Моделирование и разработка методов расчета кинетики тепло- и массообменных процессов в аппаратах микробиологического производства

• Автор: Шишацкий, Юлиан Иванович
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 348 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РЕКУПЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ЕМКОСТНЫХ АППАРАТАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ С РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ ПРОДУКТА ПО ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ.

1Л. Состояние вопроса

1.2. Кинетика теплообмена

1.3. Результаты расчета кинетики теплообмена и их анализ.

1.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 2. ТЕПЛО И МАССООБМЕН ПРИ СУШКЕ ВО ВЗВЕШЕННОМ СЛОЕ.

2.1. Состояние вопроса.

2.2. Математическая модель кинетики сушки во взвешенном слое

2.3. Экспериментальное исследование.

2.4. Выводы по главе.
ГЛАВА 3. ТЕПЛО И МАССООБМЕН ПРИ ВАКУУМНОЙ СУШКЕ
3.1. Состояние вопроса.
3.2. Математическая модель кинетики вакуумной сушки
3.3. Экспериментальное исследование
3.4. Оптимальное управление процессом
3.5. Выводы по главе.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ, МАССОИ ТЕПЛООБМЕНА В ДРОЖЖЕРАСТИЛЬНЫХ АППАРАТАХ
4.1. Состояние вопроса.
4.2. Описание гидродинамической обстановки в аппарате с закрученным газожидкостным потоком
4.3. Массообмен.
4.4. Теплообмен.
4.5. Методика расчета аэраторов дрожжерастильных аппаратов.
4.6. Выводы по главе
ГЛАВА 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ.
5.1. Состояние вопроса
5.2. Сущность разработанной технологии
5.3. Совершенствование конструкций дрожжерастильных аппаратов
5.4. Модернизация сборников концентрата товарных дрожжей.
5.5. Разработка сушильных аппаратов
5.6. Качественные показатели дрожжей, высушенных в псевдоожиженном слое и в вакууме
5.7. Выводы по главе.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ .
ЛИТЕРАТУРА


Г[х/дХ - Вхатх/с5© = -АХ(Т-ТХ), (1. Т(0, 0)=1, Тх(0, 0) = Тхк(0), Тх(1, 0) = Тх„, (1. Тх(? Тх(Х,©)]х=г = ТХ[Д©)], (1. В=Ю; Вх=(х/0)(и/их); С=А/АХ = и. Сх /(Ь! В (1. Вт/(м2К). Обычно и и их - величины одного порядка, а 5, 5Х«0. Поэтому, как видно из формул (1. В, Вх« 1. Масштабы изменения X, У и 0 в период заполнения аппарата совпадают и равны 1. Отсюда следует, что в уравнениях (1. X и У. К тому же необходимо принять во внимание, что коэффициенты к и ку, входящие в формулы (1. А, Ах и А„, как правило определяются весьма ориентировочно. Сказанное выше обосновывает использование уравнений (1. Применяя к (1. Лапласа /2/ по координате X, с учетом условий (1. ГШХ = -А(Т-ТХ), с1Тх/с1Х = -Ах (Т-Тх), сПУбУ = -Ау(ТуТх). Т(Х) = ~ {1 - Сехр[(Ах - А)Х] - СТЛ[1 - ехр((Ах - А)Х)]} (1. Тх(Х) = ^{1 - ехр[(Ах - А)Х]-'УС-ехр((Ах - А)Х)]} (1. Применяя к (1. Лапласа по координате Y, с учетом условий (1. Tx(Y) = Tv + [Tx(Z) - Tv] exp(AvY). Тх(Х) = Ту + [ВД - Ту]ехр[Лу(Х-2)]. Из (1. Тх(г) = Ту - [Ту - Тх„]ехр[Ау(1-2)]. Из формулы (1. Из формул (1. ТфМ-СПУ-ВД]. Подстановкой Тхк из (1. Т(2) из (1. Тх(2) из (1. Ту/с + Р(0)Ту = (}(0), (1. Уравнение (1. Ту(0о) находим с помощью формул (1. В случае А=АХ или С=1 (что практически маловероятно, но теоретически возможно) в формуле (1. Ах(1-Тш)/(Ах + 1). После того, как с помощью формул (1. C)TV(0)[1- exp(Av(0o-©))}/ {C-exp[(Ax-A)( ©. В случае C=1 вместо (1. Ax(0i-0) + Tv(0) + П xh-T v(0)]exp[Av(0o-0)]. Формула (1. Txv(0) = Тхн + C-‘[1-Tv(©)], (1. Принимая в (1. Тхк(®о)=1 ^-С^ехр(Лх —. При С=1 вместо (1. Из предыдущего ясно, что на стадии заполнения объема Уо, т. Полученные выше результаты справедливы не только для процесса охлаждения продукта, но и в случае его нагревания. Теплообмен в аппарате с распределителем продукта при прямоточном движении теплохладоносигелей. Опуская промежуточные выкладки, аналогичные предыдущим, приведем окончательные результаты решения задачи для этого случая. На интервале 0о ^ 0 < функция ТУ(0) вычисляется по уравнению (1. Ту(©о) = у^{1 + СТ^, + СО - Тхн)ехр[-(А + Ах)]}. ТХУ(0) - формулой (1. Тхк = ТХУ = Тхк(0о) = т^{1 + СТ», - (1 - Тхн)ехр[-(А + А,)]}. Теплообмен в аппарате без распределителя продукта. В этом случае продукт подается на дно аппарата и направления движения теплохладо-носителей не влияют на кинетику процесса. На интервале ©о < 0 < функция Tv(0) по-прежнему определяется формулой (1. TV(0O) = 1. Txv(0) рассчитывается по уравнению (1. Tv=:l, Txk== Txv= Гхн. Теплообмен в заполненном аппарате. Если при этом подача хладоносителя в рубашку сохраняется, находящийся в аппарате продукт продолжает охлаждаться. С= ихрхсхТ1/(У! Формула ддя ТХу<0) при 0 -> 0! ТХу(0О = Т хнехр(-Ау)+Т у() [ 1 -ехр(-Ау)]. Здесь функция ТХЛ. Времени XI. На рис. Основные конструктивные характеристики аппарата и режимные параметры процесса, принятые в расчетах, таковы. С; и= 0, м3/с; их=0, м3/с. Установка снабжена двумя сборниками хладоносителя (рис. Коэффициенты теплоотдачи рассчитывали по известным критериальным зависимостям для конвективного теплообмена /2/. В аппарате с распределителем продукта при противоточном движении тегшохладоносителей в начальный момент времени (т=0) происходит скачкообразное снижение температуры сусла от до °С и повышение температуры охлаждающей воды на выходе из рубашки от до °С (рис. Н = 2,7 м). В течение времени 0 < т < то, пока заполняется объем У0, указанные температуры остаются постоянными. В период то < т < Т1 температура в объеме сусла постепенно повышается, а температура охлаждающей воды на выходе из рубашки и в 1-м сборнике снижается, что объясняется повышением уровня сусла в аппарате и соответствующим сокращением протяженности пленки от 7 = Н до 0. В последующий период (т > т0 происходит плавное снижение и Дхк и 1ху> причем в момент т = Т1 функция ^(т) претерпевает разрыв, обусловленный переключением потока отходящего хладоносителя на 2-й сборник. В аппарате с распределителем продукта при прямоточном движении теплохладоносителей имеет место аналогичный характер изменения температур (рис. Рис. Рис.