автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Совершенствование ограждающих конструкций холодильных камер для хранения замороженных продуктов

□034850 78

На правах рукописи

БЕЛОЗЕРОВ Антон Георгиевич

Совершенствование ограждающих конструкций холодильных камер для хранения замороженных продуктов

Специальность: 05.04.03 - машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения.

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

АВТОРЕФЕРАТ

Москва-2009

003485078

Диссертация выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук»

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор

Бабакин Б.С.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор

Лыкова А.В.

кандидат технических наук, Гончарова Г.Ю.

Ведущая организация:

ОАО «Гипрохолод»

Защита состоится « 10 » декабря 2009 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.149.05 при Московском государственном университете прикладной биотехнологии (109316, Москва, ул. Талалихина, 33, конференц-зал).

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИХИ по адресу: 127422, г. Москва, ул. Костякова, 12

Автореферат разослан «О*?» ноября 2009 года

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н., асс.

Максимов Д.А.

Актуальность проблемы.

Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 - 2012 годы предусмотрено увеличение доли российского производства мяса и мясопродуктов.

Решение поставленной задачи требует создания эффективных систем хранения пищевых продуктов с минимальными потерями сырья, наименьшими энергетическими и материальными затратами. Однако большинство существующих хладокомбинатов построено в период 1960 - 1980 годов и ранее. Износ их оборудования и теплоизоляции составляет выше 80%. Необходима их реконструкция и внедрение новых технических решений для реализации современных технологий хранения скоропортящихся продуктов, в том числе замороженной продукции в упакованном и неупакованном виде.

Основными направлениями в решении данной проблемы являются повышение эффективности холодильных систем и теплоограждающих конструкций холодильников за счет применения прогрессивных паро-гидро-теплоизоляционных материалов и внедрение технических решений, обеспечивающих снижение негативного воздействия лучистой составляющей теплового потока на продукт.

Важный вклад в развитие рассматриваемых направлений сделали ученые и специалисты: Алексеев П.А., Бабакин Б.С., Бадылькес И.С., Воронин М.И., Дибирасулаев М.А., Корешков В.Н., Малышев A.A., Медникова Н.М., Михайлов В.Д., Рогов И.А., Рютов Д.Г., Тихонов Б.С., Чуклин С.Г., Чумак И.Г., Шеффер А.П. и др.

Повышение эффективности систем хранения продукции требует глубокого изучения механизмов тепломассопереноса в холодильных камерах различных типов и применения этих знаний при строительстве новых и реконструкции существующих холодильных сооружений.

Цель работы. Совершенствование теплоограждающих конструкций камер хранения замороженной продукции с целью сохранения качества продукции и снижения потерь от усушки при хранении на основе изучения механизма распространения теплоты в камере и ее воздействия на продукт.

В соответствии с целью работы перед нами стояли следующие задачи:

1) Провести аналитическое исследование и определить структуру теплопритоков в холодильные камеры.

2) Разработать физическую модель распределения тепловых потоков в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

3) Разработать методику и экспериментальный стенд для исследования теплообмена в холодильной камере и определения доли лучистой составляющей в общем тепловом потоке.

4) Исследовать влияние лучистой составляющей теплового потока на температуры продукта и воздуха в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

5) Разработать математическую модель передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.

6) Разработать технические предложения по снижению влияния лучистого теплового потока на условия хранения продуктов в холодильной камере.

Научная новизна.

• На основе изученного механизма распространения теплоты в холодильной камере и полученных экспериментальных данных установлено влияние приведенной степени черноты теплообменивающихся поверхностей на величину лучистого теплового потока, воздействующего на продукт.

• Количественно определено влияние лучистого теплового потока на температуры продукта и воздуха в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

• Разработана математическая модель передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.

Практическая значимость

Разработана компьютерная программа расчета температуры продукта при хранении с учетом воздействия на него лучистого потока теплоты на базе предложенной математической модели.

Разработаны технические решения по снижению действия лучистого потока теплоты в холодильнике для хранения замороженных упакованных и неупакованных продуктов, получены 2 положительных решения ФГУ ФИПС на выдачу патентов по заявкам №2008120189, №2007146567.

Результаты исследования внедрены в учебный процесс МГУПБ при подготовке специалистов по специальностям 190603 и 140504, а также используются в дипломном проектировании.

Результаты исследований переданы в ФГУ Научно-исследовательский институт проблем хранения Росрезерва и использованы при разработке «Программы реконструкции холодильников Росрезерва на 2010 - 2015 годы».

Работа выполнена в рамках «Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 2006 - 2010 годы».

Достоверность результатов исследований обоснована применением современных приборных средств и методов для измерения исследуемых параметров. Высокие значения коэффициентов корреляции подтверждают надежность полученных зависимостей. Полученные результаты сопоставимы с данными других авторов.

На защиту выносятся.

Результаты экспериментального и аналитического исследования влияния приведенной степени черноты и коэффициента облученности на величину плотности лучистого теплового потока.

Зависимость изменения температур продукта и воздуха в камере от плотности лучистого теплового потока.

Физическая модель распределения тепловых потоков в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

Математическая модель и программа расчета передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.

Технические предложения по снижению воздействия лучистой теплоты на продукт при хранении за счет использования теплоотражающих материалов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования доложены на: Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2007г.), Международной научно-технической конференции «Сучасш проблеми холодильно'1 техшки 1 технологи» (Одесса, 2007г.), Конференции-конкурсе научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (Москва 2007г.), Научно-технической конференции «Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии» (Москва, 2008г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 работах, в т.ч. 1 журнале, рекомендуемом ВАК, получено 2 положительных решения ФГУ ФИПС на выдачу патентов по заявкам №2007146567 и №2008120189.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и приложений. Работа изложена на 139 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок, 12 таблиц, список литературы из 128 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Приложения к работе представлены на 48 стр.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность совершенствования ограждающих конструкций камер хранения замороженной продукции, определены цель и задачи исследований.

В первой главе проведен обзор и анализ литературы и патентных источников по направлению исследований.

Проведена систематизация камер хранения замороженной продукции по типам систем хладоснабжения и конструктивным особенностям, приведены величины наружных теплопритоков и значения температур наружных и внутренних поверхностей ограждающих конструкций и воздуха в холодильных камерах.

По данным различных авторов установлено, что температура внутренней поверхности наружных стен холодильной камеры может быть на 1 + 4 °С выше температуры воздуха в камере. Эта разница характерна для существующих конструкций холодильников при штатном режиме работы системы хладоснабжения. Она минимальна для камер, в которых наружные теплопритоки отводятся из локализованной области, отделенной от грузового объема камеры теплозащитной воздушной рубашкой, ледяными экранами, панельной системой охлаждения. Экспериментальные исследования автора показали, что в случае аварийного или планового отключения системы хладоснабжения разность температур может достигать 7 + 10 "С.

Большинство исследований посвящено изучению конвективного теплообмена в холодильных камерах и, как правило, не учитывают лучистый теплообмен.

Отмечено негативное влияние лучистой составляющей теплообмена на продукт, которая, в силу своей электромагнитной природы, не оказывая влияния на температуру воздуха, передает теплоту непосредственно к продукту.

Рассмотрены существующие технические решения, обеспечивающие снижение потоков лучистой теплоты внутри камеры, а также средства снижения теплопритоков от солнечной радиации к наружной поверхности здания холодильника.

Анализ литературных данных и патентных источников по рассмотренным проблемам позволил обосновать актуальность, цель и задачи работы, составить программу исследований, блок-схема которой представлена на рис. 1.

Во второй главе определена структура теплопритоков в камеры хранения замороженной продукции, разработаны физическая модель распределения тепловых потоков в холодильной камере, методика и техника экспериментальных исследований теплообмена в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

Проведен анализ структуры теплопритоков в камеры, предназначенные для длительного и краткосрочного хранения замороженной продукции при естественном и принудительном движении воздуха, в холодильнике, расположенном в южной зоне, для условий: температура хранения замороженной продукции минус 18 °С; коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхности стен Р = 0,40, крыши - Р = 0,72 (рис. 2). Установлено, что доля теплопритоков в теплое время года через ограждающие конструкции холодильников в камеры длительного хранения составляет 75 -*• 95%, а в камеры распределительных холодильников -40 + 70%. В одноэтажных холодильниках при наличии теплопритоков через крышу доля теплоты, проникающей через теплоизоляцию, на 10 + 25% больше чем в многоэтажных. В течение года доля теплопритоков через ограждающие конструкции изменяется на 20 + 30 %.

Рис. 1. Программа исследований.

1Теплоприток через ограждающие конструкции ы

---———ГШ

1

Камера длительного Камера длительного Камера хранения Камера хранения

хранения замороженной хранения замороженной замороженной продукции замороженной продукции

продукции с батарейным продукции с с батарейным с воздухоохладителями

охпехадением воздухоохладителями охлаждением

а) одноэтажного холодильника при наличии теплопритоков через крышу

б) многоэтажного и одноэтажного холодильника при отсутствии теплопритоков через крышу

Рис 2. Структура теплопритоков в камеру холодильника. Первый этап исследований посвящен изучению механизма распределения теплоты в камере, влияния лучистой теплоты на температуру продукта и воздуха в камере и ее снижению за счет применения

теплоотражающих покрытии внутренних поверхностей стен холодильных камер.

Разработана физическая модель распределения тепловых потоков, вызванных внешними теплопритоками через боковые ограждающие конструкции, в холодильной камере хранения пищевых продуктов (рис. 3).

За счет разницы температур воздуха в камере и снаружи холодильника, а также нагрева наружной поверхности стены поглощением солнечной радиации возникает тепловой поток через ограждающие конструкции. От внутренней поверхности стены теплота передается конвекцией к воздуху и лучеиспусканием к продукту и к приборам охлаждения. В установившемся режиме теплота, подведенная к продукту, частично отводится конвекцией и частично расходуется на испарение влаги с его поверхности.

В модели выделены следующие объекты:

• ограждающие конструкции;

• продукт;

• воздух в камере;

• приборы охлаждения.

Условные обозначения: конвективный теплообмен

/Ч/Ч/

теплопроводность

лучистый теплообмен

тепломассообмен за счет испарения,конденсации

Обозначение индексов: солн.р. - солнечная радиация конв. - конвекция луч. - лучеиспускание исп. - испарение конд. - конденсация нар. - наружная поверхность стены камеры; ст. -стена камеры; возд. - воздух камеры; пр. - продукт; п.о. - приборы охлаждения.

Рис. 3. Схема распределения тепловых потоков в камере.

Уравнения теплового баланса для каждого из объектов в условиях стационарного теплообмена:

о +=<2„.=о™.+рг-П,+ог

21 О^ = Оисп' + О^ ± 0К1

Хст.-пр. ^пр. г ^пр.-ао. ^ пр.-возд.

Сст.-возд. ' Х.ст.-пр.

чконв.

= 1/ -1-11' ~г %

-пр.

/"\конв. , р)исп. /-чконв. — /-усонв. , гчкон; ^) ст.-возд. ^пр. ~~ ^пр.-возд. "" ^¿возд.-п.о. ^¿п.о.

Л луч. ¿ст.-п.о.

<• ст.-возд.

4) ОКОН8- +Ок<

пр.-возд.

луч. сг.-п.о.

+ <Х£аа = <2о

В соответствии с физической моделью распределения тепловых потоков в холодильной камере, создан экспериментальный стенд для исследования теплообмена и установления доли лучистой составляющей в общем тепловом потоке (рис. 4).

1 - ограждающие конструкции с размещенным внутри испарителем,

2 - модель продукта,

3 - термопары (40 шт., показаны условно),

4 - нагревательный блок,

5 - теплоизоляция,

6 - приборы, регулирующие тепловой поток,

7 - комплект измерительных приборов.

Рис. 4. Схема экспериментального стенда.

Допущения, принятые при создании стенда:

1) на стенде нагревательным блоком моделируется тепловой поток через ограждающую конструкцию холодильной камеры С^. = С>н.б., при этом не рассматриваются СС*;

2) поток теплоты, повышающий теплосодержание рассматривается, так как экспериментальные данные установившемся стационарном режиме теплообмена;

3) лучистый тепловой поток от нагревательного блока к приборам

Г^УГЦ

.100,1 иоо;

продукта снимаются

не в

охлаждения:

О"5"1'

<н.б.~по.

~ ^н.б.^н.б.-п.о.СОелрив.

прибор охлаждения

расположен внутри ограждающих конструкций с низкой степенью черноты поверхности, коэффициент облученности 4.б.-„.о.= 0,1. Это привело к тому, что лучистый тепловой поток от нагревательного блока к приборам охлаждения составил не более 1% от общего теплового потока, и величиной С^У5Ч_П0 можно пренебречь;

4) лучистый тепловой поток С?^ч;п0 от модели продукта к приборам

охлаждения пренебрежимо мал по соображениям, аналогичным пункту 3;

5) для исключения влияния массопереноса на процессы теплообмена в экспериментальном стенде используется модель продукта с отсутствием влаги

(д„7 = оидг = о);

6) в связи со спецификой решаемых задач и конструкцией экспериментального стенда не рассматривается теплообмен приборов охлаждения с остальными объектами системы.

С учетом перечисленных допущений уравнения тепловых балансов для нагревательного блока, имитирующего ограждающие конструкции, и продукта приняли вид:

0 = о™"' + О"5*1

Хк,б, ^н.б.-возд. ^¿н.б.-пр.

Qj]yч. _ лконв.

н.б.-пр. — р.-Б 03л.

Q=TT7•nкoнв■ — Р г/кот(т Т V ПК0НЕ- — Р г*конв|Т Т V

Н.б. 1и> ^н.б.-ВОЗЛ. — н.б.н.б. V1 н.б. . ВОЗД./5 Хпр.-возд. — гпр. пр. \ пр. ~ возд. /'

>Т V Гт V"

1 - сила тока, проходящего через нагревательный блок, А; и - напряжение на нагревательном блоке, В;

с0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела (со = 5,76 Вт/м2К4); 8прИв - приведенная степень черноты, еприв = е„ б • 8пр;

ан°™ > ап™В"" К0ЭФФ- конвект. теплоотдачи от нагрев, блока и модели продукта;

Р н.б.» Рпр.- площади поверхностей нагревательного блока и модели продукта.

Экспериментальный стенд (рис. 4) создан на базе морозильной камеры с внутренними размерами 1050x550x650 мм. Благодаря испарителю, размещенному внутри теплоизолированных боковых стенок, исключено проникновение теплоты в камеру из окружающей среды через ограждающие конструкции. Внутренняя поверхность стен камеры выполнена из алюминиевых листов и имеет степень черноты е = 0,06. Для предотвращения проникновения наружных теплопритоков через крышку камеры, она закрыта дополнительным слоем теплоизоляции (ПСБ-С, 5 = 20мм) с теплоотражающим покрытием из алюминиевой фольги (е = 0,06).

Для имитаций наружных теплопритоков в камеру использовался нагревательный блок, состоящий из электрического пленочного нагревателя, облицованного тонкостенными плитами. Использование пленочного нагревателя обеспечило равномерный тепловой поток по всей площади поверхности нагревательного блока обращенной в камеру, неравномерность плотности теплового потока по площади составила не более 5%. Величина теплового потока регулировалась изменением электрического напряжения.

В качестве модели продукта использовался блок, состоящий из теплоизоляционного материала (ПСБ-С), облицованного тонкостенными плитами со степенью черноты, характерной замороженному мясу (е = 0,9). Конструкция модели продукта позволила исключить влияние теплопроводности на изучаемые процессы теплообмена.

Эксперименты проводились в две серии: с высокой степенью черноты поверхности нагревательного блока (е = 0,9), что соответствует отштукатуренной стене в холодильной камере и с низкой степенью черноты

при использовании теплоотражающего покрытия (s = 0,06). Плотность теплового потока от нагревательного блока изменялась от 60 до 150 Вт/м2.

В процессе экспериментов измерялись:

- температура поверхности нагревательного блока (в 5 точках на различной высоте);

- температура поверхности модели продукта (на стороне, обращенной к нагревательному блоку, в 5 точках на различной высоте; в 4-х контрольных точках на боковой и противоположной сторонах модели продукта);

- температура воздуха в зазоре между нагревательным блоком и продуктом (в 5 точках на различной высоте, по 11 точек на двух уровнях по высоте);

- плотность теплового потока от нагревательного блока.

Для измерения температуры поверхности нагревательного блока и поверхности модели продукта использовался универсальный измерительный прибор Р4833 с комплектом термоэлектрических преобразователей типа ТМК (относительная погрешность при использовании в качестве потенциометра постоянного тока ±(0,05-111,1/х), где х - измеряемая величина, мВ). Для измерения температуры воздуха использовался цифровой контактный термометр ТК-5.06 с комплектом термоэлектрических преобразователей типа ТХА (разрешающая способность 0,1 °С, относительная погрешность ±0,5+ед.мл.разр.).

Для измерения плотности теплового потока от нагревательного блока использовался измеритель плотности теплового потока 141111-2 с зондом ГТГП-0,25 (разрешающая способность 1 Вт/м2, относительная погрешность ±(9+0,02'(500/х-1)), где х - измеряемая величина, Вт/м2).

Второй этап исследований посвящен изучению влияния лучистой теплоты на температуру продукта и ее снижению за счет применения упаковки с теплоотражающими свойствами. Исследование проведено для условий размещения продукта в охлаждаемой торговой витрине со стеклянной крышкой.

Физическая модель распределения тепловых потоков в охлаждаемой торговой витрине аналогична модели распределения тепловых потоков в холодильной камере.

За счет разницы температур окружающего воздуха и воздуха в объеме витрины, а также нагрева наружной поверхности крышки витрины поглощением лучистой теплоты от поверхностей с более высокой температурой возникает тепловой поток через крышку витрины. От внутренней поверхности крышки теплота передается конвекцией к воздуху и лучеиспусканием к продукту и к приборам охлаждения. В установившемся режиме теплота, подведенная к продукту, частично отводится воздухом и частично расходуется на испарение влаги с его поверхности.

На рис. 5 представлена схема экспериментального стенда для исследования влияния потока лучистой теплоты на температуры продукта и воздуха в охлаждаемой торговой витрине со стеклянной крышкой.

\ 2 3 2 3 Л 4

1 - ограждающие конструкции с размещенным внутри испарителем,

2 - модель продукта в упаковке из картона,

3 - модель продукта в упаковке с теплоотражающим покрытием,

4 - места размещения термопар,

5 - комплект измерительных приборов,

6 - стеклянная крышка.

Рис. 5. Схема экспериментального стенда.

Допущения, принятые при создании стенда:

1) тепловая нагрузка к наружной поверхности крышки охлаждаемой торговой витрины создается наружными теплопритоками из помещения с температурой я 25 °С;

2) лучистые тепловые потоки к приборам охлаждения от поверхности крышки витрины <3^п о и продукта пренебрежимо малы;

3) для исключения влияния массопереноса на процессы теплообмена в экспериментальном стенде используется модель продукта с отсутствием влаги

(дГРп=оид;г=о);

4) в связи со спецификой решаемых задач и конструкцией стенда не рассматривается теплообмен приборов охлаждения с остальными объектами системы.

Для исследования действия лучистой теплоты на температуру продукта и определения способа ее снижения использованы 2 вида упаковки: со степенью черноты е = 0,9, характерной для картона или поверхности замороженных продуктов и степенью черноты е = 0,06, характерной при использовании теплоотражающего покрытия. Блоки, моделирующие продукт, располагались на различных уровнях по высоте прилавка для определения интенсивности воздействия лучистой теплоты при различной высоте загрузки.

Исследования проводились при изоляции внутреннего объема витрины от окружающего воздуха: 1) прозрачной стеклянной крышкой; 2) стеклянной крышкой со слоем теплоизоляции, размещенным с внутренней стороны;

3) стеклянной крышкой со слоем теплоизоляции и теплоотражающим покрытием на внутренней стороне.

В процессе экспериментов измерялись: температуры поверхностей моделей продуктов обращенных к крышке; внутренней стороны крышки, температуры воздуха около продукта.

В третьей главе представлены результаты исследований и их обработка.

На первом этапе экспериментальных исследований было установлено, что теплота, передающаяся от нагревательного блока лучеиспусканием, воздействует непосредственно на модель продукта, нагревая ее поверхность, при этом температура воздуха в зазоре между ними практически не изменяется.

На рис. б представлены экспериментальные значения температур поверхности нагревательного блока, воздуха и поверхности модели продукта при различных значениях плотности теплового потока при наличии и отсутствии теплоотражающего покрытия на поверхности нагревательного блока. Значения температур, соответствующие началу оси абсцисс, относятся к поверхности нагревательного блока, значения температур на расстоянии от нее 0,2м относятся к поверхности модели продукта, в промежутке между ними приведены значения температур воздуха.

о ю,о

ТО

О.

£

а 5,0

0)

с:

г

£

ь 0,0

-5,0 -10,0 -15,0

-20,0

-25,0

Рис. 6. Значения температур поверхностей нагревательного блока, модели продукта и воздуха между ними при различной плотности теплового потока я и степени черноты поверхности нагревательного блока ен.б.. Так при q = 60 Вт/м2 плотность лучистого теплового потока составила 22 Вт/м2, температуры поверхностей нагревательного блока и продукта: минус 13,5 °С и минус 20,5 °С соответственно. При нанесении теплоотражающего

I Температура / поверхности = 60 Вт/м2 (Ен.б. = 0,9) -е-Ч = 60 Вт/м' (ен.б. = 0,06) ч = 90 Вт/м' (ен.6. = 0,9) -л-Ч = 90 Вт/м" (ен.6. = 0,06) -•-4 = 120 Вт/м' (ен.6. = 0,9) -о-ч = 120 Вт/м* (ен.6. = 0,06) -«-Ч = 150 Вт/м' (ен.6. = 0,9) -о-ч = 150 Вт/ма (ен.6. = 0,06)

з нагр бло евательн са эю

Температура . поверхности \

Т емперату 13 воздух а

-----------

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,18 0,18 0,2 Зазор между нагревательным блоком и моделью продукта, м

покрытия плотность лучистого теплового потока снизилась до 3 Вт/м2, а температуры поверхностей нагревательного блока и продукта составили: минус 8,1 °С и минус 21,9 °С.

Температура поверхности продукта зависит от плотности теплового потока и степени черноты поверхности нагревательного блока, температура воздуха зависит только от величины теплопритоков. Снижение лучистого теплового потока за счет нанесения теплоотражающего покрытия на поверхность нагревательного блока может привести к снижению разности температур поверхности продукта и воздуха в 4 - 5 раз для значения величины плотности теплового потока через ограждающие конструкции 10 - 20 Вт/м2, характерной для камер хранения замороженной продукции. Установлено, что при этом температура поверхности нагревательного блока повышается на 3 -4 °С, а это способствует увеличению конвективного теплообмена на 15 - 20%.

С помощью программы статистического анализа данных методом

наименьших квадратов получено регрессионное уравнение зависимости величины перегрева продукта относительно воздуха от плотности лучистого теплового потока вида АТ = а^ль, при этом коэффициенты а, Ь зависят от условий теплообмена продукта с другими объектами системы, а также теплофизических свойств продукта и упаковочного материала.

На рис.7, показана зависимость перегрева поверхности продукта относительно воздуха от плотности лучистого теплового потока для двух значений характерного размера экспериментальной камеры - на высоте Ь = 0,25 м: ДТ = 0,224^°' (коэффициент корреляции г > 0,98); на высоте Ь = 0,45 м: ДТ = 0,177ч}л°'8 (г > 0,99). Адекватность зависимости подтверждена по Б-критерию Фишера.

в.* 11

♦ Л- ♦

* ф ♦ ^^^

* *

♦ при ен,6. в 0,9 на высоте Ь = 0,25 м о при ен.б. ■ 0,06 на высоте Ь58 0,25 м ■ при ен.б. ■ 0,9 на высоте Ь « 0,45 м □ при Ен.б. = 0,06 на высоте И ■ 0,45 м

30 40 50 60

Платность лучистого теплового потока ч„, Вт/м2

Рис. 7. Изменение разности температур поверхности продукта воздуха от величины плотности лучистого потока.

Представленные кривые в области значений плотности лучистого теплового потока от 0 до 10 Вт/м2 описывают экспериментальные данные, полученные при использовании теплоотражающего покрытия на поверхности нагревательного блока.

В экспериментальном стенде около модели продукта имеет место ламинарный режим естественной конвекции. При этом коэффициент конвективной теплоотдачи, согласно теории подобия физических процессов, пропорционален ^/(Т^ -Твозд), а плотность конвективного теплового потока

пропорциональна -ТВ0ЗД.)(ТСТ. -Твозд) = (Тст_ -Твозд )5/4. Таким образом,

разность температур (Тст. - Твозд.) пропорциональна qк0'8, а в условиях стационарного теплообмена и ял0,8.

Главным показателем эффективности работы холодильной камеры является величина потерь массы продукта от усушки. Движущей силой этого процесса является разница влагосодержания воздуха у поверхности продукта и в ядре потока. Известно, что усушка хранимой продукции может происходить даже при 100% влажности воздуха в камере. Это возможно в тех случаях, когда температура продукта выше температуры воздуха, например, при нагреве поверхности продукта лучеиспусканием, что приводит к увеличению разности влагосодержания воздуха - д.) около поверхности продукта и в ядре потока.

На рис. 8 показана расчетная зависимость разности влагосодержания воздуха при 100% относительной влажности от плотности теплового потока. Снижение плотности лучистого теплового потока за счет покрытия нагревательного блока теплоотражающим материалом приводит к существенному снижению движущей силы массообмена продукта с окружающим воздухом.

Плотность теплового потока я, Вт/м1

Рис. 8. Зависимость разности влагосодержания воздуха (сГ' - <1) около поверхности продукта и в ядре потока от плотности теплового потока.

Для снижения усушки необходимо помимо обеспечения высокой влажности воздуха в камере снижать разность температур продукта и воздуха, а для этого следует уменьшать величину лучистого теплового потока к продукту.

Установлено что, при изменении плотности теплового потока от 20+150 Вт/м2 суммарный коэффициент теплоотдачи от нагревательного блока а увеличился на = 25%, при этом вклад конвективной и лучистой составляющих остался почти постоянным. Для лучистого теплообмена эта величина при е„.б. = 0,9 составила =35% от суммарного коэффициента теплоотдачи, а при вн 6. = 0,06 ~ 5%.

Экспериментально доказано, что применение теплоотражающих покрытий стен холодильной камеры позволяет снизить лучистый поток теплоты, передающейся к продукту, при этом возрастает температура стены и увеличивается коэффициент конвективной теплоотдачи от нее. Определено, что происходит перераспределение долей отвода теплоты от ограждающих конструкций в пользу конвекции и снижение перегрева поверхности продукта относительно температуры воздуха. Установлено, что вклад лучистой составляющей зависит от приведенной степени черноты теплообменивающихся поверхностей, а также их геометрических характеристик и практически не зависит от величины теплопритока.

На втором этапе экспериментальных исследований показано, что за счет более высокой плотности лучистого теплового потока его отрицательное воздействие в охлаждаемых торговых витринах проявляется сильнее, чем в холодильных камерах, особенно это касается открытого исполнения витрин с воздушными завесами.

На рис. 9 показаны экспериментальные значения температур поверхностей продуктов в картонной упаковке (s = 0,9) и упаковке с низкой степенью черноты (е = 0,06), а также температура воздуха, измеренная на одном уровне с поверхностями продуктов по высоте загрузки витрины. Данные приведены для витрины со стеклянной крышкой и со стеклянной крышкой со слоем теплоизоляции и теплоотражающим покрытием на внутренней стороне.

Экспериментально определено, что в витрине со стеклянной крышкой температура поверхности продукта с е = 0,9 за счет лучистого потока повысилась на 3 - 4°С относительно воздуха. При этом продукт в упаковке с низкой степенью черноты имел температуру почти равную температуре воздуха.

Изоляция крышки витрины слоем теплоизоляции привела к понижению общего уровня температур за счет повышения термического сопротивления. Однако, приведенная степень черноты поверхности крышки и продукта в картонной упаковке (еприв = 0,81) осталась такой же, и температура продукта на 1 - 2,5 °С выше температуры воздуха.

Применение теплоотражающего покрытия на поверхности теплоизоляции, обращенной в камеру, позволило существенно снизить приведенную степень черноты (еприв = 0,05) и, следовательно, величину

лучистого потока теплоты. Продукты в обоих видах упаковки и окружающий их воздух имели равную температуру.

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7

Высота размещения продукта а витрине, м

Рис. 9. Значение температур воздуха и поверхности продукта при различной высоте его размещения.

Так как продукты в упаковке двух видов, попарно расположены на одинаковых уровнях по высоте витрины, то они между собой находятся в одинаковых условиях конвективного теплообмена, и перегрев продукта в картонной упаковке относительно продукта в упаковке с низкой степенью черноты и воздуха вызван исключительно воздействием лучистого теплового потока. Установлена зависимость перегрева продукта в картонной упаковке (е = 0,9) относительно воздуха (рис. 10).

Плотность лучистого теплового потока ч„, Вт/ма

Рис. 10. Изменение разности температур поверхности продукта в упаковке из картона (е = 0,9) и воздуха от плотности лучистого теплового потока.

Анализ показывает, что воздействие лучистого потока теплоты на продукт в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине носит одинаковый характер, и зависимость разности температур между температурами продукта и воздуха от плотности лучистого теплового потока имеет вид ДТ = а-я„ь. Для выбранной модели продукта и режима, поддерживаемого в экспериментальном стенде, зависимость имеет вид: АТ = 0,19^л0,8, при этом коэффициент корреляции составил более 0,97, адекватность зависимости подтверждена по Р-критерию Фишера.

Аналитически определено влияние расположения продукта в охлаждаемой торговой витрине на коэффициент его облученности. Лучистый теплообмен происходит во всех рассмотренных случаях между внутренней поверхностью крышки витрины и поверхностью продукта. Коэффициент облученности продукта пропорционален отношению площадей поверхности продукта, участвующей в теплообмене, и крышки витрины. Изменение коэффициента облученности при различных вариантах расположения продукта на одном горизонтальном уровне витрины составляет около 60 %, и достигает максимального значения при расположении продукта в центре. При различных вариантах размещения по высоте, изменение коэффициента облученности продукта составляет около 80 % и достигает максимального значения около крышки. Это показывает, что уровень загрузки и положение продукта относительно стенок влияют не только на режим конвективного теплообмена, но и в значительной степени на величину лучистого теплопритока.

В условиях охлаждаемой торговой витрины снижение лучистой составляющей теплопритока к продукту решается применением упаковки с теплоотражающим покрытием.

Разработана математическая модель передачи теплоты лучеиспусканием от ограждающей конструкции холодильной камеры к замороженному продукту.

Предполагается, что продукт является сплошным, однородным и изотропным по физическим свойствам телом в виде неограниченной пластины толщиной 25. Это в первом приближении описывает процесс теплообмена продукта конечных размеров, находящегося в штабеле вплотную с другими такими же продуктами в одинаковых условиях.

В начальный момент времени температура продукта по всему объему одинакова и равна температуре воздуха в камере. От наружной стены, имеющей температуру выше чем воздух, теплота лучеиспусканием Чст^пр. передается к поверхности продукта. Температура продукта повышается и становится выше температуры воздуха, вызывая тем самым конвективный отвод теплоты

Результирующий поток теплоты qnp, повышающий теплосодержание продукта, равен разности теплоты подводимой лучеиспусканием и отводимой конвекцией: qnp = q^ - q^.

Распределение температуры по толщине продукта описывается дифференциальным уравнением теплопроводности, при этом на поверхности продукта имеет место граничное условие второго рода.

Величина действующего на продукт потока теплоты зависит от температуры поверхности продукта, поэтому в условиях нестационарного теплообмена заранее неизвестна зависимость изменения плотности теплового потока во времени. В связи с этим продолжительность перехода процесса в стационарный режим разбита на п малых интервалов времени, в течение которых тепловой поток принят постоянным. Для каждого интервала времени, длительностью (х; — ) при i = 0..п, изменение распределения температуры Т|(х,т) (тм <т<т() по толщине продукта во времени рассчитывается исходя из функции распределения температуры по толщине продукта в конце предыдущего временного интервала Ти(х,т м) и плотности теплового потока, определенной по температуре поверхности продукта в конце предыдущего временного интервала Тм(5,т ц). В этом случае дифференциальное уравнение теплопроводности, а также его начальные и граничные условия примут вид: dTj (х>т) - а d2Tj (х, т) дх дх2

Ты(х,0)=Тв; Т, (х, т,_,)=fi (х, Ты (х, ты)), i>0

+ xH<t<x(

öx

q, = f(Tw(S,Tw))

По аналогии с решением дифференциального уравнения теплопроводности для неограниченной пластины с граничными условиями II рода и начальным распределением температуры по толщине пластины Т(х,0) = f(x) полученным А.В.Лыковым, выполнив переход к рекурсивной функции и учитывая зависимость теплового потока от температур стенки, продукта и воздуха, было получено:

{5 1 Г an2it2(i-ij_i) I

jTHix.^Jdx + Jq.iT-THjj + lZcos^" 62 Jx

I U ljlA,ll о. о

- = а—LV-Z, Т: , <т<т,,-S<x<5

> 1-1 I»

s Iт-т 1 ( ап2л2(г-Т|..-е)'1

8Г„ ( ч шос, 2а f,/ пттх >lJ--¿5-'J

х Tw(x,tw)cos—-dx+~2(-l) cos— q,ev M9, т,_,<т<т,

о о OA П=1 О о

С05прив/с

прив. ст.-пр.

Т V Гтм(5,у,) 100 J I, 100

-1.5VTi.1(S,tw)-Tb.(Th(5,Tw)-Tb)

В программной среде МаШСАБ написана программа, позволяющая рассчитывать изменение температуры любой точки продукта во времени. В качестве начальных условий для расчета задаются: температуры стенки и воздуха, степень черноты теплообменивающихся поверхностей, теплофизические параметры продукта.

На рис. И представлены данные расчета изменения температуры замороженного мяса в центре и на поверхности по математической модели при отсутствии и при наличии теплоотражающего покрытия внутренней поверхности стены камеры для начальных условий: Тст = 257 К; Тв = 255 К.

* 256,4

га 256,2

14 16 18 20 Продолжительность, сут

Рис. 11. Изменение температуры замороженного мяса под действием лучистой теплоты.

В развитие исследований, выполненных С.Б.Бабакиным, по определению приведенной степени черноты для холодильной камеры с учетом ее загрузки, а также работ А.Мачкаши и Л.Банхиди по определению коэффициентов облученности, предложена зависимость расчета комплексного коэффициента 8прив/ет.-пр. • Показано, что комплексный коэффициент может быть представлен функцией от степени загрузки и безразмерных геометрических размеров камеры: отношения расстояния от стены камеры до продукта к ширине стены и к высоте стены.

е f

прив. ст.-пр.

А + В- + С- I, где а Ь,

100% I

г - расстояние от стены камеры до продукта; а - ширина стены; Ь -высота стены; у - степень загрузки камеры, %.

Аналитически получены значения коэффициентов А, В, С для различной степени черноты поверхности стены, погрешность результата при этом составляет не более 3%. Для условий холодильной камеры со стенами

покрытыми штукатуркой: епрт/ст._пр. = ^¿Г^0'8"°'52°>49£)•

Приведенная степень черноты и коэффициент облученности имеют сложную зависимость от степени загрузки камеры, в то время как их произведение от степени загрузки зависит практически линейно.

В четвертой главе представлены направления прикладного использования результатов исследования.

С целью снижения усушки и сохранения качества хранимой продукции предложено применение материалов с теплоотражающими свойствами для покрытий ограждающих конструкций камер, укрытий штабелей и упаковки продуктов. Рассмотрено применение современных пленочных материалов, а также наносимых в виде жидких компонентов для ограждающих конструкций.

Разработано техническое предложение по конструкции камер холодильника для хранения неупакованных пищевых продуктов (рис. 12).

1 - наружные ограждающие конструкции, 2 - теплоотражающее покрытие, 3 - канал подачи воздуха, 4 - канал отвода воздуха, 5 - теплопроводящий экран, б - область отвода теплоты, 7 - воздухоохладители.

Рис. 12. Схема камеры холодильника для неупакованных пищевых продуктов.

С целью снижения лучистой теплоты, передающейся от ограждающих конструкций к продукту, грузовой объем камеры отделен теплопроводящими экранами. Внешние теплопритоки отводятся потоками холодного воздуха, равномерно поступающими из канала, проложенного по периметру камеры у потолка. Отепленный воздух отводится к воздухоохладителям через канал у пола. При этом поддерживается температура теплопроводящего экрана на уровне близком к температуре в камере. Эксплуатационные теплопритоки из камеры отводятся через теплопроводящий экран в область отвода теплоты.

Тепловой баланс в камере поддерживается воздухоохладителями. Они установлены вне камер хранения, что позволяет исключить дополнительные теплопритоки, связанные с работой электродвигателей вентиляторов и оттайкой. Возможно применение современных безопасных систем хладоснабжения как с промежуточными хладоносителями, так и непосредственного охлаждения хладагентом.

Благодаря снижению лучистой теплоты от ограждающих конструкций к продукту, усушка неупакованной продукции для холодильной камеры среднего этажа, емкостью 250т и с наружной стеной, площадью 24м х 6м снижается на 0,3% в год.

Основные результаты работы и выводы.

1. Установлено, что в холодильные камеры при хранении замороженной продукции доля теплопритока через ограждающие конструкции составляет до 95 %, при этом доля теплоты, передающейся лучеиспусканием от внутренних поверхностей стен, составляет 35 н- 45% от теплопритока в камеру через ограждающие конструкции.

2. Разработана математическая модель, а также программа расчета передачи теплоты лучеиспусканием от ограждающих конструкций к продукту для условий холодильной камеры.

3. Экспериментально подтверждено, что лучистый тепловой поток передается от наружных ограждающих конструкций непосредственно к продукту, что приводит к повышению его температуры и увеличению разности влагосодержаний воздуха у поверхности продукта и в ядре потока. Установлены зависимости изменения разности температур поверхности продукта и воздуха от плотности лучистого теплового потока.

4. Установлено, что нанесение теплоотражающего материала на внутренние поверхности стен камеры или поверхность упаковки продукта снижает поток лучистой теплоты в 8 - 10 раз.

5. Разработаны технические предложения по конструкции камер холодильника существенно снижающие передачу лучистой теплоты от ограждающих конструкций к продукту и обеспечивающие стабилизацию температурных полей в холодильной камере (Положительные решения ФГУ ФИПС на выдачу патентов по заявкам №2007146567 и №2008120189).

6. Годовой экономический эффект от внедрения теплоотражающих материалов на холодильнике емкостью 1000 т при длительном хранении замороженного неупакованного мяса составляет не менее 180 руб./т. Эффект получен за счет снижения потерь от усушки при снижении негативного воздействия лучистой теплоты.

7. Получен акт реализации результатов диссертационной работы ФГУ Научно-исследовательским институтом проблем хранения Росрезерва при разработке «Программы реконструкции холодильников Росрезерва на 2010 -2015 годы».

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Бабакии Б.С., Белозеров А.Г. Повышение эффективности ограждающих конструкций холодильных камер. Материалы международной научной конференции. Инновации в науке и образовании - 2007. - Калининград: КГТУ, 2007.-С.77-81.

2. Бабакин Б.С., Белозеров А.Г. Исследование теплообмена в холодильной камере. Материалы международной научно-технической конференции. Сучасш проблеми холодильноТ техшки i технологи. - Украина, Одесса: ОДАХ, 2007 - с.29-30.

3. Белозеров А.Г. О влиянии лучистого теплообмена на усушку неупакованной продукций. Сборник докладов. Конференция-конкурс научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии. - М.: ВНИИМП, 2007.-с.10-14.

4. Семенов Е.В., Бабакин Б.С., Белозеров А.Г. и др. К анализу кинетики отепления поверхности мясопродуктов в холодильной камере при лучистом теплоотводе от ограждающих конструкций. Сборник научных трудов. Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии. - М: МГУПБ, 2008.-C.59-68.

5. Бабакин Б.С., Белозеров А.Г. Математическое моделирование холодильной камеры хранения продуктов. Сборник научных трудов. Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии. - М: МГУПБ, 2008 - с.77-82.

6. Бабакин Б.С., Белозеров А.Г, Снижение усушки замороженного мяса при длительном хранении // Все о мясе, №4, 2008 - с. 25-27.

7. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2007146567 от

18.12.2007 МПК F25D 13/00 / Холодильник для хранения пищевых продуктов / Бабакин Б.С., Белозеров А.Г., Воронин М.И. и др.

8. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2008120189 от

22.05.2008 МПК F25D 13/00 / Холодильник для хранения пищевых продуктов / Бабакин Б.С., Белозеров А.Г., Воронин М.И. и др.

Отпечатано в типографии ООО "Франтера" Подписано к печати 05.11.2009г. Формат 60x84/16. Бумага "Офсетная №1" 80г/м2. Печать трафаретная. Усл.печ.л. 1,50 Тираж 100. Заказ 302.

www.frantera.ru

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ состояния и направлений совершенствования ограждающих конструкций холодильных камер д

1.1. Анализ температурных режимов в камерах хранения замороженной продукции. ~ ^

1.2. Направления повышения эффективности ограждающих конструкций.

1.3. Систематизация холодильных камер по характеру распределения теплоты

1.4. Анализ существующих конструктивных решений ограждающих конструкций по снижению действия солнечной радиации. Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. Методика и техника проведения исследований.

2.1. Программа проведения исследований.

2.2. Структура теплопритоков в камеры хранения. ^

2.3. Физическая модель распределения тепловых потоков в камерах различного типа. ^

2.4. Методика проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных.

2.5. Описание экспериментальных стендов.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. Результаты исследований. ^ внутренней поверхности ограждающих конструкции. Выводы по главе 4.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации предусмотрено устойчивое развитие отечественного производства основных видов продовольствия, обеспечивающее продовольственную независимость страны, а также формирование стратегических запасов безопасных и качественных продуктов.

Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 - 2012 годы поставлена задача увеличения доли российского производства мяса и мясопродуктов до 69,6% к 2012 году.

Решение поставленных задач требует создания эффективных систем хранения с минимальными потерями сырья, наименьшими энергетическими и материальными затратами. Однако большинство существующих хладокомбинатов построено в период 1960 - 1980 годов и ранее, износ их оборудования и теплоизоляции составляет выше 80%.

Учитывая, что изоляция холодильных камер оказывается в трудных условиях эксплуатации из-за частых изменений температур, влажности, атмосферного давления наружного воздуха и переменного воздействия солнечной радиации, то потоки теплоты и влаги могут не только изменять свои значения, но и направления. Обследования, проведенные ВНИХИ, показали, что средний расчетный коэффициент теплопередачи ограждений камер мороженых грузов на предприятиях со сроком эксплуатации 10-15 лет увеличивается в 2,2 — 2,5 раза по сравнению с нормированным, вследствие увлажнения изоляции [45, 46, 48, 51].

Необходима реконструкция и внедрение новых технических решений для обеспечения современных технологий хранения скоропортящихся продуктов, в том числе замороженной продукции в упакованном и неупакованном виде, например, на холодильниках Росрезерва, где важен универсальный подход к хранению.

Основными направлениями в решении данной проблемы являются повышение эффективности холодильных систем и теплоограждающих конструкций холодильников за счет применения эффективных паро-гидро-теплоизоляционных материалов и внедрение технических решений, обеспечивающих снижение негативного воздействия лучистой составляющей теплового потока на продукт.

Важнейший вклад в развитие рассматриваемых направлений сделали ученые и специалисты: Алексеев П.А., Бабакин Б.С., Бадылькес И.С., Воронин М.И., Дибирасулаев М.А., Корешков В.Н., Малышев A.A., Медникова Н.М., Михайлов В.Д., Рогов И.А., Рютов Д.Г., Тихонов Б.С., Чуклин С.Г., Чумак И.Г., Шеффер А.П.

Повышение эффективности систем хранения и снижения потерь продукции требует всестороннего изучения механизмов тепломассопереноса в холодильных камерах и учета этих знаний при строительстве новых и реконструкции существующих холодильных сооружений.

Цель работы. Совершенствование теплоограждающих конструкций камер хранения замороженной продукции с целью сохранения качества продукции и снижения потерь от усушки при хранении на основе изучения механизма распространения теплоты в камере и ее воздействия на продукт.

В соответствии с целью работы решались следующие задачи:

1) Провести аналитическое исследование и определить структуру теплопритоков в холодильные камеры.

2) Разработать физическую модель распределения тепловых потоков в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

3) Разработать методику и экспериментальный стенд для исследования теплообмена в холодильной камере и определения доли лучистой составляющей в общем тепловом потоке.

4) Исследовать влияние лучистой составляющей теплового потока на температуры продукта и воздуха в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

5) Разработать математическую модель передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.

6) Разработать технические предложения по снижению влияния лучистого теплового потока на условия хранения продуктов в холодильной камере.

Научная новизна.

• На основе изученного механизма распространения теплоты в холодильной камере и полученных экспериментальных данных установлено влияние приведенной степени черноты теплообменивающихся поверхностей на величину лучистого теплового потока, воздействующего на продукт.

• Количественно определено влияние лучистого теплового потока на температуры продукта и воздуха в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

• Разработана математическая модель передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.

Практическая значимость

Разработана компьютерная программа расчета температуры продукта при хранении с учетом воздействия на него лучистого потока теплоты на базе предложенной математической модели.

Разработаны технические решения по снижению действия лучистого потока теплоты в холодильнике для хранения замороженных упакованных и неупакованных продуктов, получены 2 положительных решения ФГУ ФИПС на выдачу патентов по заявкам №2008120189, №2007146567.

Результаты исследования внедрены в учебный процесс МГУПБ при подготовке специалистов по специальностям 190603 и 140504, а также используются в дипломном проектировании.

Результаты исследований переданы в ФГУ Научно-исследовательский институт проблем хранения Росрезерва и использованы при разработке «Программы реконструкции холодильников Росрезерва на 2010 - 2015 годы».

Работа выполнена в рамках «Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 2006 - 2010 годы».

Достоверность результатов исследований обоснована применением современных приборных средств и методов для измерения исследуемых параметров. Высокие значения коэффициентов корреляции подтверждают надежность полученных зависимостей. Полученные результаты сопоставимы с данными других авторов.

На защиту выносятся.

Результаты экспериментальных и аналитических исследований влияния приведенной степени черноты и коэффициента облученности на величину плотности лучистого теплового потока.

Зависимость изменения температур продукта и воздуха в камере от плотности лучистого теплового потока.

Физическая модель распределения тепловых потоков в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

Математическая модель и программа расчета передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.

Технические предложения по снижению воздействия лучистой теплоты на продукт при хранении за счет использования теплоотражающих материалов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены на: международной научной конференции «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2007г.), международной научно-технической конференции «Сучасш проблеми холодильноТ техшки 1 технолоп'1» (Одесса, 2007г.), конференции-конкурсе научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (Москва 2007г.), научно-технической конференции «Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии» (Москва, 2008г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 работах, в т.ч. 1 журнале, рекомендуемом ВАК, получено 2 положительных решения ФГУ ФИПС на выдачу патентов по заявкам №2007146567 и №2008120189.

7. Результаты работы использованы ФГУ Научно-исследовательским институтом проблем хранения Росрезерва при разработке «Программы реконструкции холодильников Росрезерва на 2010 - 2015 годы».

1. Адлер, Ю.Г. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.Г.Адлер, Ю.В.Грановский, Е.В.Маркова. -2-е изд. перераб. и доп. М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. A.c. № 139670 СССР. Воздушно—пленочная теплоотражательная изоляция / В.Г. Зенин (СССР); опубл. 1961, Бюл. № 14

3. A.c. № 579507 СССР. Холодильник для хранения мороженых продуктов в пересыщенном воздухе / Б.С. Тихонов (СССР); опубл. 1977, Бюл. № 14

4. A.c. № 1067316 СССР. Холодильная камера / И.Г Чумак, В.П.Кочетков, Т.Н.Балабан и др. (СССР); опубл. 1984, Бюл. № 2

5. A.c. № 1089372 СССР. Холодильник / В.М. Шляховецкий, Диарра Синье (СССР); опубл. 1984, Бюл. №16

6. A.c. № 1317255 СССР. Ограждение холодильника / В.М. Шляховецкий (СССР); опубл. 1987, Бюл. №22

7. A.c. № 1670311 СССР. Холодильная камера для длительного хранения неупакованных замороженных пищевых продуктов / Л.Н. Ловачев, В.Д. Михайлов, A.C. Гут и др. (СССР); опубл. 1991, Бюл. №30

8. Бабакин, Б.С. Исследование теплообмена в холодильной камере / Б.С.Бабакин, А.Г.Белозеров // Сучасш проблеми холодильноТтехшки i технолопТ: материалы международной науч.-технич. конф-Украина, Одесса: ОДАХ, 2007.-С.29-30.

9. Бабакин, Б.С. Массообмен при хранении замороженных мясопродуктов: монография / Б.С. Бабакин, Б.С. Тихонов. -М.: МГУПБ,2003.-.116 с

10. Бабакин, Б.С. Математическое моделирование холодильной камеры хранения продуктов / Б.С. Бабакин, А.Г. Белозеров // Сборник научных трудов. Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии. — М: МГУПБ, 2008. С.77-82.

11. Бабакин, Б.С. Повышение тепловой эффективности ограждающих конструкций холодильников при помощи специальных покрытий / Б.С.Бабакин, А.В.Выгодин, Б.С. Тихонов. // Молочная промышленность. 1998. - №6 - С.36-37.

12. Бабакин, Б.С. Повышение эффективности ограждающих конструкций холодильных камер / Б.С.Бабакин, А.Г.Белозеров // Инновации в науке и образовании: материалы международной науч. конф. 2007. -Калининград: КГТУ, 2007.- С.77-81.

13. Бабакин, Б.С. Снижение усушки замороженного мяса при длительном хранении / Б.С.Бабакин, А.Г.Белозеров // Все о мясе. 2008. - №4. - С. 25-27.

14. Бабакин, Б.С. Совершенствование холодильной техники и технологии / Б. С. Бабакин, Б. С. Тихонов, Ю. М. Юрчинский. М.: Галактика, 1992. - 176 с.

15. Бабакин, Б.С. Электрофизические методы в холодильной технике и технологии / И. А. Рогов, Б. С. Бабакин, В. А. Выгодин — М.: Колос, 1996.-336 с.

16. Бабакин, С.Б. Применение теплоотражательных материалов на холодильных предприятиях. / С.Б. Бабакин, В.А. Выгодин, С.А. Плешанов // Сб. науч. трудов. Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии М. - 2003. - Вып. 2 - С. 235236.

17. Бабакин, С.Б. Теплоотражающие покрытия для ограждающих конструкций холодильника / С.Б. Бабакин // Мясные технологии. -2005.- №5.- С.16-17.

18. Бабакин, С.Б., Энергосберегающие методы в холодильной технологии и технике / С.Б. Бабакин, В.А. Выгодин, С.А. Плешанов // Производство и реализация мороженого и быстрозамороженных продуктов. — 2001. -№6.- С.30-32.

19. Бабакин, С.Б. Энергоэффективность эксплуатации холодильных камер на мясоперерабатывающих предприятиях / С.Б. Бабакин, Г. С. Руденко // Мясные технологии. 2005. - №7.- С. 28-30.

20. Бадылькес, И. Автоматизированный холодильник с теплозащиной воздушной рубашкой / И. Бадылькес, Ш. Кобулашвили, Н. Ткачев // Холодильная техника. 1951. — №2 — С 59-66.

21. Банхиди, JI. Лучистое отопление / А. Мачкаши, Л. Банхиди; пер. с венг.B.М.Беляева; под ред. В.Н.Богословского и Л.М. Махова. — М.: Стройиздат, 1985.-464 с.

22. Белозеров, Г.А. О концепции развития холодильной промышленности / Г.А. Белозеров // Холодильная техника. 2003. — № 9. - С. 5- 10.

23. Богданов С.Н. Холодильная техника. Свойства веществ. Справочник. /C.Н.Богданов, О.П.Иванов, А.В.Куприянова-Л.: Машиностроение, 1976.- 168с.

24. Боришанский, В.М. Справочник по теплопередаче / С.С.Кутателадзе,B.М.Боришанский — Л.: Государственное энергетическое издательство, 1959.- 414 с.

25. Бурцев, С.И. Влажный воздух. Состав и свойства: учеб. пособие / С.И. Бурцев, Ю.Н.Цветков СПб.: СПбГАХПТ, 1998.-146 с.

26. Вассерман, A.A. Теплофизические свойства воздуха и его компонентов /A.A. Вассерман, Я.З.Казавчинский, В.А.Рабинович. — М.: Наука, 1966. — 375с.

27. Васютович, В.В. Проектирование холодильников / В.В. Васютович,C.Ю. Крылов, П.И.Пирог. — М.: Пищевая промышленность, 1972. -310с.

28. Выгодин, В.А. Повышение эффективности процессов и аппаратов холодильной обработки пищевых продуктов при рестуктуризации холодильных объектов в условиях повышенного грузооборота: дис. докт. техн. наук / Выгодин В.А. М., 1999. - 59с.

29. Выгодин, В.А. Повышение эффективности охлаждающих систем холодильных камер: автореф. дис. канд. техн. наук. /Выгодин В.А. -М., 1995.-19 с.

30. Выгодин, В.А. Повышение эффективности работы холодильных предприятий / В. А. Выгодин, А. Г. Кладий М.: Агропромиздат,1986. — 129 с.

31. Выгодин, В.А. Экономия топливно-энергетических и материальных ресурсов на холодильных предприятиях Росмясомолторга /B.А. Выгодин // Холодильная техника. 1984. — №7 — С. 13—16.

32. Герасимов, H.A. Холодильные установки: учебник для студентов вузов / Н.А.Герасимов, Е.С.Курылев — Л.: Мишиностроение, 1980 622с.

33. Гигиеническое заключение на продукцию, товар

34. ФУ.2.229.П.5697.06.00 .от 15.06.2000. Продукция Материал ДМПС.

35. Гигиеническое заключение на продукцию, товар

36. ФУ.2.229.П.5698.06.00. от 15.06.2000. Продукция Материал ДМПХТ.

37. Головкин, H.A. Холодильная технология пищевых продуктов / Н. А. Головкин, Г. Б. Чижов.М.: Пищепромиздат,1951. — 331с.

38. Груда, 3. Замораживание пищевых продуктов / 3. Груда, Я. Постольский. М.: Пищевая промышленность, 1970. 607 с.

39. Деденко, Л.Г. Математическая обработка и офрмление результатов эксперимента / JI. Г. Деденко, В. В. Керженцев М.: МГУ, 1977.

40. Естественное и искусственное освещение: СНиП 23-05-95 — Введ. 1995— 02-08. М.: ГУП ЦПП, 2004. - 54с.

41. Зайдель, А.Н. Погрешности измерений физических величин / А.Н. Зайдель. Л.: Наука, 1985.

42. Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции: ГОСТ 25380-92 -Введ. 1983-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1988. 11с.

43. Изучение температурно-влажностного режима камер хранения охлажденных продуктов на холодильниках и разработка системы их охлаждения: отчет о НИР / рук. Лаврова В.; исполн. Рютов Д.Г., ГуральникМ- М.: ВНИХИ, 1957.-26с.- Инв.№1428.

44. Изучение температурно-влажностного режима камер хранения охлажденных продуктов на холодильниках и разработка системы их охлаждения: отчет о НИР / рук. Холопова А.; исполн. Рютов Д.Г., Кончаков Г. М.: ВНИХИ, 1958. - 62с. - Инв.№1422.

45. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, A.C. Сукомел. М.: Энергия, 1965. - 424 с.

46. Исследование ограждений опытного холодильника емкостью 500 т из прокатных изотермических панелей: отчет о НИР/ рук. Рютов Д.Г.; исполн. Душин И., Бененсон Л. М.:ВНИХИ, 1963. - 48с. - Инв.№2204.

47. Исследование теплоизоляционных конструкций с высокоэффективной теплоизоляцией: отчет о НИР. — Л.: ЛТИХП, 1975. 173 с. — №ГР73019594

48. Исследование теплообмена в торговом холодильном оборудовании: отчет о НИР / рук. Гоголин А. и др. М.: ВНИХИ, 1970. - 50с.- Инв.№3498

49. Исследование холодильной установки, изоляционных конструкций и условий хранения продуктов на холодильнике №12: отчет о НИР / рук. Холопова А.; исполн. Алексеев П.- М.:ВНИХИ, 1955.-52с.- Инв.№1238.52