автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Тепломассообмен в процессе сублимационного обезвоживания при варьировании внешних параметров

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ПУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНШ01ИЧЕСШ ИНСТИТУТ ХОЛОДИЛЬНОЙ пгашлишости

На правах рукописи УДК 536.422.4

КАСАЛАШБН Галина Евгеньевна

ТЕПЛСМАССООБМШ В ПРСЦЕССЕ СУБЛИМАЦИОННОГО 0БЕЗВСИШ1ПШ ПРИ ВАГЬИРОВАНШ ШЕПИИХ ПАРАМЕТРОВ

Специальность 06.14.05 -теоретические основы теплотехники

Авт ореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических яаук

Ленинград, 1991

Работа выполнена в Ленинградском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте холодильной промышленности.

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники

РСФСР, доктор технических наук, профессор ГУЙГО Э.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

В0ЛШ1ЕЦ А.З.

кандидат технических наук, доцент МАЛЮГШ Г.И.

Ведущая организация- научно-производственное объединение

"Комплекс"

Защита диссертации состоите^ "2.2," марта, 1991 г. в \Ц часов на заседании специализированного Совета К 063.02.01 при Ленинградском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте холодильной промышленности.

Отзыв б двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направить по адресу: 191002, Ленинград, ул. Ломоносова, д.9, специализированный Совет ЛТИСП.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "тг.¿г^С!..^А. 1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандццаг техн. наук, доцент

Акулов Д.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ]

Актуальность работы. Оцним из основных направлений развития экономики нашей страны должно бить использование высокоин-тенсивннх и энергосберегающих технологий, современного оборудования соответствующего мировым стандартам. К таким технологиям обработки пищевых продуктов можно отнести консервирование методом вакуумной сублимационной сушки, так как хранение таких продуктов не требует энергозатрат и больших емкостей.

Среди направлений повышения эффективности самих процессов сублимационной сушки представляют интерес использование для теп-лоподвода дешеввх источников теплоты (вторичных енергореоурсов) и возможность улучшения тепломассообмена в этих условиях путем ввода в сублиматор теплопроводного неконденсирующегося газа.

Целью работы являлось получение рекомендаций по эффективным методом интенсификации процесса сублимационного обезвссшвания материалов в условиях низкотемпературного энергсподвода на основе теоретического и экспериментального исследования влияния внешних параметров на процессы тепломассообмена.

Для достижения поставлен ей цели Сипи сформулированы и решены следующие задачи:

- обобщение и анализ литературных данных по современному состоянию исследования процессов тепломассообмена при сублимационном обезвоживании материала;

- разработка математической модели процесса вакуумсублима-цни чистого вещества (льда), способа численного реаения л проведение моделирования на ЭВМ;

- разработка модели и моделирование на ЭВМ процесса сублимации льда в присутствие неконденсирующихся газов, имеющих высокую теплопроводность;

- выбор или разработка модели вакуумной сублимационной сушни продукта в присутствии неконденсирующихся газов;

- проведение экспериментальных исследований процессов тепломассообмена, проверка соответствия предложенных моделей рэалъ-пым условиям, и на этой основе получение расчетных зависимостей

и рекомендаций по повышению интенсивности процесса сублимационного обезвоживания материалов.

Научную новизну работы составляют:

- способ и результаты математического моделирования прсцес-

оов чеплсмассообмена с разовый пераходсы на границе при течении вязкого теплопроводного газа (пара) в узких щелевых каналах;

- способ и результаты математического моделирования процессов тепломассообмена при сублимации чистого вещества в присутствии нексдденсиргупцихся теплопроводных газов;

- экспериментальные зависимости описывающие движение границы фазового перехода, скорость сублимации и теплофиэическич характеристики гранулированного продукта в процессе сублимационная сушки при различных давлениях парогазовой среды.

Практическое значение.Разработаны способ и программа численного решпниа на ЭВМ закономерностей изменения параметров процесса вагуумсублимации чистого вещества, позволяющие обоснованно определить необходимые характеристики прсцесса как в пар овей среде, так и в присутствии газов. Получены полу ампнрические зависимости для определения характеристик прсцесса сублимационной сушки продукта при различных параметрах среды.

Подтверждена данные об эффективности использования низкотемпературных истсчютов теплоты для сублимационной сушки продукта, особенно в присутствии теплопроводных газов. Обоснована возможность повышения емкости сушильной камеры за счет уменьшения расстояния мевду нагревателем и продуктам, практически без увеличения сопротивления переносу пара. Разработаны рекомендации по повышению эффективности сублимационного обезвоживания материалов при напуске неконделсирупцихся теплопроводных газов, позволяющие значительно сократить продолжительность прсцесса сушки и повысить тем самым производительность установки.

Скидаемый годовой экономический аффект от реализации предлагаемого метода интенсификации прсцесса, достигаемый за счет повышения производительности установки, применительно к разрабатываемой для Новолипецкого металлургического ненбината поточно-циклической сублимационной установке составит не менее 21 тыс. рублей.

Автор защищает:

- методы и результаты численного моделирования внешней задачи тепломассообмена при вакуумной сублимации льда в паратой среде и в присутствии неконденсирующихся теплопроводных газов;

- результаты экспериментальных исследований иакуумсублима-ции льда и сублимационной сушки продува пг,и различных давлениях парогазовой среды;

- метод расчета параметров прсцесса вакуумной оублнмацнон-

ной суини гранулированного продукта при различных давлениях среды в условиях низкотемпературного теплоподвода.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников ЛТЙХП (Ленинград, Г989, 1990 гг.), на У1 Всесоюзной шксшо молодых ученых. "Современные проблемы теплофизики" ИТ СО АН СССР (Новосибирск, 1990 г.), на Всесоюзно« семинаре "Дроблены и перспективы развития сублимационной сушки плодоовощного сырья" ШИКТИплодпром (Кишинев, 1990 г.).

Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в четырех печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состог- из введения, пяти глав, выводов и приложения, содержит 133 страницн основного текста, 44 рисунка, 10 таблиц. Список использованной литературы включает 91 наименование.

СВДНШАШГЕ РАБОШ

Анализ опубликованных работ по исследованию тепломассообмена в прсцессе вакуумсублимации материалов показал, что в настоящее время недостаточно изучено влияние внешних параметров на интенсивность процесса. Такие характеристики, как способ тепло-подвода, давление и состав парогазовой среды, размер канала дл" течения пара, оказывают значительное влияниз ка ход процесса.

Вопросы переноса теплоты и массы в узких щелевидных каналах с фазовым переходом на границе в условиях вакуума исследованы явно недостаточно, тем белее, что проведение экспериментальных исследований этих явлений представляет трудноразрешимую задачу.

Значительный интерес также представляет исследование тепломассообмена при сублимации пористых материалов в среде неконденсирующихся теплопроводных газов. Экспериментальные данные ряда авторов говорят о повышении эффективной теплопроводности материалов и скорости сушки, однако количественные характеристики противоречивы. Данных о внешней задаче тепломассообмена и кинетике течения сублимированного пара в присутствии неконденсирующихся газов не имеется.

Моделирование рнегтнеП задачи вакуумной сублимации льда

проводилось с целью исследования теоломассопереиоса и динамики течения пара в узком щелевсы канале между нагревателем и льдом. В основу математической модели положена система дифференциальных уравнений Навье-Огокса и энергии для ламинарного течения вязкого теплопроводного газа (пара) в квазистадискарной постановке. При эгсы полагаем: образец льда имеет цилиндрическую форму, ( радиус II ), температура нагревателя Тн= К и менее, высота канала для выхода пара [ = 0,1 - 20 мы, давление в камере Рк =80-600 Па.

Система уравнений движения, неразрывности, энергии и состояния идеального гача:

Здесь 7, г - радиальная и осевая координаты; Р , Т - давление и температура; и , V -радиальная и осевая составляющие скорости пара; уи , л гСр - коэффициенты вязкости, теплопроводности, удельнсй теплоемкости пара, р - плотность пара, Мп - молярная масса пара.

Граничные условия:

г = 0: и=0 Т=Тм;

г-л-. и.о. ТъТаР).

1 =0 . и*0 , |Г = о. . Р-Р(Я).

дГ '

где й Н; - удельная теплота сублимации, £ - степень черноты. Теплофиэические характеристики водяного пара и льда вычислены в зависимости от температуры. Численный расчет был проведен с помощью метода конечных разностей. Система уравнений решалась на ЭВМ ЕС~1022 по разработанному алгоритму к программе.

Расчет по модели позвонил получить поля давления, темпера-

турн, скорости пара в щелевом канале между нагревателем и льдом, что дало возможность детально списать процесс тепломассообмена и динамики течения пара. При неизотермическом течении пара в узкой щелп с фазовым переходом на границе могут поязиться значительные градиенты давления пара по радиусу образца и большие скорости пара на выходе из щели (до 100 м/с), что соответствует развитому гидродинамическому течению. При уменьшении высоты цели и увеличении теплоподвода повышается интенсивность процесса. Рост интенсивности сублимации при малсй высоте щели происходит за счет теплопроводности. Значения интенсивности сублимации, рассчитанные по модели, согласуется с экспериментальными данными П.Л.Новикова. Полученные нами опытные точки такхо хорсшо лскатся на расчетную кривую (Рис.1).

Нами пслучена расчетная зависимость интенсивности сублимации льда от высоты щели и температуры нагревателя(Рк= 60 Па):

2 9™ * fur ■ кг/(м' с)

(¡им - интенсивность сублимации за счет излучения, И - коэффициент, зависящий от температуры нагревателя.

Область изменения величин: i =10-30.Ю"3«, TU=323-423K Величина К возрастает почти в два раза при повышении Тд от 323 до 423 К. При постоянной температуре нагревателя с уменьшением высоты щели возрастает доля теплопроводности, например, для щели 10 ым ока в 4 раза выше, чем для щели 30 мм.

Уменьшение расстояния между нагревателем и материалом до 10 mi, если это осуществгчо конструктивно, позволит увеличить интенсивность прсцесса без увеличения сопротивления переносу пара, и тем самым белее эффективно использовать низкотемпературные источники, теплоты и повысить единовременную загрузку камеры.

С ростст теплоподвода увеличивается сопротивление переносу пара. Расчет по модели для более высоких температур нагревателя (373 - 873 К) позволил определить минимальные значения высоты щели, при которых сопротивление переносу пара мало опутимо. Так при условии, что температура сублимации в центре образца повидается на велич1шу 2°С, получена следующая зависимость:

£ - V.76V Ю'3- ехр (О004 Тн ) i м

где Тн= 373 - 893 К, радиус образца 0,35 м, Рк= 80 Па. При изменении температуры в указанных пределах рекомендуемые значения высоты цели составят от 7,5 до 60 мм.

При контактном теплсподводе, когда между сублимирующим веществом и тепл(передающей поверхностью могут возникнуть топкие запоры 0,1 - 1,0 мм, как показали расчеты по модели, появляется ряд особенностей, а именно: при высоте зазора менее I мы и температуре нагревателя менее 100°С перепад давления по радиусу образца значителен, что макет вызвать подплавление образца даже при очень низка-! давлении в камере, и при этом мскет возникнуть значительная сила давления пара, разрушающач образец; допустимое кол1.-1есгво теплоты, которое можно передать через зазор без псд-плавления образца, уменьшается с уменьшением высоты зазора. В связи с этим для продуктов, илотный контакт которых с противнем трудно обеспечить, имеет сшсл создавать искусственный за-ор (решетка, рифление противней и т.п.) высотой 0,5 - 1,0 мм для выхода пара.

Для изучения влияния напуска неконденсирующихся газов на тепломассообмен при вакууынсй сублимации льда была разработана математическая модель, учитывающая диффузионные процессы в парогазовой среде. В основу ее полскена система дифференциальных уравнений Навье-Ото;сса для ламинарного течения смеси пара и газа, энергии и диффузии. Принятые ограничения аналогичны предыдущей задаче. Общее давление в камере - 80 - 750 Па, доля гелия в смеси с воздухом п = 0,(1 - 0,999, I = I - 20 мм. Ввд уравнений дви-яетш и неразрывности идентичен предыдущей модели, уравнения энергии, диффузии и состояния идеального газа следующие:

где С - относительная массовая Концентрация пара; и , и радиальная и осевая составляющие скорости смеси; /( , Д , Ct,« О -коэффициенты вязкости, теплопроводности, удельной теплоемкости и бинарней диффузии смеси "газ-пар"; р - плоггность смеси, М -молярная масса смеси, Cfn , Срг ~ удельные теплоемкооти пара и газа.

Граничные условия: 2 = 0. и = 0 . и=0 . Т=Т„ , = о;

1=0: и = 0 , = О , = О ; 7 гД : Р= Р(Я) .

Теплсфизические характеристики смеси пара и газа, а также льда, приняты в зависимости от температуры и общего давления. Численный расчет бил проведен с помощью метода конечных разностей. Счет проводился на ЭВМ ЕС-1022.

Расчет но, модели позволил получить поля температур, общего давления, сксрости парогазовой смеси и относительной массовой концентрации пара во всех расчетных точках. Начисления показали, что аналогично сублимации льда без напуска газов, перепад общего давления по длине щели зависит от ев высоты, давления в камере, температуры нагревателя. На рис.2 представлены кривые изменения общего давления по относительной радиальной координате (1/К) . Так, при высоте щели более 5 мм перепад давления не-значигелен (кривая I), и, следовательно, перенос пара происходит в основном за счет диффузии, скорость смеси на выходе из щели не превняает 1-2 м/с. Концентрация пара возрастает по длине щели (Рис.3). С увеличением в смеси доли гелия, имеющего больший коэффициент диффузии, проникновение газа к центру образца облегчается. При налускз воздуха у поверхности сублимации присутствует практически только пар. (С = 0,94 - 0,99).

Интенсивность сублимации в присутствии газов, также кал и в среде пара, увеличивается с ростсы теплоподвода и уменьшением высоты щели. Зависимость интенсивности сублимации льда от высоты щели (I =» I- 20 мм) приведена на рис.4. Интенсивность сублимации возрастает с увеличением дети гелия в смеси за счет переноса теплоты теплопроводностью. На практике достаточно подавать газовую смесь с массовой дачей гелия 70£. С увеличением давления в камере возрастает доля газа у поверхности сублимеции (до 400, но возрастает и температура сублимации льда.

Эксперимент по сублимации льда в присутствии воздуха и всздушно-гелиепой смеси при давлении 50 - IООО Па подтвердил основные результаты расчета по модели - налэтиа эффекта проникновения газов к поверхности сублимации льда, увеличение коэффициента теплопереноса от нагревателя к образцу с ростом давления газа и т.д. Вместе с тем, расчетное значеме интенсивности сублимации в

присутствии гелия с увеличением давления в камере до 750 Па изменялось незначительно, тогда как в спыте получено увеличение интенсивности на 10 - ЗОЯ из-за появления направленного движения газа в зоне сублимации.

Для описания внешней и внутренней задачи тепломассообмена бцла разработана обобщенная математическая модель вакуумной сублимационной сушки гранулированного продукта в присутствии газов. В модели учитывается специфика сушки слоя гранул, когда процесс сублимации в присутствии газов идет на поверхности каждой гранулы. Интенсивность сублимации изменяется по высоте слоя и зависит от условий теплоподвода и пароогвода, которые определяются как внутренними, так и внешними процессами.

В результате расчета по модели могут быть получены поля температуры и влажности в материале, концентрации пара в пространстве ыевду гранулами и в щели между нагревателем и продуктом, скорость сушки.

Внешняя задача, представленная ранее, в достаточней мере разработана и может быть решена при различных граничных условиях. Для решения внутренней задачи необходимы специальные эксперименты по определению ряда параметров, характеризующих процесс тепломассообмена и свойства продукта. Поэтому нами было признано целесообразным на данном этапе исследований использовать более простые модели сушки с учета! эффективных коэффициентов теплсыас-сопереноса, полученных в результате экспериментов.

Экспериментальное исследование процессов сублимационного обезвоживания материалов проводилось на лабораторной установке, в состав которой входят: вакуумная камера с экспериментальной ячейкой и весами, системы вакуумирования, хладоснабжеиия, энергопитания, подачи газов и контрольно-измерительная система. В процессе испытаний контролировались следующие параметры: температура внутри и на поверхности образца, поверхности десублимато-ра, поверхности нагревателя, парогазовой среды; давление в камере; изменение веса образца.

Серия опытов по исследованию внешней задачи и проверке соответствия реальным условиям моделей течения пара в узкой щели в условиях вакуумной сублимационной сушки в среде пара (ВСС) и газа (ВСГС) подтвердила основные результаты расчета,-как было показано ранее. Область изменения параметров: 30- 1000 Па, температура нагревателя -50 - 90°С, десублиматора- -40 - -50°С, высота щели- 5- 50 мм, доля гелия в смеси окот о 7096.

Для исследования влияния внешних параметров на тепломассообмен при сублимационной сушке пористого продукта (творога) в условиях ВСС и ВСГС при низкотемпературном энергсподводе была проведена серия экспериментов. Область изменения параметров: Рк = 60- 630 Па, 1н - 70- 90°С, толщина слоя продукта- 6- 15 мм. Qiuth показали, что напуск газов наиболее эффективен при сушка продукта в виде гранул, так как сопротивление переносу пара в слое гранул значительно меньше, и температура сублимации при напуске газов возрастает значительно слабев, чем при сушке в монолитном слое. Напуск в камеру возду.а до давления 210 Па оказывает незначительнее влияние на интенсивность процесса (до 1СЙ) и призодит к существенному повышению температуры сублимации по сравнению с ВСС. Подача воздушно-гелиевой смеси до давления 210 - 630 Па позволяет увеличить скорость сушки за период сублимации на 20-52*, соответственно, по сравнению с ВСС.

Зависимость средней скорости сушки от давления в камере в период сублимации получена в вцце:

(J = 0,494 , кг/(м' с)

где Р изменялось в пределах 50-630 Па, толщина слоя гранулированного творога 10-12 мм.

В результате апроксимации опытных данных с помощью МНК были получены зависимости положения условного фронта сублимации (толщина высохшего слоя) у от длительности процесса. В период постоянней скорости сушки толщича вцеозшего слоя изменяется линейно I =/.(т), во второй период сублимации зависимость более пологая f = U(fv).

Творог в слое, ВСС ^ - 0,9 Т J- 2,0/Г

Творог в гранулах, ВСС j » 2,3 Г j - 4,1 ft

Творог в гранулах, ВСГС

с напуском воздуха, 210 Па |=» 2,1 Т у = 4, Об J?

с напуском гелия, 210 Па ^ = 2,8Т 4,76 fe

Здесь время т , ч сосчитывается от нуля до кшца периода сублимации льда. Расчетные кривые и опытные данные приведены на рис.5.

Большей интерес представляет характер изменения интенсивности сублимации и коайициецтов тепломасс оперен оса в ходе сушки. В первый период сушки интенсивность сублимации остается примерно постоянной, и снижается в два-три раза к концу периода сублима-

ции. аффективная теплопроводность творога, отнесенная к толщине слоя продукта , определяемая за кавдый час сушки, изменяется линейно. (Рис.6) Для гранулированного творога снижение происходит в два-три раза, для твсрога в слое - в пять-шесть раз. Эффективная теплопроводность, отнесенная к фактической тсяп^ше осушенного слоя за кавдый час сушки увеличивается вначале и снижается в конце процесса сушки. При окончании процесса сублимации значения Л( , совпадает. Аналогичный характер имеет вид кривых изменения коэффициентов сушки и массопроводности.

По результатам опытов по ВСГС в присутствии гелия были получены зависимости средних значений теплофизических характеристик гранулированного творога от давления:

- эффективный коэффициент теплопроводности

= 0,04 + У, 125 Ю~ч Рк , Вт/(мК)

- эффективный коэффициент теплопроводности (по высоте слоя)

= 0.035 + 4,125 рн , Вт/(м - К)

- эффективный коэффициент массопроводности в7 = 8,6 Ю-3 кг/(м-с-По)

- эффективный коэффициент массотереноса (сушки) В = 3,00 - 0.69 £д Р„ , 40~6 кг / (мг С Па)

Здесь Р_ изменялось от 50 до 630 Па.

Л

Полученные экспериментальные зависимости позволяют при любом заданием давлении парогазовой среды оценить заранее средние значения основных параметров процесса ВСГС гранулированного творога в присутствии гелия. Поскольку температура сублимации зависит от величины общего давления в камере, необходимо совместное решение уравнений тепло- и массотереноса. Скорость сушки определяется соотношениями:

у * 6 (Р, - Ре)

Используя эти уравнения и добавив к ним зависимости Р1 (т) и Л(Р)>8(Р) , меяем получить средние значения температуря сублимации, скорости сушки и длительности периода сублимации. Предложена программа расчета средних параметров на ЭВМ. Результаты расчета средних параметров ВСГС гранулированного творога при Рк= 210, 350, 470 и 630 Па согласуются с опытными данными с пгчч>ет ность» 1СЙ.

Дополнительно били проведены эксперименты по ВСС и ВСГС творога в слое и в виде гранул до конечной влажности 3-4?5 при одностороннем и двустороннем радиационном и комбинированном теплопсдводе. При сушке продукта в слое применение двустороннего теплоподвода вносит ряд дополнений в условия теплсмассоперено-са, в основном на нижней поверхности продукта. Скорость сушки существенно зависит от контакта мезду продуктом и противнем. Для гранулированного продукта хорошие условия пароотвода в любой точке слоя предотвращают повышение температуры и возмсигность под-плавления продукта.

В целсы, в наших аштах скорость суики при двустороннем теплопсдводе увеличивается на 10-2СЙ по сравнению с процессом при одностороннем теплопсдводе и маает бить оценена по приведенной выше методике. Длительность сушки гранулированного творога в присутствии гелия при Рк= 210-250 Па составила около 4 часов, при ВСС продукта в слое равней массы - 6-7 часов. Таим образом, применение воэдулно-гелиевой смеси позволит увеличить производительность сублимационной установки на 35-40*.

Ък

» ¡0 I?

_I__I__I__I_

о о,г о,ч о,б 0!ГЩ

Рис.1 Интенсивность сублимации льда в среде пара

Рис.2 Распределение давления по л"'ше щели:

I " п=0,1-0,999,

п » » »

в зависимости от высоты

щели: • - расчет по модели; » - эксперимент; « - эксперимент Новикова П.А.

го - ош на;

2-1 мм, без газа, 600 Па; 3 - I им, 0,999, 600 Па;

^ - 1 м;л, о'-л' на:

4 - I им, 0,У99, Р„ - 60 Па; 5-1. ми, без гша, 60 Па

ТН=373К •Р0 = 600Ло

о

Рис.З Радиальное распределение массовой концентрации пара у поверхности сублимации при I = 10 мм

о 5 <о 15 е.мп

Рис.4 Интенсивность сублимации льда в зависимости от внсогы щели

1 К

0

0.2 5.4 0,6

01

Рис.5 Положение фронта сублим.мции: I - творог в слое; 2 - творог в гранулах, напуск воздуха;

3 - то де, без газа;

4 - то же, напуск гелия

ж

мК

5 "Сч

Рис.6 Коэффициенты теплопроводности ^.и

1 - творог в слое;

2 - творог в гранулах;

3 - то же, напуск гелия

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ШВОД1

1. Анализ и обобщение отечественной и зарубежной литературы показали целесообразность исследования влияния внешних параметров на процессы теплсмассообиена при вакуумном сублимационном обезвонивании материала в условиях низкотемпературного знерропод-вода. К таким параметрам относятся давление в камере, состав парогазовой среды, температура нагревателя и способ теплел сдвода, размеры канала для течения сублимированного пара и т.п.

2. Для исследования внешней задачи предложены математические модели вакуумной сублимации льда ь среде пара, а такяв в пра-сутствии неконденсирующихся газов различного состава и давления, учитывающие взаимосвязанные процессы тепло- и массоперенсса, достаточно пачно соответствующие реальным условиям.

3. Вычислительный эксперимент по предложенным моделям позволил получить поля давлений, концентраций, температуры, скорости газов в щели мавду нагревателем и материалом, корректное экспериментальное определение которых в настоящее время трудно осуществимо. Расчетные значения теплового потока и интенсивности сублимации нашли подтверждение и опытах автора н других исследователей. Обоснованы практические рекомендации о возможности умень-пения расстояния ыеиду нагревателем и материалом при низдо-температу^ 1Ш теплоподводо, позволяющие повысить скорость сублимации и увеличить единовременную загрузку сушильной каперы.

4. Предложена обобщенная математическая нацель, учитцвамря одновременно внешнюю и внутреннюю задачу, для ВСГС гранулированного продукта» реализация которой в дальнейшем возменна при постановке специальных физических экспериментов по определению параметров тепломассообмена внутри гранул и в пространстве между ними для различных материалов, подвергаемых сублимационному обезвоживанию. Показано, что для практических расчетов в настоящее время целесообразно применять более простые модели, испапьзуицие эффективные коэффициенты тепломассопереноса, полученные в опытах по сублимационной сушке.

5. Экспериментальные исследования вакуумного сублимационного обезвоживания продукта в условиях оСС и ВСГС в присутствии неконденсирующихся газов при радиационном теплаподведэ позволил!! получить зависимости эффективных коэффициентов тепломассообмена и скорости сушки от давления в камере, толщины высушенного слоя от длительности сушки, а также разработать метод определения температуры сублимации и скорости сушки при разных давлениях среди

6. Доказана возможность существенного - до 559« увеличения скорости сушки гранулированного продукта при напуске воздушно-гелиевой смеси. Соответственно, производительность установок ВСГС может быть увеличена по сравнению с традиционными установками вех: на 35-4(К.

7. Вакуумная сублимационная сушка материалов в газовой среде мотет быть отнесена к энерго- и ресурсосберегающим технологиям яотсервирования, особенно при использовании низкотемпературных шодких теплоносителей и инертных теплопроводных газов, получаемых в веде сопутствующих предуктов промышленных технологических процессов. -

8. Результаты исследования приняты к использованию при проектировании опытно- промышленной сублимационной установки циклического действия для Новсшипецкого металлургического комбинат.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Касалайнен Г.Е. Моделирование тепломассообмена при течении сублимированного пара в узких щелевых каналах // Исследование т/ф свойств рабочих веществ и процессов теплообмена в холодильной технике. -Л.: ЛГИХЛ, 1989. - С.115-121.

2. Касалайнен Г.Е. Исследование тепломассообмена при вакуум-сублимации льда // Процессы переноса, теплофизические исследования, средства измерения. - Л.: ЛТИХП, 1989, - С.59-66. Деп. в ЦИНТИхимнефтемаш 14.08.89 Ю 2035.

3. Касалайнен Г.Е. Истечение сублимированного пара из щелевого канала в вакуум // Тезисы докладов У1 Всесоюзной шхолы молодых ученых и специалистов "Современные проблемы теплофизики". - Новосибирск: ИТ СО АН СССР, 1990, - С.33-34.

4. Касалайнен Г.Е. Моделирование тепломассообмена при сублимации льда в присутствии неконденсирующихся газов// Тепломассо-перенос в системах холодильной техники. - Л.: ЛТИХП, 1990. -

С. 71-75.

Подписано к печати 28.01.91 Формат 60x84 1/16. Бум.писчая. Печать офсетная. Печ.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 58 Бесплатно.

Экспериментально-опытное производство Ленинградского ордена Трудового Красного Знамени технологического института холодильной промышленности. 191002, Ленинград, ул.Ломоносова,9