Совершенствование процесса термообработки зерна при инфракрасном энергоподводе

• Автор: Филатов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.18.12, 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 312 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Современное состояние теории, техники и технологии термообработки зерна

1.1 Способы тепловой обработки зернового сырья

1.2 Теоретические основы инфракрасной ИК обработки пищевых продуктов1

1.3 Применение ПК обработки в традиционных технологиях переработки зерна

1.4 Применение ИК обработки в производстве нетрадиционных продуктов питания на зерновой основе.

1.5 Современное состояние технологии и техники ИК обработки пищевых продуктов

1.5.1 Условия облучения пищевых продуктов в ИК установках.

1.5.2 Выбор параметров рационального расположения излучателей в ИК установках

1.5.3 Осциллирующие режимы энергоподвода в ИК установках

1.5.4 Лучистый теплообмен в рабочих камерах ИК установок
1.6 Практические возможности применения ИК техники для термообработки
зернового сырья в России
Цели и задачи исследования
Глава 2. Экспериментальные установки для исследования теплофизических, оптических характеристик зерна и процесса его тепловой обработки.
2.1 Экспериментальная установка для комплексного исследования теплофизических характеристик зернового сырья
2.2 Экспериментальная установка для исследования спектральных терморадиационных характеристик зерна
2.3 Экспериментальная установка для исследования процесса тепловой обработки зерна при ИКэнергоподводе.
Глава 3. Методики экспериментального исследования теплофизических, оптических характеристик зерна и процесса его термообработки.
3.1 Методика экспериментальных исследований теплофизических характеристик зернового сырья
3.2 Методика определения спектральных терморадиационных характеристик зерна
3.3 Методика выбора рационального типа ИКгенератора для тепловой обработки зерна
3.4 Методика экспериментальных исследований процесса тепловой обработки зерна при ИКэнергоподводе.
3.5 Технический анализ зерна.
Глава 4. Аналитические исследования полей энергетического облучения от ИКгенераторов с криволинейными рефлекторами
4.1 Аналитические исследования полей энергетического облучения от трубчатых излучателей с плоскопараллельным рефлектором
4.2 Аналитические исследования полей энергетического облучения от трубчатых излучателей с параболическим рефлектором.
4.3 Аналитические исследования отражательных свойств материалов и выбор их для изготовления рефлекторов
4.4 Аалитическое исследование полей энергетического облучения на конвейере от блоков ИК излучателей с плоскими и параболическими рефлекторами.
4.5 Аналитическое исследование поперечной неравномерности полей энергетического облучения на конвейере от блоков ИК излучателей с плоскими и параболическими рефлекторами
Глава 5. Аналитическое исследование внутреннего тепло и массопсреноса в слое зерна при ИКэнерговодводе
5.1. Математическая модель кинетики прогрева и убыли влаги в слое зерна при ИКэнергоподводе.
5.2 Математическое моделирование процесса тепловой обработки слоя зерна при ИКэнергоподводе.
Глава 6. Экспериментальные исследования теплофизических, оптических характеристик зерна и процесса его термообработки
6.1 Исследования теплофизических характеристик зерна.
6.2 Исследования спектральных и интегральных терморадиационных характеристик зерна
6.3 Выбор рационального типа ИКгенератора для тепловой обработки зерна
6.4 Исследование полей энергетического облучения от блоков ИКизлучателей с плоскими и параболическими рефлекторами
6.5 Исследование процесса тепловой обработки зерна при ИКэнергоподводе
Глава 7. Практические рекомендации и реализация результатов выполненных исследования
7.1 Методика комплексного инженерного расчета ИКустановки с параболическими отражателями для термообработки зернового сырья
7.2 Разработка опытно промышленной установки для термообработки зернового сырья.
7.3 Практическая проверка рекомендаций выполненных исследований
7.3.1 Опытнопромышленная проверка работы нагревательных блоков ИКустановки.
7.3.2 Опытнопромышленная проверка осциллирующего режима работы ИКустановки.
7.3.3 Опытнопромышленная проверка процесса тепловой обработки зернового сырья при ИКэнергоподводе
7.4 Практическое применение ИКустановки для термообработки зернового сырья в составе технологической линии по производству хлопьев из гороховой крупы
Основные выводы и результаты работы.
Литература


Важным конструктивным преимуществом ИК нагрева является возможность разработки установок с различной формой рабочей камеры и размерами в зависимости от производительности и ассортимента выпускаемой продукции. Отсутствие топочных устройств и легкость конструкции с небольшой удельной нагрузкой на перекрытие позволяет устанавливать агрегаты на любом этаже здания 8,1. РФ стало возможным благодаря разработкам Саранского института источников света и Рижского электролампового завода с КТИПП и МТИПП, создавших надежные инфракрасные кварцевые излучатели. Однако в области широкого использования инфракрасной техники имеются серьезные препятствия. С одной стороны это трудности роста, а с другой стороны отсутствие подразделений, целенаправленно специализирующихся в этой области. Создание новых современных ИК установок требует решения многих вопросов, суть которых изложена ниже. При проектировании ИК терморадиационных установок необходимым условием получения высококачественной продукции является равномерность нагрева поверхности изделия. Равномерность нагрева зависит от условий облучения изделия в рабочих камерах ИКустановок. В общем случае имеют место три основных случая условий облучения рис. Дсо и полусферическим потоком совершенно диффузным из полупространства Ал. Характерным примером направленного облучения продукта является облучение солнечной радиацией при сушке фруктов, овощей, хлопка, чая, табака, торфа и др. В закрытых камерах терморадиационных установок существенное влияние на величину и распределение плотности потока излучения по поверхности изделия оказывают оптикогеометрические параметры ИКгенераторов, отражателей, объектов облучения и ограждений рабочих камер, а также их взаиморасположение. Получить при этих условиях строго направленный поток излучения вследствие многократных отражений излучения от различных поверхностей не представляется возможным. В этих установках условия облучения продуктов соответствуют условиям смешанного направленно, или совершенно диффузного облучения. С целью повышения эффективности работы инфракрасных излучателей, большое внимание уделяют использованию отражательных устройств, с помощью которых достигается необходимая равномерность облучения объекта. Для получения направленного потока излучения применяются отражатели различных форм сферические, параболические, гиперболические, эллиптические и др. Наибольшее распространение получили сферические и параболические отражатели. Рис. Условия облучения материала потоками излучения а направленным, б диффузным Дсо2л. Дсо2п. Рис. Пространственное распределение лучистого потока при различных формах отражателей а параболоцилиндрической б эллипсоидноцилиндрической. Характерные примеры пространственного распределения, лучистого потока при использовании различных отражателей приведены на рис. Использование параболоцилиндрического отражателя с точечным источником рис. Но в действительности имеет место некоторое расхождение пучка лучей, характеризуемое углом расхождения 0 который зависит от вида ИКгенераторов и отражателя. В случае применения эллипсоцилиндрического отражателя рис. До. Кроме того, невозможно разместить источник излучения конечных размеров спираль строго в фокусе отражателя. В процессе работы при нагреве нить излучателя провисает, что приводит к ее смещению относительного фокуса и вызывает неравномерность распределения потока на поверхности изделия. В реальных ИКустановках наибольшей равномерности энергетической освещенности облучаемых материалов добиваются путем рационального расположения ИК генераторов по отношению к облучаемому материалу, выбором расстояния между излучателями и до поверхности объектов облучения 1,. С этой целью ИК генераторы объединяют в блоки по два, четыре и более излучателей, расположенных в одной плоскости, по цилиндрической или параболической поверхности рис. Применение отражателей различной формы и наличие боковых отражающих поверхностей позволяет создать в рабочих камерах терморадиационных установок различные условия облучения потоками направленнодиффузным рис. Большое влияние на величину плотности падающего потока излучения оказывает материал внутренней поверхности облучательных камер.