CC BY
41
'цессе [ теп-пера-льно, быть ,ении рити-ры и ЭЩЬЮ ремя. иных
(21)
(22)
тость . Так, А.Б. е [3],
[ЫНИ-
я как на на янию ания. |ьных !рату--:ими-(жно-Ь за-|а для с по-нура-:ских одит-личе-
)В —
Пред-а оп-
тано-
типу
!ТЫре
[епей
лино-
авли-
! 3-й нино-
льсо-
:твия
тами,
гло-
онов-
1ЯЮТ-
зктер
Зелка шная тому нару-зства зным же в
елка,
ента,
представляет собою деструкцию. Иными словами, процессы денатурации белка представляют собою начало деструктивных (разрушительных) процессов белка.
5. Заключительные замечания. В настоящей работе впервые исследовано влияние таких технологических факторов, как влажность, температура и скорость сушки на развитие процессов деструкции белка в зерне. Методом анализа размерностей установлены формулы, связывающие указанные критические параметры с критическим временем прогревания зерновой массы. Введением критериального уравнения установлено поле обратимой жизнедеятельности зерна и граница этого поля обратимости.
По имеющимся экспериментальных данным установлена формула зависимости удельной мощности тепловыделения при самосогревании зерновой массы от влажности и температуры зерна. Установлена также формула, связывающая критические параметры влажности и температуры зерна с критической удельной мощностью тепловыделения. С помощью полученных данных приведена
формула расчета критической теплоты денатурации белка в зерне.
Проведен критический анализ работ по установлению температурных полей в самосогревающемся зерне, приводящих к самовозгоранию и, в конечном счете, к денатурации белка. Указаны перспективы развития этих работ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Dietrich A. Die Warmlufttrocknung von naturfeuchtem und kunstlichbefeuchtem Weizenzelkorn. Diss. Munchen, 1956.
2. Влага в зерне / А.С. Гинзбург, В.П. Дубровский, Е.Д. Казаков и др. — М.: Колос, 1969. — 224 с.
3. Трисвятский JI.A. Хранение зерна. — М.: Колос, 1966. — 408 с.
4. Файн А.М. Математические модели самосогревания зерновой массы для регулирования процесса хранения / Теоретические основы сохранения зерновой массы. — М.: Колос, 1981. — С. 16-77.
5. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопе-
реноса. — Гос. энерг. изд-во, 1963. — 536 с.
6. Брей Дж., Уайт К. Кинетика и термодинамика биохимических процессов. — М.: ИЛ, 1959. — 380 с.
Кафедра физики
Поступила 17.01.97
66.047.373.001.24
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ОБЪЕКТА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
А.М. ГАВРИЛЕНКОВ, М.М. ПОРТНОВ, В.И. КУЛАКОВ Воронежская государственная технологическая академия
Скорость сушки является важным показателем процесса: она определяет его интенсивность, широко используется для качественного анализа кинетики сушки [1] и при расчете ее длительности [2]. Исследования этой кинетической характеристики отражены в значительном количестве публикаций, обзор и обобщенный анализ которых даны в ряде работ [3, 4].
Однако эти исследования проводились с тонким или ’’элементарным” слоем материала, представляющим собой объект с сосредоточенными параметрами, в то время как в реальных условиях обрабатывается объект с распределенными параметрами, его высота достаточно велика и может меняться в широком диапазоне — от 0,2 до 3 м. Поэтому непосредственный перенос результатов лабораторных исследований на промышленные установки неизбежно сопряжен с существенными погрешностями. Недостаточно изучено также влияние на процесс высоты слоя (удельной нагрузки) материала.
Для получения сведений, которые дали бы достаточно общую картину кинетики конвективной сушки зернистых материалов в высоком естественном слое необходимо либо обобщить данные по сушке различных продуктов, либо выбрать модельный объект, свойства которого были бы характерны для достаточно широкого класса материалов.
Второй вариант, по нашему мнению, предпочтительнее, так как обладает меньшей трудоемкостью. В качестве модельного объекта благодаря его свойствам был выбран светлый ячменный пивова-
ренный солод, представляющий собой особым образом пророщенный ячмень с высоким содержанием комплекса ферментов. Солод является характерным анизатропным коллоидным капиллярнопористым материалом, влагосодержание и теплофизические характеристики которого меняются в широком диапазоне при сушке, сопровождающейся существенной усадкой зерен. Зерна вместе с корешками представляют собой частицы неправильной формы.
Известно, что в общем случае процесс сушки имеет три периода — прогрева, постоянной и падающей скорости сушки. В течение первого из них влагоудаление протекает с малой интенсивностью и весьма невелико, что позволяет пренебрегать им в первом приближении. Скорость во втором периоде сушки является максимальной. Ее величина необходима для определения длительности этого периода
где N— постоянная скорость сушки, %/ч;
УУд, №кр — влажность материала начальная и первая критическая соответственно, %.
Выявление зависимостей, определяющих Л^, позволит найти рациональные пути достижения заданной длительности процесса. Поэтому определение величины N и ее зависимости от высоты слоя Я представляет как практическую ценность, так и теоретический интерес.
Исходные экспериментальные данные по кинетике конвективной сушки солода в высоком плотном слое, полученные на опытной установке [5]
при неизменных режимах в течение каждого опыта, представляли собой кривые сушки в сечениях слоя на различной высоте. Графическим дифференцированием по ним были получены кривые скорости сушки (рис. 1) при температуре теплоносителя г = 65°С, скорости сушильного агента IV = =0,6 м/с, начальной высоте слоя #=1,5 м, началь-
о » * а « и « у 41 Нм
Рис. 2
Графики подтвердили, что во всех случаях существует период постоянной скорости сушки, доля которого в общей длительности процесса весьма существенна. На этом основании были построены графики N = /(Я) для различных режимов сушки (рис. 2). Полученная зависимость имеет ярко выраженный нелинейный характер. Следует отметить, что интенсивное снижение N происходит при Я> (0,25-0,5) м.
Сопоставление графиков, полученных при различных режимах сушки, позволяет дать качественную оценку влияния температуры и скорости воздуха на интенсивность процесса. Так, установлено, что увеличение скорости воздуха вызывает значительное увеличение N лишь в нижней части слоя (Я <0,35 м), причем с ростом высоты этот эффект уменьшается. Повышение температуры воздуха замедляет снижение скорости сушки с увеличением высоты слоя, значительно интенсифицирует процесс в его средней и верхней частях. Для получения расчетных формул, а также для количественной оценки влияния факторов, определяющих интенсивность процесса, исходные данные подвергли статистической обработке.
Расчеты производили с адаптивным усложнением математической модели, начиная с простейшего ее вида
у = а0 + а1х1 + а2х2 + аъхъ.
В качестве критерия адекватности модели использовали критерий Фишера. Полученные адекватные модели оценивали дополнительно по величине остаточной дисперсии, являвшейся критерием адаптации. При увеличении моделей учитывали и экспериментальную и априорную информацию о влиянии рассматриваемых параметров процесса на скорость его протекания.
В результате проведенного вычислительного эксперимента была получена следующая расчетная зависимость, наиболее адекватно описывающая весь массив исходных данных:
ЛГ = -86387,299 - 75,646Я + 88601,406а; +
-+-670,862? - 74,359#2 - 216515,593ш2 - 2,058^-
- 313.342#3 + 149461,550ш3 + 0,002?3, (2)
где тю — скорость сушильного агрегата на входе в слой, м/с;
I — начальная температура сушильного агента, К;
Я — начальная высота слоя солода, м.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лыков А.В. Теория сушки. Учеб. пособие для втузов. 2-е изд. — М.: Энергия, 1968. — 471 с.
2. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. — М.: Пищевая пром-сть, 1973. — 528 с.
3. Гинзбург А.С. Технология сушки пищевых продуктов. — М.: Пищевая пром-сть, 1976. — 248 с,
4. Гинзбург А.С. Расчеты и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. — М.: Агропромиз-дат, 1985. — 336 с.
5. Бильденков В.М., Гавриленков А.М., Кулаков В.И. Экспериментальная установка для исследования сушки солода в высоком плотном слое / Механизация произв. процессов пищевой пром-сти / Воронеж, технол. ин-т. — Воронеж, 1974. — С. 112-117.
Кафедра математического моделирования технологических систем
Поступила 09.10.96
