CC BY
38
Загорулько А. н. разработка вертикальной
цилиндрической ик-сушилки
Представлена разработанная вертикальная цилиндрическая ИК-сушилка для сушки плодово-ягодного и пряно-ароматического сырья с возможностью использования вторичного (нагретого) воздуха для интенсификации процессов сушки созданием турбулентного режима, а также с использованием пленочных лучистых электронагревателей в качестве ИК-генератора.
Ключевые слова: ИК-излучение, вертикальная цилиндрическая ИК-сушилка, пленочный лучистый электронагреватель, плодово-ягодное и пряно-ароматическое сырье.
/ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУД! ВАНИЕ ПИЩЕВЫХ И ХИМИЧЕСКИХ
производств
УДК 644.8:658.562.5 Б01: 10.15587/2312-8372.2014.30422
1. Введение
Для получения высококачественных высушенных растительных полуфабрикатов необходимо использовать современные технологии и высокопроизводительную надежную технику. Таким образом, можно сделать вывод, что повышения качества сушимого плодово-ягодного и пряно-ароматического сырья можно достичь внедрением новейших технологий переработки сырья и аппаратов для его высушивания. Этим обосновывается актуальность проведения данных исследований, связанных с проектированием ИК-сушилки с оптимальным ИК-генератором.
2. Анализ исследований и публикаций
Основной причиной снижения качества производимых пищевой промышленностью растительных плодово-ягодных и пряно-ароматических полуфабрикатов являются потери биологически активных веществ (БАВ), связанные с резкими перепадами температуры в сушильных камерах за счет неравномерного температурного поля на приемных поверхностях [1, 2].
В настоящее время для сушки растительного сырья наибольшее распространение получили сушильные установки, отличающиеся простотой конструкции и эксплуатации, возможностью работы от различных источников энергии [3]. Вместе с тем многие из них имеют ряд существенных недостатков, в числе которых зависимость эффективности процесса сушки от параметров окружающей среды, локальные перегревы продукта, значительные потери тепла с отходящим отработанным воздухом, негативное влияние высоких температур на качество готового продукта.
Учитывая свойства растительного сырья, весьма перспективно использование радиационных сушильных установок с источниками ИК-излучения ввиду ряда важных отличий от классических методов нагрева [4]. В инфракрасных сушильных установках не требуется наличие теплоносителя, способствующего загрязнению обрабатываемого сырья, а также отсутствуют взрывоопасные концентрации и потери сырья за счет уноса. Сырье не перегревается вблизи стенок сушильных камер, тепловыделение происходит во всем объеме сырья и его температура выше, чем температура стенок аппарата. Интенсивность нагрева не зависит от агрегатного состояния сырья, а зависит только от его оптических
свойств. Использование ИК-лучей с помощью подбора изучения определенной длины волны позволяет установить проникновение теплового излучения на определенную глубину конкретного продукта обезвоживания.
До последнего времени применение этого способа при сушке растительного сырья было сопряжено с рядом трудностей, как в технической реализации, так и в технологической [5, 6]. Применение ИК-излучателей или ИК-ламп не могло обеспечить однородности сушки из-за особенностей размещения ИК-излучателей относительно продукта, что вызывало слипание отдельных частиц сырья между собой. Сушка растительного сырья также была сопряжена с рядом трудностей из-за высоких температур на поверхности излучателя и трудностей, связанных с инерционностью данного типа излучателей.
Целью исследования является обосновать использование пленочных лучистых электронагревателей в спроектированной цилиндрической ИК-сушилке с возможностью использования вторичного (нагретого) воздуха.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
1. Спроектировать вертикальную цилиндрическую ИК-сушилку с возможностью использования вторичного (нагретого) воздуха;
2. Исследовать возможность использования пленочных лучистых электронагревателей в качестве ИК-генератора.
3. Результаты исследований обоснования применения инфракрасных пленочных лучистых электронагревателей
в сушильных установках
В связи с вышесказанным на кафедре процессов, аппаратов и автоматизации пищевых производств Харьковского государственного университета питания и торговли, авторы (Киптелая Л. В. и Загорулько А. Н.) [7] разработали и спроектировали вертикальную цилиндрическую ИК-сушилку, представленную на рис. 1 (патент Украины № 106461 — «1Ч-сушарка оргашчно! рослинно! сировини» [8]).
Работа аппарата заключается в следующем: растительное сырье загружается на сетчатые лотки (15), которые фиксируются с помощью монтажной шпильки (16) на штатив (14), после чего штатив с лотками
ТЕСНЫОЮСУ Аипгг АЫП РИОПиСТШМ RESERVES — № 6/5(20], 2014, © Загорулько А. Н.
с
процессы и оборудование пищевых и химических Производств
ISSN 2226-3780
устанавливается в фиксирующем устройстве (13) крышки (8) с затяжными фиксаторами и вытяжным вентилятором (9) и загружается в цилиндрическую вертикальную рабочую камеру сушилки (1), установленную на стойках (2), где сырье сушиться при температуре 40...60 °С. Отработанный и подогретый воздух нагнетается вытяжным вентилятором (9) в канал (10), где при открытой задвижке (11) и нагнетающего в вентиляторе (12) нагретый вторичный воздух поступает в кольцевой барбо-тер (5), который установлен у ИК-нагревателей, создавая в пристеночном слое турбулентный режим.
90 80 70 60 50 40 30 20 10
Вт/м2 МКМ _
а
} г X, мкм
4 1 0 1 2 1 4 1
Рис. 1. Вертикальная цилиндрическая ИК-сушилка: 1 — вертикальная цилиндрическая рабочая камера; 2 — стойки; 3 — распределительная решетка; 4 — регулирующая задвижка; 5 — кольцевой барботер; 6 — продольные по высоте рабочей камеры карбоновые прямоугольные ИК-излучатели (пленочный лучистый электронагреватель); 7 — отражающая фольга с теплоизолирующим листовым алюфомом; 8 — крышка с затяжными фиксаторами; 9 — вытяжной вентилятор; 10 — канал; 11 — регулирующая задвижка; 12 — нагнетающий вентилятор; 13 — фиксаторы; 14 — штатив; 15 — сетчатые лотки; 16 — монтажные шпильки
На сегодняшний день актуальным источником ИК-генератора является пленочный лучистый электронагреватель (ПЛЕН) со степенью черноты £ = 0,96 [9, 10]. Такая степень черноты позволяет считать его абсолютно черным телом. Следовательно, лучеиспускательная способность данного нагревателя при одной и той же температуре нагрева будет максимальной, нежели, например, у ТЭНов, имеющих степень черноты от 0,6 до 0,8. ИК-излучатели такого типа способны создавать высокую плотность потока энергии (от 34 до 80 Вт/м2) в диапазоне длин волн от 8 до 10 мкм (рис. 2) из-за особенности их конструкции, что позволяет применять данные генераторы для сушки любых культур.
Рис. 2. Графическая зависимость спектральной плотности потока излучения %]■ от длины волны Я при различной температуре на поверхности ПЛЕН при: — Т= 308 К; — Т = 318 К; -*- — Т= 338 К; -з- — Т= 358 К
4. Выводы
Спроектированная экспериментальная вертикальная цилиндрическая ИК-сушилка имеет следующие преимущества:
1. Равномерно распределяющийся тепловой поток по всей приемной поверхности (лотки) с плодово-ягодным и пряно-ароматическим сырьем, а также и между ними, за счет формы ИК-сушилки и повторяющего геометрию камеры ПЛЕНа.
2. Оптимальная лучистая составляющая источников ИК-излучения в процессе теплопередачи, предохраняющей сырье от перегрева излишнего испарения влаги и разрушения поверхностных слоев, поскольку температурный режим проведения процесса сушки в пределах 45 °С (точка а) при длине волны 9 мкм.
3. Простота конструкции и эксплуатации с применением автоматики на всех этапах высушивания.
4. Возможность использования вторичного (нагретого) воздуха для интенсификации процессов сушки созданием турбулентного режима в пристенном слое возле ИК-излучателей.
5. Низкая энерго- и металлоемкость конструкции, поскольку потребляемая мощность 210 Вт, а масса без загрузки 5 кг.
Литература
1. Лебедев, П. Д. Расчет и проектирование сушильных установок [Текст] / П. Д. Лебедев. — М.: Госэнергоиздат, 1962. — 320 с.
2. Лыков, А. В. Теория сушки [Текст] / А. В. Лыков. — М.: Энергия, 1968. — 471 с.
3. Касаткин, В. В. Сушка термолабильных материалов на установках непрерывного действия [Текст] / В. В. Касаткин, И. Ш. Шумилова // Пищевая промышленность. — 2006. — № 10. — С. 12-13.
4. Алексанян, И. Ю. Высокоинтенсивная сушка пищевых продуктов. Пеносушка. Теория. Практика. Моделирование [Текст]: монография / И. Ю. Алексанян, А. А. Буйнов. — Астрахань: АГТУ, 2004. — 380 с.
5. Гинзбург, А. С. Инфракрасная техника в пищевой промышленности [Текст] / А. С. Гинзбург. — М.: Пищевая промышленность, 1966. — 408 с.
6. Шаззо, Р. И. Продукты детского питания из растительного и мясного сырья инфракрасной сушки [Текст] / Р. И. Шаззо, Г. П. Овчарова // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2005. — № 1. — С. 50-52.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/5(20], 2014
issn 222Б-3780 процессы и оборудование пищевых и химических Производств
7. Киптелая, Л. В. ИК-сушка плодоягодного сырья [Текст] / Л. В. Киптелая, А. Н. Загорулько // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия Процессы и аппараты пищевых производств. — 2014. — Вып. 2. — С. 80-86.
8. 1Ч-сушарка оргашчно! рослинно! сировини [Текст]: Патент № 106461 Укра!на, А23N 12/08 В0Ш 1/00 / Черевко О. I., Кштела Л. В., Загорулько А. М. (Украша). — № а 2013 14949; заявл. 20.12.2013; опубл. 26.08.2014, Бюл. № 16. — 3 с.
9. Мачкаши, А. Лучистое отопление [Текст] / А. Мачкаши, Л. Банхиди. — М.: Стройиздат, 1985. — 464 с.
10. Брамсон, М. А. Инфракрасное излучение нагретых тел [Текст] / М. А. Брамсон. — М.: Наука, 1965. — 222 с.
РОЗРОБКА ВЕРТИКАЛЬНО! ЦИЛ1НДРИЧНО1 1Ч-СУШАРКИ
Представлена розроблена вертикальна цилшдрична 1Ч-су-шарка для сушшня плодово-ягщного 1 пряно-ароматично! сировини з можливютю використання вторинного (нагр1того)
пов1тря для штенсифшацй процеав сушшня створенням турбулентного режиму, а також можливють використання пл1в-кових променистих електронагр1вач1в в якост 1Ч-генератора.
Ключовi слова: 1Ч-випромшювання, вертикальна цилшд-рична 1Ч-сушарка, пл1вковий променистий електронагр1вач, плодово-ягщна та пряно-ароматична сировина.
Загорулько Андрей Николаевич, аспирант, кафедра процессов, аппаратов и автоматизации пищевых производств, Харьковский государственный университет питания и торговли, Украина, e-mail: [email protected].
Загорулько Андрт Миколайович, астрант, кафедра процеыв, апаратiв та автоматизацп харчових виробництв, Хартвський державний утверситет харчування та торгiвлi, Украта.
Zagorulko Andrey, Kharkiv State University of Food Technology and Trade, Ukraine, e-mail: [email protected]
УДК 622.245.3 DOI: 10.15587/2312-8372.2014.31852
Олексюк М. П., виб1р способу л1кв1дацн ЮарСиЬч0А1р^./ флюидопронвлень
В статтг проведено аналгз наукових праць та промисловог гнформацгг з метою розроблення рекомендацш для вибору оптимального способу вимиву флюгду, з урахуванням умов його посту-плення у свердловину. Проведено узагальнене поргвняння методгв та встановлено фактори, якг впливають на технологгчну можливгсть гх реалгзацп. Розробленг рекомендацп щодо гх застосу-вання в залежностг вгд умов виникнення проявлень.
Ключов1 слова: бургння свердловин, флюгд, лгквгдацгя флюгдопроявлень.
1. Вступ
Спорудження свердловин багатогранний процес та завжди обумовлений можливштю виникнення рiзного роду ускладнень та аварш. Частка витрат на лжввда-щю ускладнень в баланс календарного часу буршня свердловин може бути досить значною i в основному визначаеться складшстю прничо-геолопчних умов буршня. В середньому на боротьбу з ускладненнями в глибокому буршш затрачаеться 20-25 % календарного часу. Одним з резервiв подальшого росту продуктивност ведення бурових роби е скорочення втрат робочого часу на лжввдащю ускладнень та !х наслвдюв. Добре ввдомий той факт, що лжввдувати ускладнення значно простше на раннш стадп його розвитку.
В перелжу можливих ускладнень особливе мш-це займають флю!допроявлення (ФП) осюльки вони можуть призвести до ввдкритого фонтанування, що спричинюе велик витрати кошпв i засобiв, для лжвь дацп фонтанування, руйнування бурового обладнання i шструменту, забруднення навколишнього середовища i навiть загибель людей [1]. Тому актуальнiсть питан-ня раннього виявлення та лжввдацп ФП не викликае сумшву.
2. Анал1з л1тературних даних та постановка проблеми
В умовах надвисоких енергш пласпв необхiдно вмiти керувати !х впливом на вибш i весь процес проводки свердловини. Керування пластовими тисками об'еднуе в собi двi основш групи мiроприемств. Перша — прогноз аномально високих пластових тисюв [2-4]. Друга — гнучке регулювання вибшного тиску на пласти, що розкриваються у всьому вщкритому стовбурi свердловини [5, 6]. Незважаючи на придшення значно! уваги проблемi попередження ФП, уникнути !х повтстю, як показуе практика бурiння, не вдаеться [7, 8]. Так само, як i немае единого пщходу щодо методiв !х лiквiдацi! [9-11].
Зважаючи на це, метою роботи е проведення аналiзу сучасного стану проблеми та розроблення рекомендацш для вибору оптимального методу лжвщацп флю!допро-явлень, за результатами оцшки умов !х виникнення.
Для досягнення поставлено! мети необхщно:
1. Провести аналiз лиературних джерел та промис-лових даних.
2. Визначити прюритетш способи лiквiдацi! ФП.
3. Порiвняти технологiчнi особливостi та встановити основш фактори, як впливають на !х реалiзацiю.
4. Провести систематизащю та розробити рекомендац!!.
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/5(20], 2014, © Олексюк М. П., Васько I. С., Юрич А. Р.
15
э
