьшением энергетических затрат по сравнению с известными системами и отвечающей заданным технологическим требованиям по обеспечению равномерных условий сушки сырокопченых колбас при выполнении процесса в камерах, выполненных в виде теплоизолированных аппаратов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ систем воздухораспределения сушильных камер для сырокопченых колбас, применяемых на действующих предприятиях. Анализ показывает, что в сушильных камерах зального типа в основном применяют системы распределения воздуха через перфорированные воздуховоды, работающие по способу сверху-вниз, снизу-вверх и другим комбинированным способам с использованием перфорации от 300x300 мм до 100x50 мм. Способы характеризуются подачей воздуха в рабочую зону по прямому потоку и использованием несовершенных видов распределительных устройств, поэтому не обеспечивают равномерных условий распределения воздуха, что отрицательно влияет на качество продукта и вызывает непроизводительные потери энергозатрат.

2. Анализ патентных материалов и современных зарубежных конструкций камер показывает, что совершенствование технических решений систем воздухораспределения сушильных и других камер термической обработки мясопродуктов направлено на совершенствование способов, обеспечивающих подачу приточного воздуха в зону размещения продукта по обратному потоку при движении прямого потока вне рабочей зоны, что способствует более равномерным условиям распределения параметров воздуха и массообмена между воздухом и продуктом.

3. Из современных конструкций систем воздухораспределения для условий сушки сырокопченых колбас наиболее рациональной является конструкция систем с вертикальными коническими соплами, обеспечивающих эффект настилания приточных струй на стены и пол камеры и движение воздуха в рабочей зоне вдоль колбасных батонов снизу вверх.

4. Разработана методика расчета систем воздухораспределения через вертикальные конические сопла, обеспечивающих движение воздуха в рабочей зоне сушильных камер для сырокопченых колбас по обратному потоку. Системы характеризуются наименьшим удельным расходом воздуха на его циркуляцию при следующих конструктивных параметрах: диаметр выходного отверстия конического сопла ¿/0 —60 мм, : диаметр входного отверстия, ск= 2с1о =120 мм, шаг сопел =4б/0 -240 мм.

Выполненные экспериментальные исследования показывают, что системы обеспечивают равномерное распределение заданных параметров воздуха в рабочей зоне и заданную продолжительность процесса сушки сырокопченых колбас.

5. Система воздухораспределения с вертикальными коническими соплами внедрена на колбасном заводе ЗАО "Партнер-Ф".

6. Разработан и запатентован способ воздухораспределения через вертикальные пирамидальные сопла, имеющие одностороннее сужение. Способ характеризуется пониженным уровнем размещения приточных каналов с одновременным уменьшением длины участка принудительного движения воздуха, что позволяет предусматривать его подачу через сопла с меньшим значением аэродинамического коэффициента, уменьшить расход воздуха, а также создать условия движения воздуха, уменьшающие турбулентность и скорость воздуха при входе в рабочую зону.

Разработана проектная документация на установку кондиционирования с системой воздухораспределения, действующей по предлагаемому способу. Проектная документация принята к внедрению на Псковском мясокомбинате. В настоящее время установка находится в эксплуатации.

7. Определены тепловлажностные характеристики сушильных камер для сырокопченых колбас, выполненных в виде теплоизолированных аппаратов: удельный теплоприток </^=10-23 Вт/м ; средний удельный влагоприток в первые 10 суток У7уд\ =0,069 кгЫ-м , в следующие 10 суток Жуд2 =0,026 кг!ч-м и на последней стадии сушки Жуд3 =0,017 кг/ч-м . Приведенные значения удельного поступления влаги при сушке сырокопченых колбас соответствуют заданному изменению влажности продукта от 50 до 30 %. Тепловлажностный коэффициент сушки сырокопченых колбас в теплоизолированных аппаратах изменяется от £н =520 кДж/кг в начале процесса до ^.=4870 кДж!кг - в конце процесса. Рабочая разность температур Мр не превышает 1,5 °С. Рабочая разность влагосодержаний изменяется от начальной Ас1рн =0,9-1,0 г/кг до минимальной в конце процесса ас!р мин =0,15 г/кг. Удельный расход воздуха, соответствующий влажностному балансу, в среднем составляет Ууд™ =100 м /ч-м . Удельный расход воздуха, соответствующий заданной скорости его движения в рабочей зоне, зависит от способа воздухораспределения. В системах воздухораспределения через вертикальные конические сопла удельный расход воздуха Ууд3 =160-180 м!ч-м\ в системах воздухораспределения через вертикальные пирамидальные сопла Уудт в среднем составляет 130-150 м!ч-м.

1. Абрамович Г.Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и газов М.: Агропромиздат, 1960. - 183 с.

2. Агарев Е.М. Автоматические системы технологического кондиционирования воздуха.: Сборник трудов ВНИХИ. "Технологическое кондиционирование воздуха в мясной и молочной промышленности". М., 1973. - С. 13-15

3. Агарев Е.М., Красильников В.Н., Майоров В.В., Визбарас К.К., А.И. Швядас. Система кондиционирования с реверсированием потока воздуха в камере сушки колбас Клайпедского мясокомбината // Холодильная техника. 1981. - № 4. - С.51-52.

4. Баркалов Б.В., Карпис Е.Е. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях. М.: Стройиздат, 1982. -312 с.

5. Баркалов Б.В. и др.: Пособие 1.91 к СниПу 2.04.05-91 "Расчет и распределение приточного воздуха". М.: Промстройпроект.

6. Бражников A.M., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха в производственных помещениях мясоперерабатывающих заводов.: Сборник. "Пути совершенствования установок технологического кондиционирования воздуха". М.: ЦНИИТЭИ мясомолпром., 1978. -СЛ1-14

7. Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1979. 264 с.

8. Бражников А.М., Малова Н.Д. Расчеты систем кондиционирования воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. М.: Агропромиздат, 1986. - 231 с.

9. Бражников А.М., Суханова С.И., Малова Н.Д., Белоусов A.A. и др. Исследование воздухораспределения в камерах термообработки сырокопченых колбас. // Мясная индустрия СССР. 1985. - № 4. -С. 39-45

10. Бредихин С.А. и др. Технологическое оборудование мясокомбинатов. -М.: Колосс, 1977. 322 с.

11. Гоголин A.A. Кондиционирование воздуха в мясной промышленности. -М.: Пищевая промышленность, 1966. 240 с.

12. Гоголйн A.A., Агарев Е.М. и др. Теоретические основы и практическое применение технологического кондиционирования воздуха в камерах созревания сыра. М.: ЦНИИТЭИ мясмолпром. Холодильная промышленность и транспорт, 1979. - 37 с.

13. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях. М.: Стройиздат, 1982. - 164 с.

14. Гримитлин М.И. Состояние и пути повышения эффективности систем вентиляции. // АВОК. 1990. - № 1. - С.28-32

15. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях. Санкт-Петербург.: НПО "Экоюрус-Венто", 1994. - 316 с.

16. Грудзинский М.М., Поз М.Я. и др. Устройство для подачи воздуха в помещение: Авторское свидетельство СССР, № 827895, 1981.

17. Давыдов А.П., Сасин B.C., Брайловский A.B., и др. Система воздухораспределения в камерах сушки мясных продуктов: Авторское свидетельство СССР, № 1109111,1984.

18. Дельнов В.Н. и др. Термокамеры АО "Агрос ЛТД" для мясокомбинатов. // Мясная промышленность. 1995. - № 2. - С.22-23

19. Дельнов В.Н., Шаньгин H.H., Бабушкин В.П. Оптимизация теплотехнических параметров термокамер для конкретного заказчика. // Мясная индустрия. 1996. - № 1. - С. 12-13

20. Дерипасов A.M. Кондиционеры центральные каркасно-панельные типа КЦКП. // АВОК. 1998. - № 4. - С.52-54

21. Жадан В.З., Мартынова Л.В. Исследование влагообмена при сушке сырокопченых колбас.: Сборник. "Холодильная техника и технология". -1966. -№ 3. С.109-110.

22. Ивашов В.И. Роль науки в развитии мясной промышленности. // Мясная и молочная промышленность. 1990. - № 6. - С.2-7

23. Ивашов В.И. Создание новых поколений интенсивных технологий и технических средств. // Мясная промышленность. 1993. - № 6. - С.4-5

24. Карпис Е.Е. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха. -М.: Стройиздат, 1986. 269 с.

25. Кац Р.Д., Лешко М.Ю. Высокоскоростные воздухораспределительные устройства для зданий различного назначения.: Материалы семинара "Новое в воздухораспределении". М.: Московский Дом научно-технической пропаганды им. Ф.Э.Дзержинского, 1983. - С.95-101

26. Княжев В.А., Сизенко В.И., Рогов И.А., Большаков О.В., Тутельян В.А. Концепция государственной политики в области здорового питания населения России на период до 2005 года. // Холодильная техника. 1998. -№ 2. - С. 1-4

27. Корнюшко JI.M. Оборудование для производства колбасных изделий.: Справочник. М.: Колосс, 1993. -304 с.

28. Коршунов Т.В. Интенсификация технологии сырокопченых колбас путем использования углеводных компонентов и винно-спиртовой композиции.: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. РАСХН ВНИИМП, 1999.

29. Кузьмин М.С., Овчинников П.А. Вытяжные и воздухораспределительные устройства. М.: Стройиздат, 1987. - 167 с.

30. Куликов Г.С., Севрюков В.М. и др. Проблемы производства оборудования для систем вентиляции и кондиционирования воздуха. // Водоснабжение и санитарная техника. 1990. -№ 6.-С.13-15

31. Лисицын А.Б., СухановаС.И., Малова Н.Д., Кикоян Э.Г. Способ воздухораспределения при сушке мясных и рыбных продуктов. Положительное решение на выдачу патента.

32. Максимов Г.А. Отопление и вентиляция. Часть 2. Вентиляция. М.: Издательство Высшая школа, 1968. - 463 с.

33. Максимов Г.А., Дерюгин В.В. Движение воздуха при работе систем вентиляции. М.: Стройиздат, 1972. - 95 с.

34. Малова Н.Д. Автоматизация сушильных камер для колбас.: Обзорная информация "Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности". ЦНИИТЭИ мясомолпром. - 1969. - 18 с.

35. Малова Н.Д., Бражников A.M., и др. Устройство для термической обработки колбасных изделий: Авторское свидетельство ГК СССР, № 73309,1980.

36. Малова Н.Д., Каменский С.Н. Снижение энергозатрат на распределение воздуха при размораживании мяса. // Мясная индустрия СССР. 1984. -№ 3. - С.8-11

37. Малова Н.Д. и др. Разработать теоретические основы и технику технологического кондиционирования мясоперерабатывающего производства: Отчет о научно-исследовательской работе. Гос. per. № 01910055095. ВНТЦ, 1995. - 208 с.

38. Малова Н.Д., Суханова С.И., Кикоян Э.Г. Исследование воздухораспределителей сушильных камер для сырокопченых колбас.: Материалы 3-й международной научно-технической конференции. "Пища. Экология. Человек" М.: МГУПБ, 1999 - 226 с.

39. Малова H.Д. Кондиционирование воздуха. Основы термодинамики влажного воздуха. М.: МГУПБ, 1999 - 47 с.

40. Мухин В.В. Кондиционирование воздуха в пищевой промышленности. -М.: Издательство "Пищевая промышленность", 1967 519 с.

41. Набиулин Ф.А., Квят И.Д. Анализ термодинамической эффективности кондиционеров воздуха. // Холодильная техника.- 1989. № 7. - С.26-29.

42. Нефелов C.B. Алгоритм микропроцессорных систем управления кондиционирования воздуха. // Холодильная техника. 1990. - № 3. - С. 16-18

43. Новый способ и новая машина для производства колбас. // Fleischwirtschaft. 1983. - № 5 - С.804-805

44. Павлухин JI.B. Анализ зарубежных методов оценки экономической эффективности применения кондиционирования воздуха. ВЦНИИОТ, 1974. - выпуск 90. - С. 90-94.

45. Патент № 2124867, США, 1940. Установка для термической обработки продуктов питания.

46. Патент № 2310222, США, 1940. Термокамера с воздушным кондиционером.

47. Патент № 2310222, США, 1940. Установка для варки и копчения пищевых продуктов.

48. Патент № 2312339, США, 1943. Аппарат для термической обработки пищевых продуктов.

49. Патент № 2352590, США, 1944. Термокамера.

50. Патент № 2380428, США, 1945. Аппарат для варки и копчения пищевых продуктов.

51. Патент № 2380456, США, 1945. Аппарат для термообработки пищевых продуктов.

52. Патент № 773184, США, 1949. Метод для контроля изделий мяса при термической обработке.

53. Патент № 2490446, США, 1949. Термическая камера.

54. Патент № 2505973, США, 1950. Термокамера.

55. Патент № 2596381, США, 1952. Метод и аппаратура для копчения мясных продуктов.

56. Патент № 2640414, США, 1953. Аппарат для термообработки пищевых продуктов.

57. Патент № 2746412, США, 1958. Аппарат для варки и копчения мясных продуктов.

58. Патент № 1767234, ФРГ, 1976. Коптильная установка.

59. Патент № 2349195, ФРГ, 1980. Термокамера.

60. Патент № 29193750, ФРГ, 1983. Камера для варки и копчения колбас.

61. Патент № 245272, ЧССР, 1987. Система вихревой вентиляции кондиционируемых помещений.

62. Пелеев А.И., Бражников A.M. Тепло- и массообмен при термической обработке мяса и мясопродуктов паровоздушной смесью. М.: ЦНИИ тэипищпром, 1965. - 64 с.

63. Пелеев А.И., Бражников A.M. Массообмен при сушке сырокопченых колбас. // Мясная индустрия СССР. 1966. - № 3. - С.16-17

64. Пелеев А.И., Бражников A.M., Гаврилова В.А. Тепловое оборудование колбасного производства. М.: Пищевая промышленность, 1970. - 383 с.

65. Пелеев А.И., Бражников A.M., Малова Н.Д. Сушильные установки: Справочник. "Техника и технология в мясной промышленности". М.: Пищевая промышленность, 1975. - Глава VI. - С.242-287

66. Пересадин Б.В., Маяковский Ю.В., Шаззо Р.И. и др. Сравнительный анализ системы воздухораспределения для камер созревания сыров. -ЦНИИТЭИ мясомолпром. Серия "Холодильная промышленность и транспорт", 1976. № 9. - С. 18-20

67. Рекомендации по выбору и расчету систем воздухораспределения, М.: Сантехпроект. АЗ-669, 1979 - 68 с.

68. Рекомендации по выбору способов подачи воздуха в производственные помещения при удалении его из верхней зоны. Госстрой СССР, Союзсантехпроект, ВЦСПС, ВЦНИИОТ., АЗ-860, 1982. - 18 с.

69. Рекомендации по расчету воздухораспределения в общественных зданиях. Стройиздат, ЦНИИЭП инженернного оборудования Госгражданстроя, 1988. - 95 с.

70. Рыжов С.А., Афанасов Э.Э. Системный анализ в технологии производства сырокопченых и сыровяленных колбас. // Мясная индустрия, 1997- № 6. С.31-32.

71. Сборник технологических инструкций по производству варено-копченых, полукопченых и сырокопченых колбас. М.: ВНИИМП, 1987.

72. СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование. -Минстрой России, 1996. 63 с.

73. Соколов A.A., Слепых Г.М., Каргальцев И.И. Кинетика сушки колбасных изделий. // Мясная индустрия СССР, 1967 № 10. - С.39-41.

74. Справочник проектировщика по вентиляции и кондиционированию воздуха / под ред. Баркалова Б.В., Павлова H.H., Шиллера Ю.И. М.: Стройиздат, 1992. - 441 с.

75. Стартовые культуры для сырокопченых колбас и окороков. // Fleischwirtschaft, 1986. № 2. - С. 154-166

76. Технология мяса и мясопродуктов: Учебник. / Под ред. Соколова A.A. -М.: Пищевая промышленность, 1970. 740 с.

77. Технология мяса и мясопродуктов: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Технология мяса и мясопродуктов" / Под ред. Рогова. И.А. М.: Агропромиздат, 1988. - 576 с.

78. Технология мясных и технических продуктов. Справочник. Пищевая прмышленность, 1973 - 539 с.

79. Ханжонков В.И. Аналитический метод выбора типа и размеров вентилятора для аэродинамических установок. // Водоснабжение и сантехника. 1991. - № 8. - С.20-23

80. Храменков C.B., Андреевичев В.А. и др. Преобразователи частоты тока "САМИ". // Водоснабжение и сантехника. 1992. - № 8. - С.14-16

81. Шаззо Р.И., Шляховецкий В.М. Низкотемпературная сушка пищевых продуктов в кондиционированном воздухе. М.: Колос, 1994. - 117 с.

82. Шепелев И.А. Основы расчета воздушных завес и приточных струй. Л.: Стройиздат, 1950. - 95 с.

83. Nitsch D. Rohwurstherstellung im wandel der reit. // Die Fleischern. 1986. -№ 1.-C.11-13

84. Linke H. Нормы качества сырокопченых колбас и окороков. // Fleischwirtschaft. 1986. - № 2. - С.134-140

85. Oelkef Р. Электронно-оптические исследования ультраструктуры сырокопченых колбас. // Fleischwirtschaft. 1986. - № 2. - С.219-224

86. Was ist faszinierend an Technik-Schröter. // Fleischwirtschaft. 1995. - № 3. - 220 c.

87. Dünne W., Harvey R. Воздухопроницаемые каналы для камер хранения и помещений для переработки мяса и птицы. // БМИХ 1988. - № 3. - 340 с.

88. Räucher, Erhitren. // Fleischwirtschaft. 1995. - № 4. - С. 393-394

89. Vemag thermo-Verbund-Anlage. // Fleischwirtschaft. 1995. - №4. - 475 c.

90. Was ist so faszinierend an Technik-Schröter. // Fleischwirtschaft. 1995. -№5 - 529 c.

91. Die Ness-Klasse des Räucherns und Kochens. // Fleischwirtschaft. 1995. -№5. - 537 c.

92. Feldhusen F., Saba-Butt Keurts R. Микробиологическое состояние воздуховодов в мясных цехах. // Fleischwirtschaft. 1996. - № 6. - С.612-617

93. Sparte Kühllager (Kaeffer). // Fleischwirtschaft. 1996. - № 6. - 680 с.

94. Kley F. Критические контрольные точки при производстве сырокопченых колбас и окороков. //Fleischwirchaft. 1996. - № 8. - С.805-808

95. Neves Klimareifesystem optimiert die Rohwurstreifung. // Fleischwirtschaft. -1997. № 7 - 620 c.1. ЗАО «ПАРТНЕР-Ф»

96. Закрытое акционерное обещство «Партнер-Ф» Г.Москва, Б.Дровяной пер., д. 21/12 тел.325-17-951. АКТ

97. О ВНЕДРЕНИИ СУШИЛЬНОЙ КАМЕРЫ ДЛЯ СЫРОКОПЧЕНЫХ КОЛБАС ЕМКОСТЬЮ 2,6 ТОННЫ С СИСТЕМОЙ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧЕРЕЗ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ КОНИЧЕСКИЕ СОПЛА

98. Система воздухораспределения, разработанная авторами, предусматривает движение воздуха в зоне размещения продукта по обратному потоку с использованием вертикальных конических сопел, обеспечивающих настилание приточных струй на стены и пол камеры.

99. Заявка № 99118900/06(020325) (22) Дата поступления заявки 07.09.99

100. Дата начала отсчета срока действия патента (свидетельства) 07.09.99 (85) Дата перевода международной заявки на национальную фазу

101. Номер приоритетной заявки (32) Дата подачи приоритетной заявки (33) Код страны1. 2.86. Заявка №РСТ/ Заявка №ЕА

102. Номер публикации и дата публикации заявки РСТ

103. Заявитель(и) Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности, RU

104. Автор(ы) Лисицын А.Б., Суханова С.И., Малова Н.Д., Кикоян Э.Г., RU

105. Патентообладатель(и) Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности, RUуказать код страны)

106. МПК 7 Р 26 В 21/12, ¥24¥ 13/08, Р 24 И 7/00

107. Название Способ воздухораспределения при сушке мясных и рыбных продуктовсм. на обороте) 01 1 0637051. СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ1. РАСЧЕТ

108. Экономической эффективности предлагаемой системы воздухораспределения сушильной камеры для сырокопченых колбас

109. Установка кондиционирования состоит из двух автономных установок с общей системой холодоснабжения и общей системой воздухораспределения.

110. Сушильная камера имеет габаритные размеры: длина /КШ1=8000 мм, ширина Ком-2600 мм, высота Ькам=3000 мм.

111. В камере размещается 12 напольных тележек в 2 ряда размерами 1000x1200x2000 мм {И). Рабочая длина воздухораспределительных каналов (приточных и вытяжного) 1кам =7680 мм.

112. Рсуш =ЬкамХ1кам =2,6x8=20,8 м

113. Мощность электродвигателя вентилятора1700-1600 ^ 10 „1. ТУ. =--1,2 = 1,8 кВтдв 3600-1000-0,7-0,9-0,8

114. В сушильной камере одновременно загружается продукт в количестве

115. Gnp=220 кг х 12 тел =2640 кг (максимальная загрузка по сырому продукту).

116. В предлагаемой системе воздухораспределения установлено 12 приточных щелевых насадок, которые названы нами как пирамидальные сопла.

117. Предлагаются к внедрению пирамидальные сопла размерами ширина Ь0=50 мм, длина сопла /о=600 мм, /0=1200 мм. Количество пирамидальных сопел в одном ряду 6, общее количество - 12. Рекомендуемая скорость приточного воздуха аъ=2 м/с.

118. Учитываем тшс=2,5 , произведение коэффициентов, учитывающих стеснение струй ограждениями, взаимодействие с плоскостью и друг с другом, ХК=0,57 , расстояние х=1 м и определяем скорость воздуха на входе в нижнюю зону сушильной камеры

119. Коэффициент потерь на горизонтальном участке нижней зоны камеры Кпот&0,9; скорость воздуха левого (или правого) перед слиянием•7^=0,35-0,9=0,32 м/с

120. Скорость воздуха общего потока после слияния встречных потоков й)сл=0,6-0,32=0,2 м/с

121. При подходе к нижним рядам колбасных батонов средняя скорость воздуха составляет 0,2 м/с. Средняя скорость воздуха в рабочей зоне а>ср=0,15 м/с.

122. Расход воздуха в предлагаемой системе воздухораспределения ¥=\2-2-0,05-0,6-3600=2600 мъ/ч.яь'=0,7 м/с\ ¿уь' =0,35 м/с

123. Проверяем полученный расход воздуха на скорость воздуха у поверхности колбасных батонов. В поперечном сечении камеры размещается 20 рядов колбасных батонов диаметром с!бат=45 мм. Ширина, занимаемая продуктом,20.0,045=0,9 м1. У раб. зоны2,1 м

124. Ьсвоб. простр. 2,1 0,9 1,2 Л«

125. В одном ряду тележек, длина которого равна 1,2 м, ширина, занимаемая продуктом Ьпр0д=15-0,045=0,675 м; ширина свободного пространства для прохода воздуха, Ъсвоб, простр=1,2-0,675=0,525 м.

126. Площадь свободного пространства в одном ряду размещения 2-х тележек, /св. ^=1,2-0,525=0,63 м2.

127. Площадь камеры, занимаемая двумя тележками,/^=2,1-1,2=2,52 м .

128. Расход воздуха, приходящийся на 2 тележки,26002тел433 ,м3/ч

129. Скорость воздуха в свободном пространстве на площади, занимаемой 2-мя тележкамисо„4330,2, м/ссвоб.пр. 3600.063

130. Учитывая сопротивление продукта (<^прод=\,5), скорость воздуха в свободном пространстве в действительности будет иметь значение меньше, чем 0,2 м/с. Принимаем вариант размещения пирамидальных сопел и их размеров обоснованным

131. Выносим известные технические данные в сравнительную таблицу (таблица 1).

132. Технические показатели систем воздухораспределения