автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование процесса растворения сахара в патоке в роторном аппарате

На правах рукописи

Алексеев Виктор Алексеевич

Совершенствование процесса растворения сахара в патоке в роторном аппарате

Специальность 05.18.12 - «Процессы и аппараты пищевых

производств» (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2005

Работа выполнена в Московском государственном университете технологий и управления на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств»

УДК 66.084; 66.061.1

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Юдаев Василий Федорович

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент

Чичева-Филатова Людмила Валерьевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бредихин Сергей Алексеевич

доктор технических наук, профессор Чувахин Сергей Владимирович

Ведущая организация: Государственное учреждение научно-

исследовательский институт кондитерской промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук (ГУНИИ КП РАСХН)

Защита диссертации состоится «29» июня 2005 г. в 12 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.122.03 в Московском государственном университете технологий и управления (МГУТУ) по адресу: 109004, Москва, ул. Земляной вал, 73.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУТУ Автореферат разослан « L'i » 1А1.ЧЯ_2005 года.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук, профессор

Жиров М.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Скорость гидромеханических процессов гомогенизации, эмульгирования, диспергирования, растворения и др. определяется гидродинамической обстановкой в аппарате. Работа инженеров и ученых направлена на создание и внедрение современных аппаратов с активными гидродинамическими режимами для проведения в них технологических процессов с улучшенными экономическими и экологическими удельными показателями. К таким аппаратам относятся и роторные аппараты с модуляцией площади проходного сечения потока (РАМП) и различные их модификации: ПАРТ, ГАРТ, РИА, РПА, СГД и другие, которые отличаются основным фактором комплексного воздействия на скорость технологического процесса. Факторы воздействия определяются не столько конструкцией, сколько технологией изготовления и сборки, геометрическими, кинематическими, гидравлическими, динамическими параметрами.

Основными факторами воздействия на проводимый процесс в аппарате являются: гидродинамическая и акустическая импульсная кавитация; взаимодействие элементов конструкции с обрабатываемой текучей средой; большие сдвиговые напряжения сил трения в зазоре между ротором и статором; интенсивные турбулентные пульсации скорости, давления, температуры и т.д.; импульсы давления, возбуждающие управляемую кавитацию и кавитационные импульсы давления, возникающие при радиально-сферических колебаниях пузырей. Общим для всех модификаций РАМП является модуляция площади проходного сечения обрабатываемой текучей среды. Глубина модуляции площади проходного сечения при прочих равных условиях определяет их характерные параметры присущие этим аппаратам с переходными гидромеханическими процессами: преобразование постоянной плотности энергии внешних источников давления обрабатываемой среды в импульсную в

модуляторе аппарата при его кавитационном

трансформации плотности энергии при этом возрастает на 4-5 порядков относительно статического давления жидкости на входе в аппарат.

До сих пор исследовались турбулентные режимы течения, априори полагая, что они реализуется всегда в аппаратах этого типа. Так как перед нами стояла задача исследования технологических процессов в вязких ньютоновских и неньютоновских жидкостях, то исследование переходного режима течения обрабатываемой среды являлось принципиальным. Исследование гидромеханических процессов в аппарате проводилось с целью совершенствования технологии получения безопасных пищевых продуктов, так как основными принципами государственной политики в области здорового питания является здоровье человека.

В национальную производственную безопасность России входят, в частности, задачи:

- создание условий, направленных на удовлетворение потребностей различных групп населения и других потребителей в полноценном питании, которые направлены на сохранение и улучшение здоровья граждан;

- потребление продуктов питания, удовлетворяющее физиологические потребности человека в питательных веществах и энергии.

При выборе приоритетных направлений науки и научно-технической политики РФ в данной области исходили и из таких основных критериев, как безопасность сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов, разработка систем экологически безопасных ресурсосберегающих машинных технологий для устойчивого производства продуктов питания.

Промышленный способ приготовления карамели включает процесс уваривания, который проводится после процесса гомогенизации водного раствора сахара с патокой. Этот процесс энергоемкий. Проводится достаточно продолжительно при температуре выше температуры кипения воды. Исключив процессы получения раствора сахара в воде, гомогенизации сахарного раствора с патокой и уваривания полученной гомогенной смеси, а воздействуя только

* 1' I

)

кавитацией и большими сдвиговыми напряжениями при температуре не выше 120°С при минимальной продолжительности процесса растворения сахара в патоке, получена возможность существенно уменьшить образование редуцирующих (РВ) и канцерогенных веществ, которые стоят в первом ряду вместе с острой и подострой токсичностью, хронической токсичностью и мутагенными эффектами.

Данная работа является частью решения одной из основных задач государственной и региональной политики в области здорового питания по созданию экономической, правовой и материальной базы, обеспечивающей высокое качество и безопасность пищевых продуктов и, в частности, карамели. Её особая актуальность связана с потреблением безопасных продуктов с меньшей концентрацией редуцирующих веществ и веществ с канцерогенными эффектами.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры «Процессы и аппараты пищевых производств» МГУТУ «Совершенствование тепломассообменных процессов в условиях эффективной гидродинамической обстановки» (гос. регистрация № 1960010987), выполнялась по заказу ЗЛО «Златоустовская кондитерская фабрика» и ОАО «Златоустовский абразивный завод».

Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является модернизация роторного аппарата и разработка новой технологии растворения сахара в патоке при получении карамельной массы.

В соответствии с поставленной целью задачами исследования являются:

- разработка моделей ламинарного, переходного, турбулентного режимов течения жидкостей в элементах аппарата;

- разработка методов построения анализа и решения дифференциального уравнения течения неньютоновской термолабильной жидкости в зазоре между коаксиально расположенными вращающимися друг относительно друга ротора и статора аппарата;

- разработка методологии исследования режимов течения жидкости в модуляторе роторного аппарата;

- разработка метода определения нагревания обрабатываемой вязкой термолабильной жидкости в роторном аппарате;

- исследование параметров вязкопластичной жидкости Освальда - де Виля в зависимости от концентрации твердой фазы;

- исследование кинетики образования редуцирующих веществ в карамели в процессе растворения сахара в патоке;

- разработка метода определения влияния неточности выполнения отверстий в роторе и статоре на площадь проходного сечения диафрагмы модулятора и на коэффициенты дифференциального уравнения течения жидкости через модулятор аппарата;

- создание инженерного метода расчета роторных аппаратов для обработки вязких пищевых термолабильных жидкостей.

Методическая база и методы исследования. Решение поставленных задач проведено на основе применения теории переходных гидромеханических периодических релаксационных процессов при течении жидкости через модулятор, фундаментальных законов сохранения энергии и импульса при механических и тепловых процессах, методов измерительной техники и математической статистики при обработке результатов измерений. Достоверность теоретических положений подтверждена необходимыми и достаточными экспериментальными исследованиями.

Научная новизна исследований. Разработаны научно-методологические основы исследования режимов переходных периодических нестационарных неизотермических и кавитационных течений псевдопластичной неньютоновской и ньютоновской жидкостей в роторном аппарате, а также растворения сахара в патоке с небольшим увеличением (на 14% от ПДК) содержания редуцирующих веществ в патоке:

- проведены теоретические исследования площади проходного сечения диафрагмы и получен новый вид функции скорости от времени с минимумом в процессе открывания модулятора;

- получено решение задачи о течении вязкопластичной двухпараметорной жидкости в зазоре между ротором и статором аппарата;

- предложен критерий режима течения для переходных гидромеханических процессов и получена зависимость критического значения критерия Рейнольдса от величины зазора и критерия гомохронности характеризующих переходное течение обрабатываемой среды через модулятор;

- получены экспериментальные кинетические зависимости концентрации РВ в карамельной массе при ее получении от геометрических, кинематических и динамических параметров роторного аппарата и физических свойств обрабатываемой среды;

теоретически рассчитана мощность на преодоление сил вязкого сопротивления при течении вязкопластаческой жидкости в зазоре между ротором и статором роторного аппарата;

- разработан метод расчета и найден комплекс, позволяющие определить нагревание термолабильной вязкой жидкости в зазоре;

- теоретически получено критическое значение критерия Рейнольдса при радиапьно-сферических колебаниях пузыря в вязкой жидкости;

- проведен теоретический анализ влияния неточности выполнения отверстий в роторе и статоре аппарата на площадь проходного сечения диафрагмы модулятора и скорость ее изменения за период модуляции, а также на коэффициенты гидравлического сопротивления в дифференциальном уравнении течения жидкости через модулятор.

Практическая ценность работы:

- разработан метод расчета РАМП при его работе с пищевыми и другими термолабильными продуктами;

- разработан метод инженерного расчета течения газожидкостной смеси в промывочном канале;

- представленные экспериментальные результаты по обработке вязких жидкостей в роторных аппаратах, позволяют решить экономические, технические, экологические задачи получения продуктов питания и интенсификации процессов со значительным снижением образования редуцирующих и канцерогенных веществ в пищевых продуктах;

- представлены результаты экспериментальных исследований параметров уравнения Освальда де Виля - реологии смеси сахара и патоки как псевдопластичной дисперсной среды в зависимости от концентрации сахара в патоке.

На защиту выносится:

- принцип исследования переходного режима течения жидкости периодических переходных гидромеханических процессов в аппаратах;

- краевые условия решения уравнения течения жидкости через модулятор;

- уточнение функции площади проходного сечения диафрагмы модулятора от времени и ее исследование;

- новые результаты анализа уравнения скорости течения жидкости через модулятор, определен момент времени, когда она имеет минимальное значение;

- способ растворения сахара в патоке при более низкой температуре за меньшее время без предварительного растворения сахара в воде, гомогенизации водного раствора сахара с патокой и энергоемкого процесса уваривания;

- способ осуществления новой усовершенствованной технологии получения карамельной массы;

- модель неизотермического течения вязкой неньютоновской жидкости между ротором и статором аппарата;

- комплекс для расчета нагревания обрабатываемых сред в РАМП;

- метод исследования переходного режима течения жидкости через

8

гидравлический участок с переменным сопротивлением, и в частности, в модуляторе роторного аппарата.

Реализация результатов исследований. Диссертационная работа выполнялась автором в 1997 - 2005 гг. в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет технологий и управления».

Практические результаты работы реализованы в ряде фундаментальных и хоздоговорных НИР, по плану Федерального агентства по сельскому хозяйству, апробированы и приняты к внедрению на предприятиях ЗАО «Златоустовская кондитерская фабрика», ОАО «Златоустовский абразивный завод». Результаты исследований используются в учебном процессе по дисциплинам «Процессы и аппараты пищевых производств» и «Технология и оборудование пищевых производств» на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» Московского государственного университета технологий и управления.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих научных форумах: IX научная конференция ТТТУ 29-30 апреля 2004 г.; X Международная научно-практическая конференция «Стратегия развития пищевой промышленности» М.: МГУТУ 27-28 мая 2004 г; 55, 56 и 57 ежегодные научно-технические конференции преподавателей ЮУрГУ филиала в г. Златоуст в 2003, 2004 и 2005 гг.; на научно-техническом семинаре кафедр «Физика» и «Технология машиностроения, станки и инструменты» ЮУрГУ филиала в г. Златоуст.

Публикации. Результаты по теме диссертации опубликованы в 8-ми научных статьях, подана заявка на патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из основных обозначений, введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка использованной литературы, 5 приложений. Работа изложена на 198 страницах машинописного текста, содержит 3 таблицы, 64 рисунка и 158 наименований литературных

источников, из которых 118 отечественных и 14 зарубежных авторов и 26 отечественных и зарубежных патентов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цель и задачи исследования, их научная новизна и практическая ценность.

В первой главе проведен анализ способов обработки вязких жидкостей в пищевой промышленности и аппаратов смесителей периодического и непрерывного действия, которые имеют широкий спектр применения для гомогенизации и растворения: получение карамельной массы, шоколадной смеси, паст овощей, пюре фруктов; фармакологических препаратов и т.д. Данные аппараты, как правило, имеют застойные зоны, которые приводят к неоднородному перемешиванию и ухудшению качества конечного продукта. Непрерывные гомогенизаторы на базе ультразвуковых и гидродинамических излучателей для обработки больших промышленных производительностей не известны. Особенности работы и расчета течения вязких жидкостей при больших температурах не выходили за рамки лабораторных опытов по получению смесей и эмульсий. Роторные аппараты показали себя наилучшим образом при проведении различных технологических процессов: работают в широком диапазоне производительности при обработке невязких и высоковязких жидкостей в непрерывном режиме; нет застойных зон -обрабатываемая среда независимо от производительности вытекает через модулятор за период перекрывания отверстия статора в количестве нескольких мм3; небольшие удельные материалоемкость, расход энергии и занимаемая производственная площадь; безотходная технология получения экологически чистых продуктов. Поставлены цели и задачи исследования.

Во второй главе анализируется течение реальной жидкости в полости ротора для определения оптимальной формы внутренней полости и внешних поверхностей ротора с целью уменьшения коэффициента гидравлического

сопротивления радиальному

течению жидкости в полости ротора и момента вязких сил в зазорах между ротором и верхней крышкой корпуса и внутренней рабочей поверхностью статора аппарата (рис.1).

Теоретически определены поля скоростей, тангенциальных

напряжений, диссипация энергии и нагревание жидкости в зазоре между ротором и статором. Так как в качестве процесса исследовалось растворение сахара в патоке, то реология обрабатываемой среды

Рис. 1. Конструктивная схема роторного аппарата с модуляцией потока. 1 - стенка камеры озвучивания; 2 - камера озвучивания; 3 - отверстия в роторе; 4 - входной патрубок; 5 - ротор; 6 - статор; 7 - отверстия в статоре; 8 - крышка; 9 - выходной трубопровод; 10 - корпус

может быть описана уравнением Освальда - де Виля: т = *(л>/<*г)". Рассматривая движение элементарного объема жидкости в зазоре, имеющего форму цилиндрического слоя радиусом г, высотой Я и толщиной йг, при равномерном вращении ротора определены: поля скоростей и касательных напряжений т{г) и момент сил вязкого сопротивления в зазоре М(г).

Обработка экспериментальных данных по вязкости смеси сахара и патоки показала, что индекс поведения смеси от концентрации сахара в интервале концентрации сахара (0;49 % мае.) медленно уменьшается {¿т!дс» -0,4) примерно по линейному закону. При увеличении концентрации сахара от 49 до 54,3 % мае. индекс т резко уменьшается со скоростью ¿т!<1съ -4,8. С

И

увеличением концентрации сахара в патоке градиент скорости перехода псевдопластичной жидкости в ньютоновскую увеличивается, причем характерной является концентрация около 50 % мае., когда сильно изменяются т и г перехода вязкопластичной жидкости в ньютоновскую. На основе теплового баланса энергии диссипации и нагревания жидкости в зазоре: Ма> - стЛТ/ Л получено выражение для величины повышения ее температуры ДГ = 2ж цсоЬр /(с рдг), которая для роторных аппаратов весьма незначительна из-за малого пребывания жидкости в зазоре. По известным характеристикам т и к можно провести расчет величины ДГ обрабатываемой жидкости в зазоре.

Течение жидкости через модулятор, образованный кромками патрубков в стенках ротора и статора (рис.2), описывается уравнением Риккати А/ / Л' = Яо(1 -1. (г'У - 1...ИМ2), (1)

с коэффициентами гидравлического сопротивления и !„(' )> которые

зависят от площади проходного сечения диафрагмы и относительной длины модулятора. В уравнение (1), которое написано в относительных величинах в качестве масштаба скорости принята скорость стационарного течения идеальной жидкости через модулятор о„ = -^ТАРТр , а времени - время процесса открывания отверстия статора ротором ^ = -ар1а>И.р. Вычисляя скорость из уравнения (1) определяют среднюю скорость за период модуляции 1 г

и^ =—|и'(г') <1? и расход жидкости через модулятор и аппарат: 0 ^ гс исг.

Т о

В связи с тем, что зависимость относительной площади =

проходного сечения модулятора в литературе представлена неоднозначно, нами проведен анализ известных зависимостей £'(<') и приведена новая, не имеющая тех недостатков, которые имели предыдущие: нет разрыва функции в точках сшивания времени; минимумов меньше величины зазора и максимумов больше ширины отверстия статора; она симметрична на интервале времени [0; А+1] относительно прямой г^ = 1 + (А -1)/ 2.

Нис. 2. Модель течения жидкости в отверстиях ротора и статора РАМП вращающейся жидкости в полости ротора, в его патрубке - частя модулятора

0<?'<л/1

(2)

Эта функция отличается от ранее приведенных наиболее точных тем, что там интервалы времени, на которые делится период модуляции, другие: [0; 1]; [1; А]; [А; А+1]; [А+1; Т]. При таком разбиении периода 5'(1)=. Производные ¡Л' при /' = 0 и - А +1 равны нулю при любых величинах зазора 8', а в точках

/' = и 1' = А+\-т}\-8'г <25Ч&' = . Интервал времени, когда

5' = соия = 1, М' = А + \-2^\-5'г >0, даже при А = 1, когда Д/' = 2(1 -VI <У'2)>0, а не равен нулю, как во всех предшествующих случаях. Функция (2) представлена на рис. 3.

Для промывки аппаратов пищевых производств, в частности, роторных аппаратов предложено использовать газожидкостную смесь, в связи с чем решалась задача об истечении жидкого снаряда из трубы с того момента времени, когда его передний торец совпадает с концом трубы. Движение этой жидкости осуществляется под действием следующих сил: тяжести и инерции (в общем случае труба с газожидкостной смесью может находиться в неинерциальной

13

Рис. 3. Зависимость S'(t') по (2) при различных значениях 8'

системе отсчета);разности давлений ДР газа на торцы жидкого снаряда; реактивной (движение тела переменной массы); гидравлического сопротивления по переменной длине вытекающего снаряда. В относительных величинах движение жидкости описывается нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка

d2x'/dt'2 =£u(l+/; -*')"' +H-L{dx4di')2 =0. (3)

Уравнение (3) решали при начальных условиях: t' = 0,х'= Q,dx'/dt'= v'(o). В результате получены шесть частных случаев: скорость течения идеальной жидкости в горизонтальной неподвижной трубе; течение идеальной жидкости без внешних источников давления (ЛР = 0); течение реальной жидкости без внешних источников давления; жидкость движется только под действием силы сопротивления при коэффициенте сопротивления X = const; течение жидкости под действием всех сил в начальный момент времени, когда х«1 + 1 . Особенностью такого течения является то, что при х -> I возникают огромные ускорения и скорости, которые позволяют эффективно промывать аппарат после его остановки и проведении регламентных работ, экономичнее расходовать моющий раствор. В

14

случае кратковременной промывки аппарата следует увеличивать концентрацию свободного газа, то есть уменьшать / длину снаряда жидкости. Таким образом проведено теоретическое обоснование промывки аппарата газожидкостной смесью.

В третьей главе формулируется граничное условие решения уравнения Риккати (1). Так как коэффициенты этого уравнения периодические, вследствие периодичности функции площади проходного сечения (2) модулятора, то и скорость течения жидкости и' есть периодическая функция:

и'(?)=и'(?+Т'). (4)

Уравнения (1) и (4) решали методом Рунге-Кутта. Для начала счета принимали значение скорости равным о'(о) = (-1, (0) + (о)+(о))"2 /41и(о)), которое следует из условия, что Ж/(о)/Л' = 0. Счет велся до тех пор, пока не выполнялось условие (и'(|»7")-1>'(и-1)г)/(о(л7"))£5-10~3. На каждом шаге счета проверялась ошибка. Если ошибка превышала наперед заданную, то шаг уменьшался вдвое, и счет продолжался до тех пор пока вышеприведенное отношение не удовлетворялось. На рис. 4^6 приведены примеры зависимости относительной скорости течения жидкости от относительного времени через модулятор. Из рисунков видно, что скорость имеет минимум в окрестности времени г' >0(кривые 5, 6, 7, 8 на рис. 6) и с увеличением значения критерия Яе„ =о„Вгс/у, увеличивается максимальная скорость за период. Причем при малых значениях она возрастает весьма существенно, а с увеличением значений Яе„ максимальная скорость меньше зависит от него. Поэтому предложено за критерий режима течения жидкости через модулятор принять зависимость отношения У = («,„«, )/(«„„_ ) от значения критерия (рис. 7). Из представленных рис. 4-6 следует, что

выбранный критерий режима течения, преимущественно зависит от величины зазора. На рис. 7 кривые группируются попарно: 3 и 4, 5 и 6 и только при минимальной величине зазора 5' = 0,025 кривые 1 и 2 заметно отличаются, то есть зависят от величины критерия гомохронности при величинах критерия < 100.

В качестве критической величины критерия (Re„ )v можно принять любую

величину Ч* = const на рис. 7. Расчеты показали, что с уменьшением 8' и увеличением Но, (Re«.)^ уменьшается, а при 8' = 0,05 и Но= 100 достигает

величины 680, что значительно меньше критического критерия Re перехода от ламинарного течения к переходному в трубе, равном 2320. Если учесть, что в Re„ в качестве скорости принята скорость Торричелли, то (Re^)^ необходимо

умножить на коэффициент расхода, который для данных аппаратов меньше чем для насадок и труб. Соответственно, для средней расходной скорости Re„ -100 + 200.

Анализ и численное решение уравнения Непайраса радиальных колебаний пузыря в несжимаемой жидкости с учетом вязких сил, которое нами приведено к относительным величинам, показал, что уже при Re = v0R0/v £100 можно пренебречь слагаемым с критерием Re. Кавитационные эффекты в вязкой жидкости определяются не только значением коэффициента v, но и модулем амплитуды возбуждающего импульса давления. Или в общем виде значением критерия кавитации:

Х={Р„-РЮ+ЬТ/ЪЩ^ + ро2 12), (5)

Рис. 4. Зависимость относительной скорости от относительного времени при 8' = 0,02 и

различных Но. 1,2,3,4-10; 5,6,7,8-ЮОи

&еос : I и 5 - 100; 2 и 6 - 103; 3 и 7-2000; 4и8-оо

Рис. 5 Зависимость относительной скорости от относительного времени при 8' — 0,1. Обозначения те же,

что и на рис 4

Рис. 6. То же что и на рис. 4 при 8 — 0,3 . рИс. 7. Зависимость критерия режима

течения (3.10) от величины критерия Рейнольдса при различных критериях Но : 1,3,5 -100; 2,4,6- 10 и 5': 1 и 2 - 0,025; 3 и4-0,1; 5 и6-0,3

Затухание радиально-сферических колебаний после первого сжатия пузыря полностью определяется вязкостью жидкости, причем коэффициент затухания колебаний зависит от номера колебания - наблюдаются нелинейные радиально-сферические колебания пузырей при импульсном возбуждении кавитации.

В четвертой главе приведен анализ процесса растворения сахара в патоке для получения карамельной массы.

В промышленности карамельную массу получают путем уваривания воды из гомогенной смеси патоки и раствора сахара в воде. Недостатком такого способа является использование высокотемпературных носителей теплоты (водяной пар, горячий воздух), вызывающих разложение сахара, что снижает качество карамельной массы.

Целью настоящего исследования является разработка роторного аппарата, позволяющего с большей скоростью и при пониженных температурах проводить процесс растворения сахара в патоке с улучшенными потребительскими свойствами карамельной массы. Для этого были созданы установки на базе аппаратов роторного типа. Техническая характеристика роторного аппарата (табл. 4.1 диссертации) содержит 34 параметра.

РВ, %

13,5

12,5

14

12

13

О 1

2

3

4

5

б п

Рис. 8. Зависимость РВ получаемой карамельной массы от коэффициента циркуляции при максимальной в опытах величине зазора 5 = 0,8 мм и различных скоростях вращения ротора

Разработанная технология получения карамельной массы заключалась в том, что полученную смесь сахара-песка с патокой нагревали до 60-65°С для обеспечения необходимой вязкости. РВ исходной смеси равны 12%. Смесь заливали в роторный аппарат с тепловой рубашкой. Регулирование толщины пленки осуществлялось с помощью изменения величины зазора путем относительного осевого перемещения конических ротора и статора, а скорость ротора регулировалась ступенчато при помощи набора шкивов от 100 до 1500 об/мин. В опытах карамельная масса достигала максимальную температуру 120°С и содержание РВ 16 % (рис.8). На рис. 9 приведены зависимости температуры карамельной массы в аппарате от числа п проходов ее через модулятор аппарата при различных скоростях ротора и величине зазора ОД мм. Из экспериментов следует, что прирост РВ при величине зазора 0,8 мм уменьшился в 3,5 раза, чем при 5 = 0,2 мм, а температура - в 3 раза. Локальный перегрев жидкости в зазоре определяли при помощи термопары, один спай которой помещали непосредственно в зазор, а второй в емкость со смесью. Максимальная разность

1,°С 120 110 100

90 80 70 60

0 1 2 3 4 5 я

Рис. 9. Зависимость температуры смеси в сосуде от коэффициента циркуляции при различных скоростях вращения ротора (см. рис. 4.2.) непостоянной величине зазора 5 = 0,2 мм

температур была меньше 10°С. При промежуточных величинах зазора наблюдались такие же характерные кривые.

* Экспериментально определялась зависимость скорости изменения температуры в начальный момент времени процесса растворения сахара, когда разность температур массы и окружающей среды минимальная. Откуда следует, что с уменьшением 8 и увеличением скорости ротора N АТ/Ап возрастает.

Как показывают расчеты, диссипируемая энергия в зазоре прямо пропорциональна скорости вращения ротора N и обратно пропорциональна величине зазора во второй степени. Для проверки этого расчета в таблице приведен комплекс АТ • 52 /Ы в зависимости от скорости вращения при двух величинах зазора.

Обработка результатов вычислений комплекса АТ • 52/Ы показывает, что при о = 0,2 мм он равен - (1,125±0,2125)10'3К мм2 мин • об'1, а при 8 = 0,8 мм -

(2,04±0,25) )10'3К мм2мин • об"1 в первом случае ошибка равна 19 %, а во втором -12 %, что позволяет считать вышеуказанный комплекс постоянным. Таблица зависимости комплекса ЛТ ■ б2ЛЧ от скорости вращения ротора

N. об/мин 1000-ДТ-8'/Ы, К • мм • мин • об"1

8 = ОД мм б = 0,8 мм

1500 1,7 2,10

1200 0,9 2,10

800 0,8 2,16

340 1,1 2,8

При изменении величины зазора в 4 раза и скорости вращения ротора - в 4,4 раза, квадрат величины зазора изменяется в 16 раз, скорость изменения температуры обрабатываемой среды в 12,7 раза. Отсюда видно, что при огромных изменениях параметров, входящих в комплекс, сам он изменился всего в 1,8 раза. Это хороший результат, несмотря на то, что с увеличением зазора между ротором и статором за диссипацию энергии в обрабатываемой жидкости, вероятно, становятся ответственными и другие механизмы.

Наиболее важным при таком способе получения карамельной массы является малое образование РВ из-за того, что время растворения составляет 4-10 с в зависимости от величины зазора и скорости вращения ротора. При длительном проведении процесса уваривания с повышенной температурой смеси патоки и водного раствора сахара, как это наблюдается в традиционной технологии * получения карамельной массы, в водной среде увеличивается гидролиз дисахаридов (сахарозы) до моносахаридов (глюкоза, фруктоза), что ведет к росту концентрации РВ. Хотя продукт становится и более сладкий, но и более жидкий, так как уменьшается степень кристаллизации сахара, а карамель приобретает свойство липкости, т.е. ухудшаются ее органолептические свойства. Косвенно можно предположить, что увеличивается не только концентрация РВ, но при повышенных температурах большей длительности процесса уваривания протекают химические процессы, которые приводят к образованию канцерогенных соединений (Кантере В.М., Матисон В.А., Хангажеева М.А. и др.

Система безопасности продуктов питания на основе принципов НАССР. - М. МГУПП, 2004. -462 е.).

Обобщая опыт можно прийти к заключению, что исследованный способ получения карамельной массы позволяет интенсифицировать процесс растворения сахара в патоке за счет многофакторного воздействия в роторном аппарате, а сокращение времени обработки смеси приводит к значительной экономии удельной энергии, которая по традиционной технологии расходуется в большем количестве на выпаривание воды из массы, улучшаются органолептаческие свойства карамели и она становится более безопасной, так как уменьшается концентрация канцерогенных соединений.

Значительно повышается качество продукта, уменьшается время обработки и температура массы при обработке, что и снижает содержание продуктов распада сахара. Улучшаются условия труда за счет значительного уменьшения пароотделения (отсутствует процесс уваривания), снижается внешняя температура аппарата (для традиционных аппаратов) до 70±5 °С, что позволяет снизить температуру воздуха в цехе от 45 - 55 °С до 22 - 23 ®С. Как показали исследования, здесь исключается процесс высокотемпературного нагрева массы, что уменьшает разложение сахар, в том числе и за счет сокращения времени обработки смеси до нескольких секунд.

Приведены экспериментальные данные зависимости критической линейной скорости абразивного круга когда он разрушается, от времени гомогенизации связующего на основе бакелита и вулканита; распылителя роторного типа с экспериментально определенными оптимальными отношениями геометрических параметров патрубков в роторе, при которых дисперсность аэрозоля масла в воздухе является максимальной.

В пятой главе рассчитано влияние неточности выполнения патрубков прямоугольного сечения относительно образующих рабочих поверхностей ротора и статора аппарата, которые задаются углами между образующими и вертикальной стенкой патрубков. Получена зависимость ¿>(г) на восьми интервалах периода модуляции (в формуле (2) - 4 интервала), причем скорость

<й7гЛ становится меньше. В заключении главы приведен универсальный аппарат, расчет его геометрических элементов и температурный комплекс (табл) для проведения процессов в термолабильных пищевых продуктах.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Теоретически и экспериментально исследованы процесс растворения сахара в патоке, с целью получения карамельной массы, в роторных аппаратах с модуляцией потока и гидромеханические процессы в них.

1. Получено решение задачи о ламинарном течении псевдопластичной жидкости в зазоре между ротором и статором, которое позволило найти температурный комплекс, определяющий локальный перегрев жидкости в зазоре, положенный в основу разработанного метода расчета роторного аппарата для обработки вязких термолабильных пищевых продуктов.

2. Предложено и исследовано дифференциальное уравнение течения жидкости через модулятор с модифицированными коэффициентами гидравлического сопротивления, зависящими от площади проходного сечения диафрагмы модулятора. Обосновано граничное условие решения дифференциального уравнения течения жидкости через модулятор в виде периодичности скорости. На основе анализа существующих функций площади проходного сечения диафрагмы модулятора от времени получена функция, вид которой не зависит от значения величины зазора между ротором и статором. *

3. Теоретически решена задача об истечении жидкого снаряда из трубы, как тела переменной массы, что позволило обосновать промывку аппарата газожидкостной смесью.

4. Анализ решения уравнения течения жидкости через модулятор аппарата показал, что в зависимости от величины зазора между ротором и статором и значения критерия гомохронности, турбулентный режим течения наступает уже при значении модифицированного критерия Рейнольдса меньше 103.

5. Экспериментально изучена зависимость индекса поведения и критического напряжения сдвига, при котором псевдопластичная жидкость переходит в ньютоновскую в зависимости от массовой концентрации дисперсной фазы.

6. Создана пилотная установка на базе роторного аппарата, на которой проведены эксперименты по растворению сахара в патоке. Получены зависимости концентрации редуцирующих веществ в карамельной массе и ее нагревания от геометрических, кинематических и динамических параметров роторного аппарата.

7. Исследования процесса растворения сахара в патоке показали экономическую целесообразность получения экологически чистой карамельной массы с уменьшенным содержанием редуцирующих веществ.

Обозначения: А = ар/ас;ар,ас - ширина отверстий ротора и статора, м; bp,bc -

ширина промежутка между отверстиями на рабочей поверхности ротора и статора, м; с - концентрация, % мае.; удельная теплоемкость, Дж/(кгК); Da = 2achc l(ac + hc) - гидравлический диаметр патрубка в статоре, м; d - диаметр, диаметр частиц, м; Я - высота ротора и статора, м; к - консистентность, Па-с; 1 - длина, длина модулятора, эффективная длипа жидкого снаряда, м; /, - длина столба газа, м; - длина столба жидкости, м; ,1р- толщина стен ротора, ми /, • толщина стен статора, м; М - момент сил вязкого сопротивления в зазоре, Н м; N - скорость вращения ротора, об/мин; п - целое число; коэффициент циркуляции жидкости через аппарат; т - индекс поведения жидкости; Рл,Ри{Т„) -давление в жидкости в дали от пузыря, под действием которого он сжимается после прохождения отрицательного импульса давления, давление паров в пузыре при температуре жидкости вдали от пузыря, Па; - модуль отрицательной

амплитуды возбуждающего импульса давления, Па; АР - разность давлений жидкости на гидравлическом участке, Па; R,Rp,Rc,Rt - радиус, радиус внешней поверхности ротора, радиус внутренней поверхности статора, внутренний радиус камеры, м; г - радиальная координата, м; S,S<tp,S„ - переменная площадь проходного сечения диафрагмы модулятора, площади проходного сечения патрубков ротора и статора, м2; Г - период модуляции, с; температура, К; t -время, с; температура, °С; о,- скорость, максимальная, максимальная при Re^—>оо и минимальная скорости течения жидкости за период

23

через модулятор, характерная скорость, м/с; х - длина вытекшей части жидкости из трубы при снарядном течении, м; 2,2 е,7. р - число, число отверстий в роторе и статоре; 5 - величина зазора между ротором и статором, м; 5'=8/ас; X -коэффициент гидравлического сопротивления по длине патрубка; ц -коэффициент динамической вязкости жидкости, Па-с; - коэффициенты

гидравлического сопротивления модулятора при ламинарном, турбулентном течении, диафрагмы модулятора; г - касательное напряжение, Па; а -коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м; р - плотность вещества, кг/м3; а - угловая скорость ротора, с"1; Ей = АР /(ц/О - критерий Эйлера; Н = рх1сма!и1 - отношение геометрической суммы гравитационной и инерционной сил к силе инерции жидкости в движущейся трубе (в формуле (3));

XI

Но = и0а /(2/<ай ) - критерий гомохронности; 1 = — - отношение сил

Ы

сопротивления к силе инерции жидкости (в формуле (3)).

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Алексеев В.А., Чичева-Филатова Л.В., Юдаев В.Ф. Технология получения карамельной массы в роторных аппаратах. Хранение и переработка сельхозсырья. №10,2004. С.20-22.

2. Алексеев В.А., Юдаев В.Ф. Границы режимов работы аппаратов с

возбуждением кавитации. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №10,2004 г., С.57.

3. Алексеев В.А., Чичева-Филатова Л.В., Юдаев В.Ф. Течение псевдопласти-

ческой жидкости в тонком слое между коаксиальными ротором и статором. Хранение и переработка сельхозсырья, №11.2004. С.16-17.

4. Алексеев В.А., Чичева-Филатова Л.В., Юдаев В.Ф. Площадь проходного

сечения диафрагмы модулятора роторного аппарата. Известия ВУЗ. Машиностроение. №11,2004. С. 35-39.

5. Алексеев В.А., Чичева-Филатова Л.В., Юдаев В.Ф. Импульсная кавитация в

вязких жидкостях. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №4,2005г. С.82.

6. Алексеев В.А., Чичева-Филатова Л.В. Течение неньютоновской жидкости

между коаксиальными цилиндрами. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №4, 2005 г. С.76.

7. Балабышко A.M., Чичева-Филатова Л.В., Алексеев В.А. Нестационарное

течение вязкой сжимаемой жидкости через модулятор роторного аппарата с учётом коэффициентов усреднения. Научные сообщения ИГД им.А.А. Скочинского. №329,2005. С 133-139.

8. Алексеев В.А., Сопин А.И., Юдаев В.Ф. Особенности обработки

композиционных материалов в гидроакустическом смесителе. /Тематический сборник научных трудов. Златоустовский филиал ЮУрГУ. Челябинск: ЮУрГУ, 1998. С.192-195.

Отпечатано в ООО «Компания Спутник+» ПД № 1-00007 от 25.09.2000 г. Подписано в печать 29.05.05 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1,56 Печать авторефератов (095) 730-47-74,778-45-60

s

t

Í

(

h

1

I

f

»11175

РНБ Русский фонд

2006-4 7202

Основные обозначения

Введение

Глава 1. Аппараты для проведения процессов в вязких жидкостях

1.1. Применение аппаратов - смесителей для обработки вязких жидкостей

1.2. Способы обработки вязких жидкостей

1.3. Аппараты для гомогенизации вязких текучих сред

1.3.1. Роторнолопастные смесители

1.3.2. Фильерноножевые смесители

1.3.3. Дисковые смесители

1.3.4. Конические смесители с кавитационным и коллоидным эффектами

1.3.5. Бипланетарные и адаптивные циклоидальные смесители

1.3.6. Принцип действия аппаратов на базе ультразвуковых излучателей

1.4. Смесители на базе роторных аппаратов с модуляцией площади проходного сечения

1.5. Выводы

1.6. Цель и задачи исследования

Глава 2. Течение вязкой жидкости в роторном аппарате с модуляцией потока

2.1. Течение жидкости в гидравлических элементах аппарата

2.2. Течение неньютоновской жидкости между коаксиальными цилиндрами

2.3. Нагревание жидкости в зазоре между ротором и статором

2.4. Уравнение течения жидкости через модулятор роторного аппарата

2.5. Коэффициенты гидравлического сопротивления модулятора

2.6. Площадь проходного сечения диафрагмы модулятора

2.7. Анализ функций площади проходного сечения диафрагмы модулятора

2.8. О снарядном течении газожидкостной смеси в промывочных, патрубках аппаратов - смесителей

2.9. Выводы

Глава 3. Переходный режим течения вязкой жидкости через модулятор

3.1. Постановка задачи

3.2. Граничные условия дифференциального уравнения течения жидкости через модулятор, анализ уравнения и метод определения критического значения критерия Рейнольдса

3.3. Критерии импульсной кавитации при обработке вязких сред в пищевой промышленности

3.4. Выводы

Глава 4. Совершенствование технологии получения карамельной массы и другие применения роторных аппаратов для интенсификации гидромеханических процессов

4.1. Технологические процессы, проводимые в роторных аппаратах

4.2. Экспериментальная установка для обработки вязких жидкостей в роторном аппарате

4.3. Совершенствование технологии получения карамельной массы в роторных аппаратах

4.4. Применение роторных аппаратов для интенсификации гидромеханических процессов

4.5. Роторный распылитель - форсунка дисперсных систем в сушильной камере

4.6. Выводы

Глава 5. Конструктивные особенности роторных аппаратов для работы с вязкими жидкостями. Расчет аппарата

5.1. Влияние неточности выполнения патрубков прямоугольного сечения на площадь проходного сечения диафрагмы модулятора

5.2. Конструктивные особенности роторного аппарата

5.3. К расчету аппарата

5.4. Выводы 179 Основные выводы и результаты 181 Список использованной литературы 184 Приложения 199 Приложение I.Akt о проведении опытно-промышленных испытаний пилотной установки по растворению сахара в патоке при производстве карамели

-относительная величина.

Сокращения

БСА - бипланетарный адаптивный смеситель;

БСП - бипланетарный смеситель;

ГАРТ - гидродинамический аппарат роторного типа;

ГЖС - газожидкостная система;

ПАРТ - пульсационный аппарат роторного типа;

РАМП - роторный аппарат с модуляцией потока;

РВ - редуцирующее вещество, его процентное содержание (концентрация), мае. %;

РИА - роторно- импульсный аппарат;

РПА - роторно- пульсационный аппарат;

СГД - сирена гидродинамическая;

ТДР - турбинный датчик расхода.

Введение

Актуальность исследований. Гидродинамические процессы гомогенизации, эмульгирования, диспергирования; процессы растворения определяются в большей степени гидродинамической обстановкой в аппарате. С этой целью работа инженеров и ученых направлена на создание и внедрение современных аппаратов с активными гидродинамическими режимами для проведения в них технологических процессов с улучшенными экономическими и экологическими удельными показателями. К таким аппаратам относятся и роторные аппараты с модуляцией площади проходного сечения (РАМП - роторные аппараты с модуляцией потока) и различные их модификации: ПАРТ, ГАРТ, РИА, РПА, СГД и другие, которые отличаются не столько конструкциями, сколько основным фактором комплексного воздействия на скорость технологического процесса, технологией изготовления и сборки.

Основными факторами воздействия на проводимый процесс в аппарате являются: гидродинамическая и акустическая импульсная кавитация; взаимодействие элементов конструкции с обрабатываемой текучей средой; большие сдвиговые напряжения сил трения в зазоре между ротором и статором; интенсивные турбулентные пульсации скорости, давления, температуры и т.д.; импульсы давления, возбуждающие управляемую кавитацию. Общим для всех модификаций, РАМП является модуляция площади проходного сечения обрабатываемой текучей среды. Глубина модуляции площади проходного сечения при прочих равных условиях определяет их характерные параметры присущие этим аппаратам с переходными гидромеханическими процессами: преобразование постоянной плотности мощности внешних источников энергии обрабатываемой среды в импульсную в модуляторе аппарата при кавитации. Коэффициент трансформации плотности мощности при этом возрастает на 4-5 порядков относительно статического давления жидкости на входе в аппарат.

До сих пор исследовались турбулентные режимы течения, априори полагая, что они реализуется всегда в этих аппаратах. Так как перед нами стояла задача исследования технологических процессов в вязких ньютоновских и неньютоновских жидкостях, то исследование переходного режима течения обрабатываемой среды являлось принципиальным. Следует заметить, что до сих пор не было четко сформулировано краевое условие уравнения течения жидкости через модулятор в гидравлическом приближении (уравнение Риккати). Так как РАМП преимущественно использовали для интенсификации процессов в маловязких жидкостях, то уравнение Риккати исследовалось при турбулентном режиме течения. Исследование гидромеханических процессов в аппарате проводилось с целью совершенствования технологий получения безопасных пищевых продуктов, потому что основными принципами государственной политики в области здорового питания являются, во-первых здоровье человека, во-вторых, пищевые продукты необходимо создавать такими, чтобы они не причиняли ущерб здоровью человека, а выполняли профилактические и лечебные задачи. В области профилактики алиментарно зависимых состояний и заболеваний требуется разработка и реализация комплексных технологий обеспечивающих, в частности, профилактику распространенных неинфекционных заболеваний, в том числе онкологических.

В национальную производственную безопасность России входят, в частности,задачи:

- создание условий, направленных на удовлетворение потребностей различных групп населения и других потребителей в полноценном питании, которые направлены на сохранение и улучшение здоровья граждан;

- потребление продуктов питания, удовлетворяющее физиологические потребности человека в питательных веществах и энергии, должно осуществляться также в лечебных, целебных и профилактических целях;

- эффективный контроль за качеством продуктов питания на стадии их производства и реализации в целях защиты здоровья граждан.

В числе угроз продовольственной безопасности РФ являются и такие как сокращение и ухудшение структуры рациона питания человека, опасное для здоровья людей и развития общества.

При выборе приоритетных направлений науки и научно-технической политики РФ в данной области исходят и из таких основных критериев, как безопасность сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов, разработка систем экологически безопасных ресурсосберегающих машинных технологий для устойчивого производства продуктов питания.

Исходя из государственной политики РФ в области здорового питания, разработана технология определения приоритетности загрязнителей пищевых продуктов, по которой канцерогенные эффекты стоят в первом ряду вместе с острой и подострой токсичностью, хронической токсичностью и мутагенными эффектами, основными загрязнителями продуктов питания канцерогенными веществами являются полициклические ароматические углеводороды (наиболее активные бенз(а)пирен (БП), дибенз(а,Ь)антрацен, дибенз(а,1)пирен, менее активные: бенз(е)пирен, бенз(а,)антрацен, дибенз(а,с)антрацен, хризен, индено(123о-cd) пирен и др.). В пищевых продуктах канцерогенные вещества образуются в процессе теплового воздействия (кипячение, жарение, облучение, нагревание, уваривание) при проведении технологического процесса.

Промышленный способ приготовления карамели включает процесс уваривания после процесса гомогенизации водного раствора сахара с патокой. Этот процесс энергоемкий. Проводится достаточно продолжительно при температуре выше температуры кипения воды. Исключив процессы получения раствора сахара в воде, гомогенизации сахарного раствора с патокой и уваривание воды из полученной гомогенной смеси, а воздействуя только большими сдвиговыми напряжениями при температуре не выше 75°С при минимальной продолжительности процесса растворения сахара в патоке, получена возможность существенно уменьшить образование редуцирующих и канцерогенных веществ.

Данная работа является частью решения одной из основных задач государственной и региональной политики в области здорового питания по созданию экономической, правовой и материальной базы, обеспечивающей высокое качество и безопасность пищевых продуктов и, в частности, карамели, основными потребителями которой являются дети и подростки. Особая актуальность данной работы связана с потреблением безопасных продуктов с меньшей концентрацией веществ с канцерогенным эффектом.

Работа частично выполнялась по заказу ЗАО Златоустовская кондитерская фабрика (приложение 1) и АО А «Златоустовский абразивный завод» (приложение 2).

Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является разработка новой технологии растворения сахара в патоке при получении безопасной карамельной массы и способа ее осуществления в роторных аппаратах с модуляцией потока.

В соответствии с поставленной целью основными задачами исследования являются:

- разработка моделей нестационарного ламинарного, переходного и турбулентного режимов течения вязкой, вязкопластичной жидкости в отдельных элементах аппарата;

- разработка методов построения решений уравнений течения неньютоновской термолабильной жидкости в зазоре между коаксиально расположенными вращающимися друг относительно друга цилиндрами;

- разработка методологии исследования ламинарного и переходного режимов течения жидкости в модуляторе роторного аппарата;

- создание инженерных методов расчета роторных аппаратов для обработки вязких пищевых термолабильных жидкостей и их апробирование при растворении сахара в патоке.

Результаты работы.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые получены следующие научные результаты:

- проведены теоретические исследования коэффициентов гидравлического сопротивления модулятора и получен новый вид функции скорости от времени с минимумом в процессе открывания модулятора;

- получено нелинейное дифференциальное уравнение вытекания из трубы столба (снарядное течение) жидкости переменной массы, анализ которого показал, что скорость жидкости при истечении из трубы может иметь при определенных условиях большие значения, необходимые для промывки аппаратов пищевых производств;

- получено решение задачи о течении вязкопластичной двухпараметорной жидкости в зазоре между ротором и статором аппарата;

- предложен критерий режима течения для периодических переходных гидромеханических процессов и получена теоретическая зависимость значения критического критерия Рейнольдса от гидродинамических и конструктивных параметров характеризующих течение обрабатываемой среды через модулятор;

- создана серия различных экспериментальных и промышленных аппаратов на базе роторного аппарата и установок в зависимости от их назначения;

- проведены эксперименты по растворению сахара в патоке при производстве карамельной массы;

- получены экспериментальные зависимости концентрации редуцирующих веществ в карамельной массе и ее нагревания при ее получении от геометрических, кинематических и динамических параметров роторного аппарата и физических свойств обрабатываемой среды;

- теоретически рассчитана мощность на преодоление сил вязкого сопротивления при течении вязкопластической жидкости в зазоре между ротором и статором роторного аппарата;

- рассчитано нагревание термолабильной вязкой жидкости в зазоре.

Практическая ценность работы:

- разработан вид комплекса для расчета РАМП при его работе с пищевыми и другими термолабильными продуктами;

- разработан метод инженерного расчета аппарата с промывочными каналами;

-представленные экспериментальные результаты по обработке высоковязких жидкостей в роторных аппаратах, позволяют решить экономические, технические, экологические задачи получения продуктов питания и интенсификации процессов со значительным снижением образования редуцирующих и канцерогенных веществ в пищевых продуктах;

- представлены экспериментальные результаты констант уравнения реологии псевдопластичной дисперсной жидкости в зависимости от массовой концентрации твердой фазы.

На защиту выносится:

- принцип исследования переходного режима течения жидкости нестационарных периодических переходных гидромеханических процессов в роторных аппаратах;

- краевые условия решения уравнения течения жидкости через модулятор;

- вычисление функции площади проходного сечения диафрагмы модулятора от времени;

- новые результаты анализа уравнения скорости течения жидкости через модулятор;

- комплекс для расчета РАМП при его работе с термолабильными веществами;

- способ растворения сахара в патоке при получении карамельной массы при более низкой температуре за меньшее время без предварительного растворения сахара в воде, гомогенизации водного раствора сахара с патокой и энергоемкого процесса уваривания;

- усовершенствованная технология получения карамельной массы улучшенного потребительского качества;

- способ осуществления новой усовершенствованной технологии получения карамельной массы;

- модель неизотермического течения вязкой неньютоновской жидкости между коаксильными цилиндрами;

- модель исследования численными методами переходного течения жидкости в модуляторе роторного аппарата.

Реализация работы и личный вклад автора. Диссертационная работа выполнялась автором в 1997 - 2004 гг. в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет технологий и управления».

Практические результаты работы реализованы в ряде фундаментальных и хоздоговорных НИР, выполненных в рамках инициативных тем.

Автором лично получены следующие результаты:

- анализ дифференциального уравнения течения жидкости через модулятор, в результате которого предложен метод оценки переходного течения жидкости и положение минимума скорости течения жидкости за период модуляции;

- предложен метод промывки аппарата газожидкостной смесью и проанализировано дифференциальное уравнение течения газожидкостной смеси; решена задача о течении высокопластичной жидкости в зазоре между ротором и статором аппарата, которая позволила определить моменты сил вязкого трения в зазоре между ротором и статором, мощность привода вала ротора аппарата;

- проведены эксперименты и обработаны их результаты по осуществлению нового способа технологии растворения сахара в патоке при получении карамели;

- созданы физическая и математическая модели расчета нагревания обрабатываемой термолабильной пищевой вязкой среды.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих научных форумах: IX научная конференция ТГТУ 29-30 апреля 2004 г., X Международная научно-практическая конференция «Стратегия развития пищевой промышленности» М.: МГУТУ 27-28 мая 2004 г; 55-57 ежегодные научно-технические конференции преподавателей ЮУрГУ филиала в г. Златоусте с 2003 по 2005 гг.; на научно-техническом семинаре кафедр «Физики» и

Технология машиностроения, станки и инструменты» ЮУРГУ филиала в г. Златоусте.

Публикации. Результаты по теме диссертации опубликованы в 8-и научных статьях, 2-ух заявках на выдачу патента РФ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из основных обозначений, введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка использованной литературы, приложений. Работа изложена на 198 страницах машинописного текста, содержит 3 таблицы, 64 рисунка и 158 наименований литературных источников, из которых 118 отечественных и 14 зарубежных авторов и 26 отечественных и зарубежных патентов, пять приложений.

В первой главе проведен аналитический обзор современных аппаратов для получения гомогенных смесей неоднородных жидкостей и твердых тел. Выявлены основные тенденции усовершенствования и развития гомогенизаторов вязких жидкостей в отраслях народного хозяйства. Показано, что совершенствование аппаратуры развивается в направлении организации гидродинамических потоков, позволяющих вводить большие плотности мощности в обрабатываемый объем. Сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены физические модели течений вязкой жидкости, ламинарный, переходный и турбулентный режимы течения жидкости в элементах роторного аппарата:

- неизотермическое течение неньютоновской жидкости между ротором и статором как между коаксильными цилиндрами;

- течение вязкой жидкости через модулятор роторного аппарата в гидравлическом приближении;

- уточнены коэффициенты гидравлического сопротивления при линейном и квадратичном членах дифференциального уравнения, в том числе на основе нового вида временной функции площади проходного сечения диафрагмы модулятора; предложен способ промывки аппарата, разработано, проанализировано и решено уравнение снарядного течения газожидкостной смеси на основе нелинейного дифференциального уравнения движения снаряда переменной массы в промывочной трубе.

В третьей главе впервые исследуется переходный режим течения вязкой жидкости через модулятор. Анализ уравнения течения жидкости показал, что независимо от режима течения жидкости минимум скорости истечения жидкости через модулятор за один период находится вблизи времени начала открывания патрубка статора ротором. Предложен метод определения критического значения модифицированного критерия Рейнольдса. Проанализировано дифференциальное уравнение радиально сферических колебаний пузыря в вязкой жидкости. Найден критерий возможности возбуждения кавитации в вязкой жидкости.

В четвертой главе рассмотрены экспериментальные установки на базе роторного аппарата для обработки вязких жидкостей с целью осуществления и исследования новой технологии получения карамельной массы с меньшим содержанием редуцируемых и канцерогенных веществ. Экспериментально получены зависимости параметров - меры консистенции жидкости и степени неньютоновского поведения жидкости в зависимости от концентрации сахара в патоке. В результате экспериментов получен комплекс по определению увеличения температуры обрабатываемой среды в зазоре, а также скорость изменения температуры в зависимости от скорости вращения ротора относительно статора при различных величинах зазора между ротором и статором в начальный момент времени.

В пятой главе рассмотрены конструктивные и технологические особенности роторных аппаратов для работы с вязкими жидкостями. В частности аналитически исследовано влияние неточности выполнения патрубков модулятора прямоугольного сечения на площадь проходного сечения диафрагмы и скорость ее изменения в процессе перекрывания патрубка статора ротором. В заключении главы рассмотрена особенность расчета роторного аппарата для обработки термолабильной текучей жидкости.

В заключении приведены основные результаты и выводы диссертационной работы и рекомендации по их использованию.

В приложениях приведен акт испытаний установки на базе роторного аппарата по зависимости образования редуцирующих веществ, а также акт о проведении опытно - промышленных испытаний абразивных кругов, прессованных из компонентов гомогенизированных в роторном аппарате; две блок-схемы производства карамели по традиционной и новой технологии, пилотная установка роторного аппарата с модуляцией потока.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Теоретически и экспериментально исследованы переходный режим течения жидкости через модулятор роторного аппарата и оригинальный процесс приготовления карамельной массы.

1. Решена задача о ламинарном течении псевдопластичной жидкости в зазоре между ротором и статором, которая позволила найти комплекс, определяющий локальный перегрев жидкости в зазоре, положенный в основу расчета роторного аппарата для обработки вязких термолабильных, например, пищевых продуктов.

2. Экспериментально изучена зависимость индекса поведения и критического напряжения сдвига, при котором псевдопластичная жидкость переходит в ньютоновскую в зависимости от массовой концентрации дисперсной фазы в воде.

3. Сформулировано и проанализировано дифференциальное уравнение течения жидкости через модулятор в гидравлическом приближении независимо от числа источников давления обрабатываемой среды до входа модулятора РАМП. Обосновано начальное условие решения дифференциального уравнения течения жидкости через модулятор в виде периодичности скорости.

4. На основе анализа существующих функций площади проходного сечения диафрагмы модулятора от времени найдена и проанализирована функция, которая не зависит от значения величины зазора между ротором и статором.

5. Теоретически решена задача об истечении снаряда из трубы, как тела переменной массы в виде дифференциального уравнения, что позволило обосновать промывку аппаратов газожидкостной смесью.

6. Анализ решения уравнения истечения жидкости через РАМП показал, что в зависимости от величины зазора между ротором и статором и значения критерия гомохронности, переходный режим течения наступает уже при значении модифицированного критерия Рейнольдса меньше 103.

7. Кавитационный режим обработки вязких жидкостей предпочтительней при значении критерия Re £100, характеризующего радиальные пульсации пузыря.

8. Исследования процесса растворения сахара в патоке показали экономическую целесообразность получения экологически чистой карамельной массы с уменьшенным содержанием редуцирующих и канцерогенных веществ.

9. Теоретически исследовано влияние неточности выполнения стенок патрубков ротора и статора относительно образующих цилиндрических или конических рабочих поверхностей ротора и статора на функцию площади проходного сечения диафрагмы модулятора и ее скорости изменения от времени, которая всегда меньше, чем при точно выполненных патрубках.

10. Внедрение роторных аппаратов в пищевой промышленности улучшает условия труда и в целом экологическую обстановку в цехе.

11. Теоретически обоснован и предложен метод расчета роторного аппарата с модуляцией потока для обработки вязких термолабильных веществ, какими являются, например, пищевое сырье и продукты.

1. Адамов В.А. Сжигание мазута в топках котлов. Л.:Недра, 1989.

2. Агранат Б.А., Башкиров В.И., Китайгородский Ю.И. и др.

3. Ультразвуковая технология. М.:Металлургия, 1974. 504 с.

4. Алексеев В.А., Сопин А.И., Юдаев В.Ф. Особенности обработкикомпозиционных материалов в гидроакустическом смесителе. /Тематический сборник научных трудов. Златоустовский филиал ЮУрГУ. Челябинск: ЮУрГУ, 1998. С. 192-195.

5. Алексеев В.А., Чичева-Филатова Л.В., Юдаев В.Ф. Импульснаякавитация в вязких жидкостях. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №4, 2005 г. С.82

6. Алексеев В.А., Чичева-Филатова Л.В., Юдаев В.Ф. Течениененьютоновской жидкости между коаксиальными цилиндрами. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №10, 2004 г. С. 76.

7. Алексеев В.А., Юдаев В.Ф. Границы режимов работы аппаратов свозбуждением кавитации. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №10, 2004 г., С.57.

8. Алексеев В.А., Чичева-Филатова Л.В., Юдаев В.Ф. Течениепсевдопластической жидкости в тонком слое между коаксиальными ротором и статором. Хранение и переработка сельхозсырья, № 11, 2004. С. 16-17.

9. Алексеев В.А., Чичева-Филатова Л.В., Юдаев В.Ф. Площадьпроходного сечения диафрагмы модулятора роторного аппарата. Известия ВУЗ. Машиностроение. № 11, 2004. С.35-38.

10. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления.-М.:Недра, 1970. 217с.

11. Амронин Э.Л. Метод решения нелинейных нестационарных задачтеории кавитационных течений идеальной жидкости // Журн. техн. физики. 1993. Т.63, №4. С. 194-199.

12. Балабудкин М.А. Роторно-импульсные аппараты в химикофармацевтической промышленности. -М.:Медицина, 1983, 160 с.

13. Балабудкин М.А., Голобородкин С.И., Шулаев Н.С. Об эффективностироторно-пульсационных аппаратов при обработке эмульсионных систем //Теорет. основы хим. технол. Т.24, №4. 1990. С. 502-508.

14. Балабышко A.M., Зимин А.И., Ружицкий В.П. Гидромеханическоедиспергирование. М.:Наука, 1998. - 332 с.

15. Балабышко A.M., Юдаев В.Ф. Роторные аппараты с модуляцией потокаи их применение в промышленности. М.:Недра, 1992. - 332 с.

16. Бахтюков В.М. Бипланетарные и адаптивные циклоидальныесмесители. М.:«Индрик», 2000. - 56 с.

17. Биглер В.И. Исследование течений в аппарате типа динамическойсирены и его применение для процесса растворения. Диссертация на соиск. учен, степени канд. техн. наук. М.:МИХМ, 1978.

18. Биглер В.И., Лавренчик В.Н., Юдаев В.Ф. Диспергирование некоторыхматериалов на гидродинамической сирене. В кн. Научн. труды МИСиС, №90. М.:Металлургия, 1977.- С.73.

19. Биглер В.И., Лавренчик В.Н., Юдаев В.Ф. Влияние величины зазора нагидроакустические характеристики гидросирены. Акуст. журн. -Т.23, вып.З, С. 356-361.

20. Биглер В.И., Юдаев В.Ф. Нестационарное истечение реальнойжидкости через отверстия гидродинамической сирены. Акуст. журн., 1978.-Т.24, вып.2. - С. 289-291.

21. Бояджиев X., Бешков В. Массоперенос в стекающих пленках.1. М.:Мир, 1988.- 137 с.

22. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Бараш В.М. Перемешивание в жидкихсредах. Л.:Химия, 1984. - 336 с.

23. Бреховских Л.М., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред.-М.:Наука, 1988.-336 с.

24. Бытев Д.О., Зайцев А.И. Методы статистической механики в теориидиспергирования жидких струй // Теорет. основы хим. технологии. 1989. Т.23, №2.-С.240-245.

25. Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. Аппараты для перемешивания жидкихсред / Справочное пособие. Л.Машиностроение, 1979.-272 с.

26. Ватчин И.Г., Чэнь Ю, КИМ B.C. Проблемы интенсификации процессовсмешивания высоковязких жидкостей в одночервячных экструдерах // Механика в химической технологии. М.:МХТИ, 1991. - С 60-63.

27. Воронцов Е.Г., Барштейн В.Ю, Оптимальные параметрытонкожидкостного слоя в роторных аппаратах // Пром. теплотехника, 1993.- Т. 15, №4.- С. 70-72.

28. Галицейский Б.М., Рыжов Ю.А., Якунин Е.В. Тепловые игидродинамические процессы в колеблющихся потоках. -М.Машиностроение, 1977. 256 с.

29. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивостьнесжимаемой жидкости. М.:Наука, 1972. - 392 с.

30. Гидродинамическая неустойчивость и переход к турбулентности. Подред. X. Суинни, Дж. М. Голаба. М.:Мир, 1984. - 344 с.

31. Голубев В.В. Доложено на заседании Института механики МГУ в 1936г. Опубликовано в книге: Н.В. Розе, И.А. Кибель, Н.Е. Кочин, Теоретическая гидромеханика, ч.2, М.: ОНТИ. 1937.

32. Городецкий, Васин А.А., Олевский В.М., Луканов П.А. Вибрационныемассообменные аппараты. М.:Химия, 1980. — 189 с.

33. Дарманян А.П., Тишин О.А., Тябин Н.В. и др. Исследование качестваперемешивания жидких сред в статических смесителях // Журн. прикл. химии, 1988. Т.61, №9. - С.2028-2032.

34. Джалурия И., Естественная конвекция. — М.:Мир, 1983. 400 с.

35. Зимин А.И. О парадоксх теории нестационарных гидромеханическихпроцессов. М., 1995. - 16 с. (Репр. / МВОКУ; 2-95).

36. Зимин А.И. Прикладная механик прерывистых течений. М.:Фолиант,1997.-305 с.

37. Зимин А.И. Расчет формы поперечного сечения каналов ротора истатора гидромеханического диспергатора // Теор. основы хим. технол. 1999, Т.ЗЗ, №4. - С.432-434.

38. Зимин А.И. Юдаев В.Ф. Абсобция диоксида углерода водой в роторномаппарате с модуляцией потока. // Теор. основы хим. технол., 1989. -Т.23, №4. -С.673.

39. Зимин А.И., Юдаев В.Ф. Применение аппаратов с прерывистымрежимом течения в процессе производства топливных эмульсий. // В кн. Экологическая защита городов. Тезисы докладов научнотехнической конференции 4-5 декабря 1996 г. Москва. М.гВИМИ, 1996.-с. 80.

40. Идельчик Н.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.

41. М.Машиностроение, 1975. 559 с.

42. Испытания котла ТГМП-314 ц. ст. №8 ТЭЦ-21 Мосэнерго с цельюопределения эффективности сжигания водомазутной эмульсии. -М.:1993. (Отчет)

43. Ипполитов Г.М. Абрзивная и алмазная обработка.1. М.:Машиностроение, 1969.

44. Карпачева С.М., Рагинский JI.C., Мурнов В.М. Основы теории ирасчета горизонтальных пульсационных аппаратов и пульсаторов. -М.:Атомиздат, 1981. 193 с.

45. Карпачева С.М. Интенсификация химико-технологических процессовприменения пульсационной аппаратуры //Журн. прикл. химии, 1990. -Т.63, №8. С.1649-1658.

46. Карнаух В.П., Юдаев В.Ф., Никитина Е.В. Истечение жидкости изтрубы при снарядном движении газожидкостной смеси.//Труды МГУИЭ. Вып. 3. - «Процессы в дисперсных средах». - М.:МГУИЭ, 1999.-С. 111-117.

47. Козюк О.В., Федоткин И.М. Математическая модель процессаэмульгирования в проточно-кавитационных смесителях // Хим. машиностроение (Киев), 1988, №47. С. 35-38.

48. Кривоногое Б.М. Повышение эффективности сжигания газа и охранаокружающей среды. Л.:Недра, 1986.

49. Кудасов Г.Ф. Абразивные материалы и инструменты.1. JI. Машиностроение, 1969.

50. Курочкин А.К., Смородов Е.А., Валитов Р.Б., Моргулис М.А.

51. Исследование механизма сонолюминесценции. 1. Исследование возникновения ультразвукового свечения. Ж. физ. химии, 1986, №3. - С.646. !

52. Курочкин А.К., Смородов Е.А., Валитов Р.Б. и др. Исследованиемеханизма сонолюминесценции. II. Изучение формя светового импульса сонолюминесценции. Ж. физ. химии, 1986, № 5. - С. 1234.

53. Курочкин А.К., Смородов Е.А., Валитов Р.Б. и др. Исследованиемеханизма сонолюминесценции. III. Оценка энергетического выхода сонолюминесценции в водном растворе глицерина. Ж. физ. химии, 1986, № 5. - С. 1239.

54. Курочкина М.И., Смирнов Н.Н. Повышение эффективности,совершенствование процессов и аппаратов химических производств // Журн. прикл. химии, 1989. Т.62, №6. - С. 1415-1417.

55. Ламекин Н.С. Математическая модель диспегирования с учетомкавитации // Теорет. основы хим. технол., 1987. Т.21, № 5. - С.709-710.

56. Левич В.Г. Физико-химичесая гидродинамика. М.:Физмтгиз, 1959.968 с.

57. Макаров Ю.И., Колесников Г.Е., Карпенко Л.А. К вопросу обоптимальном проектировании роторно-пульсационных аппаратов // Оптимальное проектирование в задачах химического машиностроения. М.:МИХМ, 1983. - С. 5-8.

58. Мандрыка Е.А., Аксельрод Л.С., Юдаев В.Ф. Роторный аппарат смодуляцией потока // Эксплуатация, ремонт и защита от коррозии оборудования в химической промышленности: Экспресс-информация, 1978, вып. 1. С.15-17.

59. Математическое моделирование нелинейныхтермогидрогазодинамических процессов в многокомпонентныхструйных течениях / Л.П. Холпанов, В.П. Запорожец, Г.К. Зиберт, Ю.А. Кащицкий. М.:Наука, 1998. - 320 с.

60. Монин А.С., Яглом A.M. Статистическая гидродинамика. Т.2.

61. С.Пб.:Гидрометеоиздат, 1996.-743 с.

62. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.гНаука,1978.-336 с.

63. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. 4.1. М.:Наука, Гл. ред.физ.-мат. лит., 1987. 464 с.

64. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. 4.II. М.:Наука, Гл.ред. Физ.-мат. лит., 1987. 360 с.

65. Никитина Е.В., Ружицкий В.п., Серова М.А. и др. струйныйгидродинамический излучатель акустических колебаний. Опубл. 27.09.2000 г.

66. Новицкий Б.Г. применение акустических колебаний в химикотехнологических процессах. М.:Химия, 1983. - 192 с.

67. Островский Г.М., Малышев П.А., Аксенова Е.Г. О работепульсационных аппаратов в резонансном режиме // Теорет. основы хим. технол., 1990. Т.24, №5. - С. 835-839.

68. Политехнический словарь. Главный редактор Артоболевский И.И.

69. М.:Советская энциклопедия, 1976.

70. Получение топливных дисперсионных систем на основе топлива, ингибитора и поглотителя оксидов. Отчет. -М.:Алгоритм, 1989.

71. Промтов М.А. Пульсационные аппараты роторного типа: теория ипрактика: монография М. Машиностроение -1, 2000. - 260 с.

72. Рабинович М.И., Мотова М.и., Тарантович Т.М. Колебания и волны внелинейных системах. Горький: ГГУ, 1978. - 123 с.

73. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей:

74. Справочное пособие / Пер. с англ. Под ред. Б.И. Соколова. -Л.:Химия, 1982.-592 с.

75. Светлов Ю.В. Физическая модель течения и обобщенная зависимостьдля определения коэффициента гидравлического сопротивления при движении однородного потока по каналам с турбулизаторами // Теорет. основы хим. технол., 1992. Т.26, № 6. - С. 819-835.

76. Се Дин-ю Рост пузырька в вязкой жидкости, вызваннойкратковременным импульсом. Теоретические основы инженерных расчетов. №4, 1970.-С. 121-124

77. Серова М.А. Методы расчета характеристик роторного аппарата смодуляцией потока. Автореф. канд. техн. наук. М.: МГУИЭ, 2000, 16 с.

78. Словарь иностранных слов. 18-е изд., стер. - М.:Рус.яз., 1989. - 624 с.

79. Смирнов В.И. Курс высшей математики. — Т.2. -М.:Наука, 1965. -656 с.

80. Смородов Е.А., Курочкин А.К., Моргулис М.А. Исследованиемеханизма сонолюминесценции. — В кн. Тезисы докладов Всесоюзного научного симпозиума «Акустическая кавитация и применение ультразвука в химической технологии» Славск, 1985. -С. 67.

81. Спицин Н.А. Основы проектирования уплотнений для высоконапорныхподшипников качения.//Вестник Машиностроения. № 9, 1958. С.3-8.

82. Теория турбулентных струй / Г.Н. Абрамович, Т.А. Гиршович, С.Ю.

83. Крашенников и др. М.:Наука, 1984. - 717 с.

84. Теплотехнический справочник. Под ред. Лебедева П.Д. и др. Т. 1.1. М.:Энергия, 1977. 728 с.

85. Тихонов А.Н., Васильева А.Б., Свешников А.Г. Дифференциальныеуравнения. М.:Наука, 1980. - 232 с.

86. Тульский В.В. Влияние обработки импульсами высокого давления наконвективные течения кристаллизирующегося металла // Физ. и техн. высок, давлений. 1996 №4.- С. 63 - 71.

87. Цибалова М.И. Закономерности образования и развитиякавитационных пузырьков в жидкостях. Автореф. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. - Киев: КИИГражданской авиации, 1987.

88. Чугаев P.P. Гидравлика. Л.:Энергоиздат, 1982. - 672 с.

89. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя: Пер. с нем. Г.А. Вольперта /

90. Под ред. Л.Г. Лойцянского. М.:Наука, 1974. - 710 с.

91. Эвентов И.М., Назаров В.В. Эмульсионные машины и установки. М.;

92. Л.Машиностроение, 1964. 144 с.

93. Юдаев В.Ф. Гидродинамические процессы в роторных аппаратах смодуляцией площади проходного сечения потока обрабатываемой среды. / Теорет. основы хим. технол., 1994. Т.28, №6. - С. 581.

94. Юдаев В.Ф. Получение частотно-модулированного звукадинамическими сиренами. / В кн. Применение физических и физико-химических методов в технологических процессах. / Науч. тр. МИСиС. М.Металлургия, 1990. - С. 36-40.

95. Юдаев В.Ф. Роторные аппараты с модуляцией площади проходногосечения потока обрабатываемой среды и их применение // Оборонный комплекс научно-технич. прогрессу России: Межотр. научн.-техн. сб. / ВИМИ, 1997. Вып. 1-2. - С.З.

96. Юдаев В.Ф., Мандрыка Е.А., Червяков В.М., Шалашенко С.И.

97. Юдаев В.Ф., Зачесова Г.Н., Варламов В.М. и др. О диспергированиинаполненных резин на аппаратах типа гидродинамических сирен. — В кн.: Производство шин, резинотехнических и асбестотехнических изделий. М.: 1976, № 5. - С. 76 - 79.

98. Юдаев В.Ф. Роторные аппараты с модуляцией потока и импульснымвозбуждением кавитации для интенсификации процессов химической технологии. Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук. -М.:МИХМ, 1983.

99. Юдаев В.Ф., Червяков В.М., Чичева-Филатова JI.B. Выбороптимального режима работы роторного аппарата в кавитационной области / IX научная конф.: Пленарные докл. и краткие тезисы. Тамбов: ТГТУ, 2004. 328 с.

100. Юдаев В.Ф. Истечение газожидкостной смеси через отверстия ротора истатора сирены. Известия вузов. Машиностроение, 1985, № 12. - С. 60-66.

101. Юдаев В.Ф. Коэффициенты усреднения импульса и кинетической энергии ламинарного и турбулентного режимов течения. Известия вузов. Машиностроение, 1985, № 3. - С. 50-55.

102. Юдаев В.Ф., Капоровский В.Б. О коэффициентах усреднения импульса и кинетической энергии течений ньтоновской иненьютоновской жидкостей. Известия вузов. Машиностроение, 1986, №9. - С. 63-66.

103. Юдаев В.Ф., Карепанов С.К., Карнаух В.П. Аппараты с переходными гидромеханическими процессами и их характеристики. Химическое и нефтехимическое машиностроение, 2001, № 12. - С. 3-7.

104. Юдаев В.Ф. Исследование гидродинамического аппарата сиренного типа и его использование для интенсификации технологических процессов в гетерогенных системах: Автореф. дис. кан. техн. наук. -М.:МИХМ, 1970.-24 с.

105. Юдаев В.Ф. Переходный режим течения жидкости через модулятор роторного аппарата. Строительные материалы, оборудование, технологии 21 века, 2002, № 12. - С. 27

106. Юдаев В.Ф. Использование аппаратов с кавитационной зоной для подготовки топлива к сжиганию. В кн. Динамика процессов химической технологии.//Тезисы докл. IV Всероссийской научной конф. - Ярославль, 18-19 октября 1994. - Ярославль: ЯГТУ, 1994, С. 222.

107. Юдаев В.Ф., Карнаух В.П. О статье А.И. Зимина, A.M. Балабышко, В.П. Ружицкого «Оценка влияния основных геометрических и режимных параметров.» 107. с. 28-29.

108. Юдаев В.Ф., Серова М.А. Диспергирование в роторных аппаратах с модуляцией потока. // Труды МГУИЭ, вып. 3. Процессы в динамических средах.-М.:МГУИЭ, 1999.-С. 188-121.

109. Юдаев В.Ф. Эффективное сжигание углеводородного топлива. В кн. «Применение роторных гидромеханических диспергаторов в горнодобывающей помышленности»: теория, практика // Сборник докл. Междунар. Научно-практ. семин. - М.:ВИМК, 1998. - С.35-36

110. Юдаев В.Ф., Подъяпольский B.C. Подготовка топлива к сжиганию. -В кн. «Проблемы энергетики и пути их решения». /Научно-технич. семинар, Барселона, Испания, 24-31 мая, 1997.

111. Юдаев В.Ф., Балабышко A.M. Роторные аппараты с модуляцией потока // Тезисы докл. Междунар. конфер. «Ультразвуковые технологические процессы 2000». — Северодвинск, 2000. — С. 210211.

112. Юдаев В.Ф., Кожевникова Н.К. Расчет среднего проходного сечения круглого отверстия, перекрываемого другими круглыми отверстиями. / В кн. Труды МИХМ, вып. 50, М.:МИХМ, 1973. - С.83-90.

113. Юдаев В.Ф., Кокорев Д.Т. Исследование гидродинамической сирены. Известия вузов. Машиностроение», №10, 1969. - С.72-78.

114. Юдаев В.Ф. Использование аппаратов с кавитационной зоной для полготовки топлива к сжиганию. — В кн. «Динамика процессов химических технологий» // IV Всероссийская научная конференция, Ярославль, 18-19 октября, 1994. С. 222.

115. Antonewich D.N. Ultrasonic atomization of liquids //Proc. Nat. Electronics Con. Chicago, 1957, №13. P. 798-805/

116. Bauchat D. Production doubled with homogenizer // Chem. Process, 1975, Vol. 38, №7.- Н/ 20-21

117. Biardi G., Querreri G. Grottoli M.G. La movimentazione dei fluidi. 1. Analisi teorica e hratica //Chime ind, 1994. Vol. 76, № 5. P. 2-7.

118. Garcia-Briones M.A., Brodkey R.S., Chalmers J.J/ Computer simulations of the rupture о a gas bubble at a gas-liquid interface and its implications in animal cell damage//Chem. End. Sci. 1994 Vol. 49, № 14.-2301-2320.

119. Ghosh A., Sen S.N. Ultrasonics atomatization // Ind. and East. Eng, 1978, Vol. 120, № 10.-P. 413-414.

120. Goodman A.N., Brannan P.N. Ultrasonics-efective additive // Prod. Finish. 1977, Vol. 30,№7.-P. 8-10.

121. Hegges P. Process intensification // Chem. End. (Gr. Britt.), 1983, № 394. -P. 13/

122. Hobbs Y.M., Rachman D. Current knowledge of cavitation phenomena, their prevention or application // Trans Inst. Eng and Shipbuild. Sect, 19701971, Pat.3, № 6. P. 207-254.

123. Ke Jion, Yamaguchi Atsushi. Cavitation characteristics of long orifices in unsteady flows // J. Jap. Hydraul. and Pneum. Soc. 1995, Vol. 26, № 1. -P. 82-87.

124. Kuchta K. Dispersion aufbereitan: Kontinuierlich oder chargenweise mit Stator-Rotor-Maschinen // Masehinenmarkt, 1978. Bd. 84, № 18. S 310312.

125. Kurabayashi Toshio Диспергирование жидких сред // J. Soc. Automat. End. Jap., 1988. Vol. 42, № 8. H. 991-993.

126. Skai Takeshi. Теория диспергирования жидкостей // Хемэн, 1993, Т.28, №6.-С. 416-426.

127. Stone N.A. Dynamics of drop deformation and breakup in viscous fluid // Annu. Rev. Fluid Mech, 1994, Vol. 26. P. 65-102.

128. Treiber A., Kiefer P. Cavitation bnd Turbulenz als Zerkleinerungsmechanismen bei der Homogenization von o/w-Emulsionen // Chem.-Ind. Techn, 1976, Bd. 48 № 3. - S. 259/ (см. Kuchta).

129. A.c. 179609 СССР МГПС Ф23 П 3/00. Способ приготовления кондитерских масс / М.М. Истомина, М.Б. Эйнгор, З.С. Балахина и др. Опубл. 08.11.1966., Бюл. № 5.

130. А.с. 180171 СССР F 41 Д 10/42. Способ получения карамельной массы. Опубл. 22.11.1966, Бюл. № 7.

131. А.с. 225854 СССР МПК В 011 F 7/04. Быстроходный смеситель / З.А. Денякин. Опубл. 05.09.1968. Бюл. № 28.

132. А.с. 234356 СССР В 01 F 7/24. Смеситель. / Я.Х. Прилуцкий, В.Ю. Липманович, В.В. Зинкевич. Опубл. 10.01.1969. Бюл. № 4.134. А.с. 238918. В 06 В 1/20

133. А.с. 244302 СССР МПК В 01 f 3/14. Смеситель / Б.М. Прудовский, Л.Н. Бритвин. Опубл. 28.05.1969. Бюл. № 18.

134. А.с. 262849 СССР В 01 F 7/00. Центробежный смеситель / Е.А. Степанов, И.А. Люкевич, В.Ф. Иванов и др. Опубл. 04.11.1970. Бюл. № 7.

135. А.с. 542570. В 06 В 1/20. Гидроакустическая сирена/ В.Ф. Юдаев, Ю.П. Романов, В.М. Варламов и др. Опубл. 15.01.1977. Бюл. № 2

136. А.с.558696 СССР М. Кл.2 В 01 F 7/04. Смеситель для вязких материалов / Н.И. Шаталова, Н.А. Афанасьев, В.И. Кокушкин. Опубл. 25.05.1977. Бюл. № 19.

137. А.с.565700 СССР М. Кл.2 В 01 F 5/16. Устройство для перемешивания жидкостей / Н.И. Парафенко, М.Я. Розкин, А.И. Барвин и др. Опубл. 25.07.1977. Бюл. № 27.

138. А.с. 592432 СССР. М. Кл.2 В 01 F 9/08. Барабанный смеситель / В.И. Смирнов, С.В. Соха. Опубл. 15.02.1978. Бюл. № 6.

139. А.с.593724 СССР М. Кл.2 В 01 F 7/04. Смеситель-растворитель / В.Б. Выскребцов, А.С. Заец, А.Ф. Немчин и др. Опубл. 05.02.1978. Бюл. №7.

140. А.с. 609561 СССР В 06 В 1/20. Гидроакустическая сирена / Е.А. Мандрыка, Л.С. Аксельрод, В.Ф. Юдаев. Опубл. 05.06.1978, Бюл. №21.

141. А.с. 611659 СССР В 01 F 11/00.

142. А.с. 617057 СССР М. Кл.2 В 01 F 7/26. Роторный аппарат / А.А. Капанадзе, Л.И. Беришвили, А.Э. Цирекидзе. Опубл. 30.07.78., Бюл. № 28.

143. А.с. 634770 СССР, М. Кл.2 В 01 F 5/06. Устройство для смешения жидкостей / Э.И. Леваданский, В.А. Иванов, Н.Н. Жук. Опубл. 30.11.1978. Бюл. №44.

144. А.с. 64518 СССР, М. Кл.2 В 01 F 7/16. Центробежный смеситель непрерывного действия / И.И. Багринцев, С.С. Кошковский, С.А. Ревенко. Опубл. 30.01.1979. Бюл. № 4.

145. А.с. 789147 СССР, М. Кл.3 В 01 F 7/28. Роторный аппарат / В.Ф. Юдаев, Л.С. Аксельрод, В.И. Биглер и др. Опубл. 26.12.1980, Бюл. № 11.

146. А.с. 829155 СССР, М. Кл.3 В 01 F 7/28. Роторно-импульсный аппарат/ О.А. Кремнев, В.Р. Боровский, В.В. Лопатин и др. Опубл. 15.05.1981, Бюл. № 18.

147. А.с. 850368 СССР, В 24 D 3/28

148. А.с. 1064998 СССР, Кл. В 01/ F 5/4. Устройство для смешивания и растворения / Э.В Альтергот, И.И. Озерной, В.А. Макаренко и др. Опубл. 07.01.1984, Бюл. № 1.151. А.с. 1076135 В 01 F 7/26

149. А.с. 1745181 СССР, А 23 G 1/00. Способ приготовления карамельной массы / В.Ф. Юдаев, А.И. Бывальцев, Е.В. Никитина. Опубл. 07.07.1992. Бюл. №25.

150. Пат. 2117523 РФ, В 01 D 53/60, 53/56, 53/50, 53/34, 53/00. Способ снижения выбросов вредных веществ в установках сжигания топлива / В.Ф. Юдаев, В,С. Подъяпольский, Г.И. Овсейчук и др. Опубл. 20.08.1998. Бюл. №23.

151. Пат. 2156665 РФ, С 17 В 06 В 1/20. Струйный гидродинамический излучатель акустических колебаний / В.Ф. Юдаев, В.П. Ружицкий, A.M. Балабышко и др. Опубл. 27.09.2000. Бюл. № 27.

152. А.с. 716629 СССР М. Кл.2 В 06 В 1/18. Роторный аппарат / JI.C. Аксельрод, В.А. Лавров, В.Ф. Юдаев и др. Опубл. 28.02.1980. Бюл. №7.

153. ГОСТ 26884 2002. Продукты сахарной промышленности. Термины и определения.

154. Карамель. Общие технические условия. ГОСТ 6477-88.

155. Сахар. Методы определения редуцирующих веществ. ГОСТ 12575-2001.