автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Развитие научных основ и техники комплексного энергосбережения процессов сахарного производства

Основные результаты и выводы

1. На основании теоретических и экспериментальных исследований систематизированы, научно обоснованы и даны рекомендации по перспективным направлениям в разработке й внедрении рациональной энергосберегающей тепловой схемы сахарного завода.

2. Предложена модель и проведены исследования турбулентно-вихревого разрушения основного термического сопротивления - ламинарного подслоя - с целью интенсификации конвективного теплообмена. Предложен метод по расчету оптимальной высоты поверхностных турбулизаторов и расстояния - шага между нйми для проектирования и изготовления теплообменников с повышенной интенсивностью передачи тепла.

3; Предложено критериальное уравнение для расчета интенсивности конвективного теплообмена, учитывающее'влияние высоты поверхностных турбулизаторов и расстояния между ними на увеличение скорости передачи тепла. :

4. Раскрыто влияние эффекта интенсификации процесса конвективной передачи тепла и даны рекомендации по увеличению кратности испарения выпарной установки, связанной с уменьшением требуемого температурного напора между греющим и нагреваемым теплоносителями, вследствие возрастания коэффициента теплопередачи, что приводйт к снижению энергозатрат по заводу.

5. Исследовано влияние различных способов приготовления сиропа, уваривания и кристаллизации утфелей, позволяющих получить более высокое содержание сухих веществ исходных продуктов, на снижение расхода первичного греющего теплоносителя - ретурного пара при одновременном уменьшении потерь тепла, связанных с конденсацией низкопотенциальных вторичных паров в барометрических конденсаторах, и уменьшение расхода электрической энергии на привод вакуум-насосов и гидравлических насосов для охлаждающей и барометрической воды.

6. Вскрыты закономерности процесса сушки свекловичного жома и даны рекомендации по перспективному направлению в переводе высоко-энергозатратной технологии сушки прессованного свекловичного жома продуктами сгорания топлива на сушку перегретым паром, что дает возможность снизить расход тепла на указанный процесс, примерно, в 6+7 раз, вследствие утилизации производного пара, полученного в процессе термического обезвоживания жома, в основном технологическом процессе при выпариваний воды из свекловичного сока. Кроме того, это дает возможность улучшить экологию производственного процесса и позволит, в рамках ресурсосбережения, продолжит дальнейшую переработку жома, с целью получения из него пектина, который используют в качестве пищевой добавки в хлебопекарной и кондитерской промышленности.

7. На основании аналитических расчетов по предложенной математической модели основных параметров: температуры, влагосодержания. скорости и времени сушки жома перегретым паром с учетом взаимовлияния процессов вешнего тепло- и массообмена и внутреннего термо- и вла-гопереноса при информационном обеспечении ее решения, был разработан, защищен патентом на изобретение и рекомендован к внедрению сушильный аппарат.

8. Обоснован принцип утилизации тепловой энергии компрессированием низкопотенциальных вторичных паров с последнего корпуса выпарной установки, а также утфельных паров, снижающим энергозатраты по заводу (получено уведомление о положительном результате формальной экспертизы) и даны рекомендации по внедрению способа в промышленность, что позволит, в дополнение, ликвидировать барометрические конденсаторы, гидравлические насосы по транспортировке охлаждающей и барометрической воды, значительно снизить водный баланс сахарного завода, расход электроэнергии на ее перекачку и, в целом, уменьшить удельный расход греющего пара на 29%.

9. Предложен метод по оценке и сравнению термодинамической эффективности производственных циклов сахарных заводов, с целью рационализации энергоснабжения, предложен метод для определения эффективности работы теплового хозяйства сахарного завода, который включает в себя введенные автором термический теплофикационный коэффициент термодинамического цикла с дискретной регенерацией тепловой энергии и коэффициент рационализации материальных потоков энергоносителей в тепловой схеме завода.

10. Разработана информационная программа для автоматизированного расчета рациональной схемы теплоснабжения сахарного завода с оценкой ее эффективности, учитывающая все. научно-технические рекомендации данного исследования.

11. На основании проведенных исследований написана монография «Перспективы в энергосберегающей технологии сахарных заводов», рекомендуемая для использования инженерно-техническими работниками сахарной промышленности, студентами и аспирантами вузов, специализирующихся по технологии сахаристых веществ.

12. Согласованы и приняты к внедрению рекомендации:

- использование метода интенсификации процесса теплообмена при уваривании утфелей и сушке сахара - Мантулинским сахарорафинадным заводом;

- использование перспективного теплоносителя - перегретого пар'а в разработанном аппарате для сушки жома, а также метода по снижению тепловых потерь с утфельными и вторичными парами - Департаментом пищевой, перерабатывающей промышленности Минсельхозпрода РФ;

- использование процесса термо- и турбокомпрессии для снижения потерь энергии, связанной с конденсацией низкопотенциальных паров - Ассоциацией Российских производителей крахмало-паточной продукции.

Список опубликованных работ и изобретений по теме диссертации.

1. Верба М.И., Галактионов В.В., Щеренко А.П. Определение коэффициентов турбулентного переноса, Сборник научно-технических трудов; МЭИ, Москва, 19б9г. - с. 8.

2. Галактионов В.В., Маякин В.П., Щеренко А.П. Экспериментальные исследования скоростей и температур в пристеночной области при турбулентном течении, Сборник научно-технических трудов; МЭИ, Москва, 1969 г.-с. 8.

3. А.С. Устройство для определения скорости потоков; Верба М.И., Маякин В.П., Щеренко А.П., Бюллетень изобретений, 1970 г., № 11.

4. Верба М.И., Щеренко А.П. Аналитическое и экспериментальное исследование теплоотдачи, Сборник докладов на научной конференции, ИЭИ, Иваново, 1969 г. - с. 2.

5. Щеренко А.П. Исследование конвективного теплообмена 'при турбулентном течении химически реагирующего газа, кандидатская диссертация, МЭИ, Москва, 1971 г. - с. 178.

6. " Пересько А.А., Федоров JI.M., Щеренко А.П. Исследование интенсификации процесса теплопередачи в аппаратах сахарной промышленности, Сборник ЦНИИТЭИ Пищепром, 1975 г. - с. 4.

7. Нащокин В.В., Щеренко А.П. Применение универсальной логарифмической зависимости для турбулентных течений с большой неизр.термично-стью, Сборник научно-методических статей, MB и ССО СССР, 1978 г., № 4 - с. 6.

8. Нащокин В.В., Щеренко А.П. Определение локального коэффициента теплоотдачи для турбулентных течений с большой неизотермичностью, Сборник научно-методических статей, MB и ССО СССР, 1978 г., № 3, с.5.

9. Айт-Аммар X, Щеренко А.П. Тепловое хозяйство сахарных заводов, НИПП; Бумердес; Алжир, 1979 г. - с. 75.

10. Щеренко А.П. Тепловые расчеты технологических схем сахарных и рафинадных заводов; НИЛП; Будмердес, Алжир, 1980 г. - с. 50.

11. Щеренко А.П. Оборудование выпарной станции сахарного завода; НИЛП; Бумердес; Алжир, 1980 г. - с. 35.

12. Щеренко А.П. Распределение промышленных вод на заводах и рафинадных заводах; НИЛП; Бумердес; Алжир, 1980 г. - с. 21.

13. Ait - Ammar Н;, Chtcherenko A. Utilisation rationnelle de Г energie '' thermique dans une sucrerie, Recueil des resumes des theses du VIII colloque scientifique des professeurs de 1'INIL, Boumerdes, Algerie, 1980 a.'- p.2.

14. Сапронов A.P., Тужилкин В.И., Щеренко А.П., Современные направления в улучшении кристаллизации сахара, ж. "Сахарная промышленность", 1985 г., №5-с. 4.

15. Тужилкин В.И., Щеренко А.П. Анализ микроэлементного состава сахара - сырца, ж. "Сахарная промышленность", 1985 г., № 3, - с. 4.

16. Ait - Ammar Н., Chtcherenko A., Analyse des rnethodes de reduction de la consommation de 1' energie thermique dans une sucrerie, Recueil des resumes des theses du ХП1 colloque scientifique des professeurs de ,1'INIL, Boumerdes, Algerie, 1985 a. - p.2.

17. Chtcherenko A., Robaine A., Reduction des frais energetiques due a la modification du schema de la cristallisation du sucre, Recueil des resumes des theses du XIII colloque scientifique des professeurs de 1'INIL, Boumerdes, Algerie, 1985 a. - p. 2. .

18. Щеренко А.П. Анализ термодинамических циклов тепловых машин, НИПП, Бумердес, Алжир, 1985 г. - с.12.

19. Малых Н., Щеренко А.П. Теоретические основы сушки материалов, НИЛП, Бумердес, Алжир, 1987 г. - с. 33.

20. Ильюхин В .Я., Щеренко А.П. Применение перегретого пара для сушки жома на свеклосахарных заводах. Сборник докладов научно-технической конференции, МГАПП, Москва, 1994 г. - с. 2.

21. Тужилкин В.И. Щеренко А.П. Влияние способа кристаллизации сахара на снижение энергозатрат в продуктовом отделении сахарного завода, Сборник докладов на межрегиональной научной конференции "Пищевая промышленность" - 2000, Казань, 1996 г. - с. 2.

22. Щеренко А.П. Приоритетные направления в облает энергосберегающей технологии производства сахара, Сборник докладов на межрегиональной научной конференции "Пищевая промышленность" - 2000, Казань^ 1996 г. - с. 2.

23. Щеренко А.П. Энергосберегающая технология производства сахара. Сборник докладов на Международном профессиональном семинаре: "Сахар и крахмалопродукты» - 2000, МГУПП, Москва, 2000 h - с. 4.

24. Щеренко А.П. Снижение энергозатрат при производстве сахара, ж. "Сахар", 2000, № 5, с. 3.

25. Щеренко А.П. Современная технология экономически чистого жома, Сборник докладов научно-практической конференции: Современные технологии пищевых продуктов нового поколения и их реализация на предприятиях АПК, Углич, 2000 - с. 2.

26. Щеренко А.П. Производство пищевых добавок с повышенным содержанием витаминов, Сборник докладов научно-практической конференции: Современные технологии пищевых продуктов нового .поколения и их реализация на предприятиях АПК, Углич, 2000 - с. 2.

27. Щеренко А.П. Рациональное распределение первичных и вторичных теплоносителей в энергетическом хозяйстве сахарных заводов, ж. "Сахар", 2001 г. № 1 - с.З.

28. Щеренко А.П. Роль интенсификации теплообмена в снижении энергозатрат по сахарному заводу, ж. "Сахар", 2001 г. - с. 4.

29. Щеренко А.П. Рациональное энергообеспечение двух энергозатратных технологий в производстве свекловичного сахара - выпаривания сока и сушки жома, ж. "Пищевая технология", 2001 г. № 2-3 - с.4.

30. Щеренко А.П. Определение интенсивности нагрева свекловичного сока с использованием поверхностных турбулизаторов, ж. "Пищевая технология", 2001 г., № 2-3, - с. 4.

31. Щеренко А.П. О влиянии механической компрессии низкопотенциальных вторичных паров на снижение энергозатрат, ж. "Сахар", 2001 г., № 5 -с. 2.

32. Щеренко А.П. Сушка жома перегретым водяным паром: экономично, перспективно, ж. "Сахар", 2001 г. № 6 - с.З.

33. Щеренко А.П. Современные направления в энергосберегающей технологии сахара, Юбилейный сборник научных статей, МГУПП, 2001 г. - c.l 1.

34. Ляшов М.В., Плаксин Ю.М., Щеренко А.П. Применение перегретого пара для сушки свекловичного жома, Сборник научных трудов, МГУПП, 2001 г. - с.4.

35. Щеренко А.П. Проблема утилизации низкопотенциальных вторичных паров при производстве сахара, Сборник докладов юбилейной международной научно-практической конференции "Пищевые продукты XXI в.", Москва, 2001 г. - с.З.

36. Щеренко А.П. Устройство для сушки жома, Решение о выдаче патента на изобретение 2001 г. 2001129140.

37. Щеренко А.П. Способ производства сахара, Заявка на выдачу патента на изобретение, 2002 г. № 2002105627.

38. Щеренко А.П., Перспективы в энергосберегающей технологии сахарных заводов, монография, Москва, МГУПП, 2002 г. - с. 136.

39. Щеренко А.П. Оценка эффективности термодинамического цикла теплосиловой схемы сахарного завода, ж. "Пищевая технология", 2002 г. № 3 -4 - с.4.

40. Щеренко А.П. Энергосберегающая технология при комплексной реализации двух процессов: выпаривания сока и сушки жома перегретым паром, Сборник докладов международного, профессионального семинара, «Пути повышения эффективности работы сахарных заводов при переработке свеклы и сахара-сырца», «Сахар - 2002», Москва, МГУПП, 2002 г. -с.З.

41. Щеренко А.П. Способ производства сахара и сушки свекловичного жома, Заявка на выдачу патента на изобретение, 2002 г. № 2002108387.