Разработка устройства инфракрасного излучения для термической обработки зерна и локального обогрева

• Автор: Пенкин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.18.12, 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 258 с. : ил.

Содержание

Перечень условных обозначений

Введение.

Глава 1.Применение инфракрасного излучения в пищевой промышленности и АПК.

1.1. Обзор методов и оборудования термической обработки зерна потоком инфракрасного излучения.

1.2. Источники ИКизлучения.

1.3. Зерно как объект термической обработки потоком инфракрасного излучения.

1.4. Цели и задачи исследований.

Выводы по Главе

Глава 2. Исследование процесса термической обработки зерна и выбор источника ИКизлучения.
2.1. Математическая модель процесса термической обработки зерна под действием ИКизлучения от газовой горелки
2.2. Сравнительные испытания газовых светлых ИКгорелок различной конструкции
2.3. Оценка тепловой эффективности газовых ИКгорелок.
2.3.1. Механизм и особенности организации процесса горения газа в светлых ИКгорелках
2.3.2. Тепловой и эксергетический балансы газовой ИКгорелки.
Выводы по Главе 2.
Глава 3. Моделирование конструкции рефлектора газовой ИКгорелки с максимальными тепловыми характеристиками.
3.1. Механизм ИКизлучения светлых ИКгорелок.
3.2. Исследования тепловых характеристик газовой ИКгорелки в зависимости от конструкции рефлектора
3.2.1. Определение доли теплового потока от рефлектора газовой ИКгорелки
3.2.2. Экспериментальное определение образующей грани рефлектора газовой ИКгорелки.
3.2.3. Экспериментальное определение угла раскрытия рефлектора газовой ИКгорелки.
3.2.4. Влияние формы рефлектора на плотность теплового потока в зоне облучения.
3.2.5. Вывод аналитической зависимости плотности теплового потока исходящего от рефлектора горелки на облучаемую поверхность, от длины образующей и температуры на поверхности рефлектора.
3.3. Движение воздушных потоков внутри экспериментального рефлектора.
3.4. Исследования спектральных характеристик ИКисточников
3.4.1. Спектр излучения газовых ИКгорелок.
3.4.2. Спектр излучения от электрических ИКламп.
3.4.3. Техника безопасности при эксплуатации светлых ИКгорелок
3.4.4. Оценка воздействия ИК лучей на объекты обогрева.
Выводы по Главе
Глава 4. Утилизация тепла продуктов сгорания
в конструкциях светлых ИКгорелок.Г
4.1. Расчт теплообменникарекуператора для светлой ИК горелки
4.1.1. Тепловой баланс теплообменникарекуператора и расчт коэффициента теплопередачи
4.1.2. Эксергетический баланс теплообменникарекуператора и определение рабочих режимов.
4.1.3. Расчт аэродинамического сопротивления.
4.2. Газовое устройство инфракрасного излучения
Выводы по Главе 4.
Глава 5. Способы применения газового устройства инфракрасного излучения в пищевой промышленности и АПК
5.1. Исследование режимов воздействия излучения от разработанного устройства на зерно
5.2. Установка для сушки и термической обработки зерна .
5.3. Способы управления интенсивностью локального ИКобогрева
5.4. Пример использования разработанного газового устройства для локального ИК обогрева
Выводы по Главе 5.
Общие выводы по диссертации.
Литература


При прямом сжигании газа в светлых ИКгорелках и получении лучистой тепловой энергии на месте е потребления схема, рис. II КПД схемы фактически определяется КПД светлой газовой ИКгорелки. Тарифы на газ формируются менее затратной технологической цепочкой, чем у электроэнергии и ограничены мировыми ценами. Поэтому в рыночных условиях газ всегда будет дешевле электроэнергии. Для сравнения электрического и газового ИКобогрева положим, что тогда
i, 0,н0,
V
З
или
гор
В были проведены исследования ИКламп ГДР. При этом измерены температура нити К, максимум длины волны излучения 1,3 мкм. Энергетический КПД л. Установлено, гго КПД газовой ИКгорелки , 1. ИКобогревс с учтом 1. Вламп 5,4 Вмр 1. Необходимо учитывать, что не зависимо от того включена электрическая лампа нагрузка или нет теплоэлектростанция как правило вырабатывает электроэнергию и потребляет газ, а при локальном газовом ИКобогреве в период выключения газовых горелок на профилактику и т. Экспериментально доказано в , что наиболее эффективными при организации термической обработки зерна потоком инфракрасного излучения являются источники, имеющие максимум энергии в спектральном диапазоне мкм. Поэтому в современных технологиях термической ИКобработки зерна используются электрические ИКлампы и светлые ИКгорелки. Подробный обзор газовых светлых ИКгорелок представлен в Приложении 1. Электрические ИКлампы считаются экологически более безопасными, чем газовые горелки, при этом необходимо учитывать, что температура колбы лампы выше обычной осветительной и эксплуатируется она в технологиях термической обработки в условиях повышенной влажности. Эксплуатационный ресурс ИКлампы снижается и увеличивается вероятность повреждения колбы разрушение стекла, что повлечт порчу объекта сушки. Ресурс ламп устанавливается заводом изготовителем при нормальных условиях эксплуатации, как правило он связан с разрушением нити накаливания, а не стеклянной колбы. Рис. Рис. Рис. ИКизл учения в различных процессах и теплотех нологиях. ИКизлучения в различных процессах и теплотехнологиях. У некоторых моделей газовых горелок с насадком из нержавеющей стали конструкция излучателя создат условия, при которых температура на поверхности источника имеет разброс температур до 0 С, рис. Рис. Главной проблемой использования газовых ИКгорелок как источников термической обработки зерна и т. Решив эту проблему целесообразность замены электрических ИКламп на газовые ИКисточники станет очевидной. В технологиях сушки и термической ИКобработке зерна энергосбережение один из основных факторов, определяющих эффективность оборудования. Как объект термической ИКобработки зерно представляет собой коллоидное капиллярнопористое тело. Зерно является термолабильным материалом, обладающим значительной влагоинерционной способностью. Зерно быстро нагревается до предельной температуры, но медленно отдат влагу в процессе сушки. На рис. Как отмечено в 6 в зависимости от свойств облучаемого материала и температуры излучателя, от которого зависит длина волны, инфракрасные лучи способны проникать на различную глубину в толщу материала. При повышении температуры излучателя длина волны уменьшается, а глубина проникновения для многих материалов увеличивается. Проницаемость материала зависит от ряда факторов структуры и радиационных характеристик его поверхности, влагосодержания и форм связи влаги в материале, пористости материала и т. В табл. Таблица 1. Пшеница мягкая ,0 ,0 . Рожь ,0 п,о 1,7 . При организации процесса сушки необходимо учитывать, что плодовые оболочки зерна пронизаны капиллярами и являются проницаемыми для газов и паров воды. Сменные оболочки и алейроновый слой характеризуются относительно малой проницаемостью, и при неправильном режиме сушки могут явиться причиной образования закала и вздутия зерна, вызванного задержкой водяных паров, скопившихся внутри эндоспермы. Но при организации процесса микронизации при быстром нагреве зерна именно эти свойства сменных оболочек и алейронового слоя позволяют получить желаемый результат. Важное значение при хлебопекарной оценке зерна, а также для его всхожести имеют белки.