Обоснование параметров работы пастеризационно-охладительной установки на термоэлектрических модулях

• Автор: Кравченко, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

РЕФЕРАТ

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 152 страницах, содержит 43 рисунка, 20 таблиц, 9 приложений. Список использованной литературы включает 136 наименований, из них 10 на иностранных языках.
Ключевые слова и принятые сокращения: ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МОДУЛИ (ТЭМ), ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕКЦИИ (ТЭС), ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ БЛОКИ (ТЭБ), ПАСТЕРИЗАЦИОННО -ОХЛАДИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА (ПОУ) НА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЯХ (ПОУ ТЭМ).
В диссертации дан анализ существующих пастеризационно-охладительных установок, применения термоэлектрических модулей и на их основе предложен эффективный способ нагрева и охлаждения жидкости, в частности молока до конечных температур.
Дан анализ проведенных исследований процессов нагрева и охлаждения термоэлектрических блоков. В результате теоретического анализа получены выражения для определения нагреваемого и охлаждаемого расхода жидкости, пропускной способности устройства и мощности, потребной на выполнение процессов.
Получены математические модели и экспериментальные зависимости качественных показателей процессов от конструктивно-режимных параметров установки. Обоснованы её оптимальные параметры. Разработана методика расчета производительности пастеризационно-охладительной установки на термоэлектрических модулях.
Результаты исследований внедрены в организациях ЗАО «Импульс», РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева г. Москвы. Годовой экономический эффект от внедряемой установки составляет 29100 рублей.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВНИЯ

1.1 Анализ способов и технических средств для тепловой обработки молока на фермах

1.2 Анализ теплообменных систем с термоэлектрическим охлаждением
1.2.1 Конструкции термоэлектрических преобразователей и их применение в устройствах различного назначения
1.2.2 Методы интенсификации теплопередачи в теплообменных
аппаратах с термоэлектрическими модулями
1.3 Перспективы применения термоэлектрических модулей в
технологических аппаратах и процессах для охлаждения и нагрева молока
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПАСТЕРИЗАЦИОННО-ОХЛАДИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ НА ТЭМ
2.1 Существующие методы расчета термоэлектрических устройств
2.2 Исследование процесса теплообмена в секциях пластин с термоэлектрическими модулями
2.3 Обоснование энергетической целесообразности применения термоэлектрических устройств в современных пастеризационноохладительных установках
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Программа, методика и объекты исследования
3.2 Лабораторная установка для проведения экспериментальных исследований
3.3 Методика проведения эксперимента
3.4 Методика планирования экспериментальных исследований
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
4.1 Результаты разработки технологической схемы лабораторной установки цля определения теплотехнических и гидравлических параметров блока нагрева
и охлаждения
4.2 Результаты многофакторного планирования эксперимента термоэлектрической батареи пастеризационно - охладительной установки
4.3 Производственные испытания пастеризационно-охладительной установки на термомодулях
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Оценка источников экономической эффективности
5.2 Расчет и оценка технико-экономических показателей эффективности внедрения ПОУТЭМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

В нашем случает для упрощения расчетных выражений примем вполне логичные допущения, а именно: поверхность одной теплообменной пластины р приблизительно равна суммарной поверхности расположенных на ней термоэлектрических модулей.
/ш^Е/тэл,, (2.10)
/*1
где Iи - площадь одной теплообменной пластины, м2; /тэм - площадь, занимаемая одним термомодулем, м2; п - число термомодулей, расположенных на одной пластине.
В общем случает для плоской многослойной стенки, коэффициент теплопередачи находится из уравнения:
—+У-*-+—
«, мЧ «2
где: а, - коэффициент теплоотдачи от от более нагретой жидкости к стенке; 61 -толщина теплообменных пластин, мм; А, - теплопроводность материала, Вт/кг-°С; а2 - коэффициент теплоотдачи от стенки к менее нагретой жидкости.
Если за время г по обеим сторонам стенки протекают в одном и том же направлении с одной стороны более нагретая, а с другой менее нагретая жидкость и со всех других сторон обе жидкости ограничены теплонепроницаемой средой, то теплообмен будет происходить только через стенку.
Температура обеих жидкостей будет изменяться по мере протекания их вдоль поверхности нагрева вследствие теплообмена, но для каждой отдельной точки стенки температура должна быть установившейся.
Через элемент поверхности нагрева (1Р (рис. 2.2) за промежуток времени г проходит количество тепла
<10 = Кт{^-1г)<1Р. (2.12)