Совершенствование конструкций пищеварочных котлов на основе моделирования процессов разогрева жидких пищевых сред

• Автор: Шихалев, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Введение

1. Современное состояние вопроса в области теплообмена в рабочих

полостях пишеварочных котлов.

1.1 Процессы нестационарного теплообмена.

1.2 Тепловые процессы, протекающие в рабочих полостях пищеварочных котлов.

1.3 Анализ конструкций аппаратов с рубашкой.

1.4 Модели процесса разогрева варочных аппаратов с рубашкой.

1.5 Цель и задачи исследования

2. Аналитическое исследование процесса разогрева пищеварочных котлов.

3. Методика проведения экспериментов и экспериментальный стенд.

3.1 Методика исследования процесса разогрева

пищеварочных котлов
3.2 Методика определения коэффициентов теплоотдачи
3.3 Экспериментальный стенд.
3.4 Анализ погрешностей измерений.
4 Исследование процесса разогрева пищеварочных котлов.
4.1 Основные режимные параметры в процессе разогрева
4.2 Процесс теплоотдачи в варочной емкости при разогреве аппарата
4.3 Апробация математической модели процесса разогрева
5 Разработка эмпирической модели процесса разогрева
пищеварочных котлов.
6 Апробация результатов исследования
6.1 Основные положения методики теплотехнического расчета пищеварочных котлов.
6.2 Совершенствование конструкций пищеварочных котлов и экономический эффект от модернизации.
Библиографический список
Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Для решения задач нестационарного конвективного переноса точные аналитические методы расчета зачастую затруднительны. Поэтому применяются приближенные методы численные 6,,1,5,0, метод аналогий 8,. При моделирование нестационарных задач свободной конвекции широко используют уравнений Навье Стокса в естественных переменных ,3. При одномерном описании жидких и газообразных потоков в технологических каналах теплообменных аппаратов совместно с дифференциальными уравнениями используют экспериментальные исследования. К ,1ССТ рКт ТП1ГТ , 1. Рейнольдса. Безразмерный параметр Кт определяется следующим выражением
1. Для расчета нестационарного тепло и массопереноса следует отметить суперпозиционный метод, разработанный Минухиным Л. А. , позволяющий решать широкий круг задач теплообмена в условиях вынужденной и свободной конвекции, испарения, конденсации, а также при сочетании этих процессов. При решении нестационарных задач с учетом излучения можно использовать обычные разностные схемы 5. Характер тепловых процессов, протекающих в пищеварочных котлах общественного питания и различных отраслей промышленности чрезвычайно разнообразен. Для иллюстрации многообразия этих процессов полезно рассмотреть перенос тепла в рубашечном аппарате с косвенным обогревом, как наиболее распространенным на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания. Рисунок 1. В пищеварочном котле, изображенном на рисунке 1. Регенерация пара в рубашке котла происходит после закипания рабочей жидкости в емкости парогенератора. Возникновение таких различных форм движения сред в аппарате вызывают следующие причины. Так как в объеме рубашечного пространства давление постоянно, то уменьшение парциального давления пара по мере приближения к поверхности конденсации означает соответственное увеличение парциального давления следовательно, концентрации неконденсирующегося компонента. Если некондеисирующийся компонент тяжелее пара, то плотность смеси вблизи поверхности конденсации выше плотности смеси на удалении от пленки конденсата. Данное обстоятельство обусловит возникновение сил Архимеда. Тогда вблизи стенок возникнет свободная конвекция и соответственно процесс свободноконвективного массопереноса вещества пара на рисунке 1. Такое движение имеет место при наличии разности температур пара и поверхности конденсации . Свободно конвективное движение возникает также в варочной емкости аппарата в результате теплообмена между внутренней поверхностью емкости и основной массой продукта. Процесс переноса тепла теплопроводностью осуществляется не только через стенки варочной емкости, но и через стенки рубашки и крышки при тепловых потерях аппарата. Теплоотвод в окружающую среду, происходящий в зоне боковых поверхностей рубашки варочного котла и наружной поверхности его крышки, осуществляется за счет свободной конвекции и лучеиспускания. Изложенное свидетельствует, что тепловые процессы в рубашечном аппарате протекают как раздельно, так и совместно. Общая интенсивность процессов при этом будет зависеть от всех режимных параметров и геометрических размеров, которые определяют интенсивность каждого вида массо или теплообмена в отдельности . Поэтому при проектировании рубашечных аппаратов следует учитывать это обстоятельство, а также не менее важную особенность работы такого оборудованиянестационарный режим его работы. Таким образом, для расчета процесса разогрева пищеварочного котла необходимо располагать зависимостями, описывающими закономерности теплообмена для каждого из упомянутых видов тепловых процессов. Теплопроводность представляет собой молекулярный перенос теплоты в телах, обусловленный переменностью температуры в рассматриваемом пространстве 8, т. Для этих условий перенос тепла теплопроводностью описывается уравнением Фурье 8. У2оператор Лапласа. В инженерных и практических задачах зачастую важно знать поля температур в при определении теплового потока. В классической литературе 8,,,, приведено достаточно большое количество решений уравнения 1. Для многочисленных частных случаев постановка и решение краевой задачи 1. Гак, например, решение задачи 1.