Обоснование и разработка режимов сушки травы с использованием низконапорной вихревой трубы

Обоснование и разработка режимов сушки травы с использованием низконапорной вихревой трубы

Автор: Грималовская, Ирина Павловна

Шифр специальности: 05.23.03

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2006

Место защиты: Нижний Новгород

Количество страниц: 186 с. ил.

Артикул: 3303618

Автор: Грималовская, Ирина Павловна

Стоимость: 250 руб.

Обоснование и разработка режимов сушки травы с использованием низконапорной вихревой трубы  Обоснование и разработка режимов сушки травы с использованием низконапорной вихревой трубы 

СОДЕРЖАНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. Проблемы энерго и продуктосбережения при заготовке
растительных кормов.
1.1. Физикохимические характеристики травы и сена.
1.2. Эффективность существующих способов сушки травы
1.3. Тепломассообмен в процессе сушки.
Выводы по главе 1.
Глава 2. Теплофизическая модель тепломассопереноса в процессе
сушки травы.
2.1. Общие положения
2.2. Зона слоя травы с падающей скоростью сушки.
2.3. Зона слоя травы с постоянной скоростью сушки.
2.4. Зона слоя влажной травы
Выводы по главе 2.
Глава 3. Теоретическое обоснование процесса энергетического разделения в закрученном потоке газа.
3.1. Основные направления экспериментальных и теоретических исследований энергетического разделения в закрученных потоках газа
3.2. Структура потока внутри вихревого энергоразделителя и физическая сущность энергетического разделения
3.3. Гипотезы, объясняющие энергетическое разделение в вихре
3.4. Аналитическая модель процесса энергетического
разделения в низконапорных вихревых трубах
3.5. Методика расчета температурных характеристик низконапорной вихревой трубы.
Выводы по главе 3.
Глава 4. Экспериментальное исследование характеристик
низконапорной вихревой трубы и режимов ее работы
при сушке травы
4.1. Цель, задачи и планирование экспериментальных исследований.
4.2. Экспериментальная установка и методика исследований.
4.3. Экспериментальные характеристики низконапорной
вихревой трубы.
4.4.Режимы работы вихревой трубы при сушке травы.
Выводы по главе
Глава 5. Методика расчета и техникоэкономическое обоснование
использования низконапорной вихревой трубы.
5.1. Определение основных размеров вихревой трубы
5.2. Методика расчета нестационарных процессов сушки.
5.2.1. Зона с падающей скоростью сушки.
5.2.2. Зона с постоянной скоростью сушки.
5.3. Пример расчета нестационарного процесса сушки
5.4. Сопоставление стационарного и нестационарного
процессов сушки травы
5.5. Техникоэкономическое обоснование применения низконапорной вихревой трубы.
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
Акты внедрения.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а центростремительное ускорение, мс2 а коэффициент влагообмена ат коэффициент диффузии влаги
температурный коэффициент, Вткг в,сг температурные коэффициенты с7р удельная теплоемкость травы, кДжкг0С сI влагосодержание, гкг.с.в.
Дс влагопоглощающая способность воздуха, гкг сух. возд.
эффективный гидравлический диаметр каналов, мм
Ег тепловлажностная характеристика процесса изменения состояния воздуха в слое
Еи коэффициент испарительной способности
полный массовый расход газа через вихревую трубу, кгч
х массовый расход холодного потока, кгч
к показатель адиабаты коэффициент, характеризующий направление продувки
коп коэффициент обеспеченности продуваемого воздуха
I объемный расход воздуха, м3ч
М число Маха п число молекул
0 скорость сушки травы, с. р статическое давление, Па
удельное количество явной теплоты, кВткг б суммарные явные теплопритоки, кВт г радиус, мм г относительный радиус
о удельная теплота парообразования, кДжкг
Я газовая постоянная, ДжкгК
гв температура воздуха, С
температура наружного воздуха, С
Т абсолютная температура, К
и влагосодержание травы, кгкг.сух.вва.
щ гигроскопическое влагосодержание, кгкг.сух.вва.
Ипов влагосодержание поверхностного слоя, кгкг.сух.вва.
относительная скорость молекул
V скорость, мс
Уа скорость звука, мс
Укр критическая скорость, мс
К1г тангенциальная скорость на текущем радиусе вихря, мс
тангенциальная скорость на периферии вихря, мс
Ус тангенциальная скорость, мс
У радиальная турбулентная пульсационная скорость, мс
Ун наивероятнейшая скорость молекул при заданной температуре, мс
Кф скорость воздуха в слое травы, мс
ит влажность травы,
ис кондиционная влажность хранения сена,
IV влагоотдача от поверхности травы к воздуху, кгчт х относительный коэффициент сушки р коэффициент наполнения сушилки
8 напряженность сушки
6Т относительный коэффициент термодиффузии дР аэродинамическое сопротивление слоя травы, Па е критерий фазового превращения жидкости в пар
0 потенциал влажности, В
X безразмерная скорость р относительный расход холодного потока л степень расширения газа внешняя
Пв внешняя пористость сена,
р насыпная плотность слоя травы, кгм3 т время сушки, ч
фв относительная влажность воздуха,
Ф относительная влажность наружного воздуха,
ИНДЕКСЫ НАДСТРОЧНЫЕ И ПОДСТРОЧНЫЕ
ш, п показатели степени шах максимальное п некоторая молекула г текущий радиус, радиус вихря и температура х расстояние, холодный охлажденный поток ъ истечение ъ подсасывание т тангенциальный ак аккумулированный ад адиабатный в внешний, воздух, вентилирование влвлага во воздух перед вихревой трубой г горячий нагретый поток ггигроскопический кр критический ннаружный, наивероятнейший, начало наг нагнетание нас насыпной пов поверхность р равновесие с сено, сопло с.в. сухое вещество срсреднее т трава, термодиффузия тр труба, трава эф эффективный я явная
ВВЕДЕНИЕ
Распространенный способ естественной сушки травы в полевых условиях сопровождается большими потерями до . питательных веществ, а содержание кормовых единиц не превышает 0,4 КЕ в 1 кг корма. Досушка травы с применением систем активной вентиляции позволяет сократить общее время сушки в 2.3 раза и снизить потери питательных веществ. При этом авторы работ, посвященных исследованию процессов сушки травы активным вентилированием, делают вывод о целесообразности использования неподогретого атмосферного воздуха. Однако коэффициент обеспеченности заданных параметров продуваемого воздуха составляет КоВ0,8 при 1НС, ф,,. Кроме того, такие системы активного вентилирования не рекомендуется применять в дождливую погоду. Для повышения коэффициента обеспеченности к атмосферный воздух в некоторых случаях подогревают в электрокалориферах или воздухоподогревателях, работающих на жидком топливе, что значительно усложняют системы сушки и повышает энергозатраты.
Для интенсификации процесса сушки рекомендуются циклические процессы, т.е. продувка слоя травы воздухом прекращается, температура последней за счет биологической теплоты повышается, и фильтрация травы воздухом возобновляется. Хотя, данный метод сушки и позволяет повысить коэффициент обеспеченности, но увеличивается период сушки травы, и, как следствие, сокращается количество питательных веществ в сене. Данный нестационарный процесс можно реализовать и без увеличения периода сушки травы устройствами, реализующими вихревой эффект.
Применение вихревой трубы при сушке травы позволит без дополнительных затрат энергии повысить температуру процесса сушки. Это достигается тем, что слой травы поочередно продувается нагретым и охлажденным потоками воздуха, выходящими из вихревой трубы. При фильтрации травы нагретым потоком воздуха температура травы повышается, и испарение вла
ги из травы при ее последующей продувке охлажденным потоком протекает при более высокой температуре, чем температура воздуха. Данная технология сушки травы позволяет повысить влагопоглощающую способность продуваемого воздуха и, как результат, сократить время сушки травы и повысить содержание питательных веществ в сене.
В настоящее время практически нет ни одной области техники и производства, в которой вихревые устройства не нашли бы успешного применения. Особенно интенсивно осуществляется разработка различных видов вихревых кондиционирующих и холодильных установок на базе вихревых труб для создания новой технологии и улучшения условий труда, для обеспечения нормального теплового режима различных устройств.
Существование градиента температуры в закрученном потоке газа до сих пор не получило строгого научного обоснования, поэтому существует множество гипотез, объясняющих энергетическое разделение газов с помощью различных допущений. Более глубокое изучение физической природы вихревого эффекта и развитие его теоретических основ обеспечило бы успешное решение многих прикладных задач. Одной из таких задач является качественная и достаточно быстрая сушка травы.
Научная новизна работы заключается в построении теплофизической модели нестационарного процесса сушки травы и аналитической модели энергетического разделения в закрученном потоке воздуха низконапорных вихревых труб.
Практическое значение работы заключается в разработанной компьютерной методике расчета распределения температуры воздуха по радиусу низконапорной вихревой трубы и ее режимных характеристик, в разработке инженерной методики расчета режимов нестационарной сушки травы и систем сушки травы с использованием низконапорной вихревой трубы.
Актуальность


Изза невозможности точной классификации воды в растительных продуктах ее условно делят на свободную и связанную. По функциональным значениям в биологически живом продукте свободная вода определяет устойчивость физиологических процессов, связанная устойчивость против неблагоприятных условий среды. За основу сопоставления растений по содержанию той или иной фракции воды принимается количество влаги, удаленной единицей разности потенциалов водоотнимающей силы фактор интенсивности, а не общее количество воды в сырье, являющееся показателем емкости фактор экстенсивности. Такой трактовки понятий свободной и связанной влаги в сельскохозяйственных продуктах придерживаются все известные нам исследователи по физиологии, сушке и хранению сырья. Качественным подтверждением преобладания свободной воды в сочном растительном сырье является вымораживание большей ее части при I 5С, а для замерзания почти всей воды температуру нужно понизить до С и даже ниже 6. Для кондиционного сена у . Одновременно с уменьшением интенсивности дыхания в массе сохнущей травы начинают развиваться микроорганизмы, которые, используя питательные вещества клеток, выделяют теплоту. По мере снижения влажности водоудерживающая сила растительных клеток возрастает, в результате чего достигается предел ус . Однако плесневые грибки, способные развивать значительно большую сосущую силу, чем бактерии, продолжают жить . Жизнедеятельность микроорганизмов практически полностью прекращается при ус . На первой стадии сушки в свежескошенной траве некоторое время продолжается физиологическая жизнь, происходят сложные биохимические процессы, характерные для живых организмов. Определяющими среди них являются реакции окисления органических веществ дыхание. Установлено, что снижение интенсивности дыхания наблюдается после удаления основной массы влаги утр . Это дает основание принять за кондиционную влажность сена, равную ус . Рис 1. Рис Л . Рис. На рисунке 1. Первый пик вызван дыханием клеток, второй дыханием развивающихся микроорганизмов. По мнению . На рисунке 1. Количественных зависимостей для сена, за исключением 1. Наличие испарительного эффекта усложняет нахождение явной теплоты дыхания сена и является одной из причин отсутствия единых значений . Данные различных авторов по количеству выделяющейся за время сушки теплоты самосогревания весьма разноречивы. Согласно 5 за весь период сушки выделяется . Джфунт явной теплоты. Дж 3, а по данным . Джтч 2. Функциональная зависимость v показана на рисунке . З.При положительном влиянии теплоты дыхания на скорость сушки аккумуляция ее в слое сохнущей травы все же нежелательна, т. Например, при длительном воздействии на сено температур выше . С происходят необратимые потери сухого вещества, снижается перевариваемость кормов 1, 4, 9. Существенное влияние на режим сушки оказывают физикомеханические свойства травы и сена. Количество энергии, затраченной на удаление влаги во время сушки, находится в прямой зависимости от формы связи влаги в материале. Наибольшее количество в кормовом сырье составляет капиллярная влага, удерживаемая физикомеханической связью , , . В большинстве случаев, говоря о сушке растительной продукции, имеют в виду удаление свободной влаги, поскольку удалять химически связанную влагу в реальных условиях нет необходимости и не представляется возможным. Доля связанной влаги в траве не превышает . Суммарное проявление всех видов связи влаги в растительном сырье при условии термодинамического равновесия обычно представляют в форме изотерм сорбциидесорбции. Этому методу изучение гигроскопических свойств травы посвящено достаточное количество работ отечественных и зарубежных авторов , , 8, 6. Изотермы сорбциидесорбции некоторых сортов трав показаны на рис. Плотность отдельных частиц травы, по данным В. Ю.Валушиса практически постоянна . Объемная плотность травинок с учетом внутренних полостей, трещин составляет 0 кгм3 0. Обобщенные данные по изменению значений насыпной плотности р, рассыпного сена некоторых сортов приведены в таблице 1. На рисунке 1. Ь для слоя сена из красного клевера, измельченного до 5. Ь м.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.190, запросов: 241