Совершенствование процесса дымообразования в генераторах с инфракрасным подводом энергии на основе изучения массо- и теплопереноса в слое топлива

• Автор: Коробицин, Антон Александрович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Мурманск
• Количество страниц: 232 с. : ил.

Содержание
Введение.

1. Обзор литературы

1.1 Сравнительный анализ способов получения коптильного дыма и устройств для их осуществления дымогенераторов

1.2 Свойства древесины как объекта дымогенерации

1.2.1 Древесина как источник основных химических компонентов коптильного дыма.

1.2.2 Древесина как объект тепломассообмена.

1.3 Особенности пиролиза топлива в инфракрасном дымогенера

2. Организация эксперимента и методы исследования.

2.1 Общая методологическая схема исследований.

2.2 Объекты исследований

2.2.1 Опытнопромышленная установка генерации дыма при помощи энергии ИКизлучения повышенной производительности усовершенствованной конструкции.
2.1.2. Сырье для получения дыма.
2.3 Методы проведения экспериментов.
2.3.1 Стандартные методики.
2.3.1.1 Метод определения температуры пиролиза топлива
2.3.1.2 Метод определения температуры топлива в
слое.
2.3.1.3 Метод определения скорости дымовоздушной
смеси.
2.3.1.4 Метод определения влажности опилок
2.3.2 Нестандартные методики.
2.3.2.1 Метод определения коэффициента теплопроводности топлива
2.3.2.2 Метод определения коэффициента диффузии
2.3.2.3 Метод определения коэффициента термодиффузии Э1.
3. Результаты исследования и их обсуждение
3.1 Обоснование физической модели процесса пиролиза топлива
в инфракрасном дымогенераторе.
3.2 Определение начальных и граничных условий процессов теплопроводности и диффузии влаги в слое топлива при дымогенерации.
3.3 Определение коэффициентов теплопроводности топлива, диффузии и термодиффузии влаги в слое топлива.
3.3.1 Изучение глубины проникновения инфракрасного излучения
3.3.2 Определение коэффициентов теплопроводности топлива.
3.3.3 Определение коэффициента диффузии Ои
3.3.4 Определение коэффициента термодиффузии О,.
3.4 Результаты математического моделирования процесса пиролиза топлива
3.5 Расширение границ применения формулы для определения продолжительности прогорания слоя топлива.
4. Практическая реализация, производственная проверка и внедрение результатов исследований.
Выводы.
Список используемой литературы


По особенностям проведения процесса копчение следует подразделять на естественное, искусственное и комбинированное [2]. Естественное - осаждение осуществляется без применения специальных технических средств. Искусственное — осаждение продуктов разложения древесины на поверхности рыбы и проникновение их внутрь рыбы осуществляется с применением специальных технических средств, активизирующих эти процессы: токи высокого напряжения и высокой частоты, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи и т. Комбинированное - некоторые стадии процесса копчения осуществляются с применением технических средств, активизирующих процессы. Весьма актуальным направлением совершенствования процесса копчения с точки зрения получения продукта не только высокого качества, по и отвечающего всем нормам безопасности, является целенаправленное изменение свойств и состава коптильной среды [, , 3]. Исследования показали, что приведение параметров дыма к теоретически оптимальным не только положительным образом сказывается на качестве и безопасности копченых продуктов, но и сокращает общее время копчения в несколько раз [, 3, , 2]. После интенсивного насыщения коптильными компонентами рыбу следует обрабатывать при влажности от до %. Коптильный дым представляет собой сложную многокомпонентную систему типа аэрозоля, дисперсная фаза которой (капельки воды, частицы сажи и золы, в которых растворены или осаждены адсорбированные органические вещества) в процессе копчения осаждается на поверхность рыбы и затем частично диффундирует в глубь ее тканей. Одновременно поверхностью продукта сорбируется и дисперсионная фаза дыма (неконденсирующисся газы, пары воды и органических веществ). Интенсивность осаждения и диффузии дыма зависят от свойств продукта (особенно ее поверхностного слоя), состава, состояния дыма и ряда других факторов [J. Наиболее часто качество коптильной среды определяют по следующим показателям: массовая концентрация (оптическая плотность), дисперсность, химический состав, влажность [, , , 3, 4|. Состав дыма существенно зависит от вида древесины, влажности исходного материала и степени его предварительного измельчения, а также условий дымогенерации: температуры горения, степени и скорости подачи окислителя (воздуха) в зону горения и скорости отвода получаемого дыма (Соколов А. А. , Курко В. И. , Potthast K. Eigner C. Рассмотрим влияние каждого фактора на состав продуктов, получаемый при термическом разложении древесины. По результатам работ [, , , , , , 3] и работ О. Я. Мезено-вой, данные по химическому составу классической коптильной среды представлены в таблице 1. Эти данные будут пополняться по мере совершенствования методов и средств исследований. Таблица 1. Углеводороды представителей (метан, парафины и др. Спирты 8 представителей (метанол, этанол, амилоспирт и лр. Метанол нежелателен в дыму из-за своей токсичности, высшие спирты (бутиловый) являются носителями специфического аромата. Карбоновые кислоты монокарбоновых, 5 ди-карбоновых, 3 кетокарбоно-вые кислоты, основная кислота - уксусная. Являются носителями аромата, а также участвуют в образовании консервирующих эффектов (бактерицидный, аитиокислительный). Эфиры 9 соединений (метиловые эфиры муравьиной, уксусной, масляной, акриловой кислот и др. Обладают фруктовым ароматом. Гетероциклические соединения представителей: 0-гстсроциклы (лактоны, бу-тенолиды, фураиы), Ы-гетсроциклы (пиррол, пура-пин, карбозол) и др. Обладают специфическими иряно-кисло-копчспымн оттенками аромата. Наибольшее значение имеют фурфурол (запах сушеного чернослива) и мальтол (запах сушеных продуктов). Ациклические соединения представителя: циклические кетоны - доказано присутствие циклопентенона и его производных ( соединений) и пиклоиенгадиона и его производных (4) Обладают специфическим CJ1 ад ко ват о -горько -карамезп. Ароматические соединения - обнаружено 9 соединений; основные коптильные вещества образуются прежде всего при распаде лигнина, а также при синтезе из бензола, фенола и их производных, возникающих при распаде целлюлозы.