Северин Олексій Анатолійович. Розробка процесу та апаратурного оснащення комбінованого геліосушіння плодової сировини з автономним енергопостачанням

brief description

Северин Олексій Анатолійович. Розробка процесу та апаратурного оснащення комбінованого геліосушіння плодової сировини з автономним енергопостачанням : Дис... канд. наук: 05.18.12 2008

Северин О.А. Розробка процесу та апаратурного оснащення комбінованого геліосушіння плодової сировини з автономним енергопостачанням. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. Харківський державний університет харчування та торгівлі Міністерства освіти і науки України, Харків, 2008.
Дисертація присвячена вирішенню завдання забезпечення автономності енергопостачання та інтенсифікації процеса геліосушіння плодової сировини на основі її рацонального комбінування з електрокінетичними методами обробки. Доведено, що підвищення ефективності геліосушіння плодової сировини в умовах організації автономного процесу може бути досягнуте за умови сполучення перетвореного геліовипромінювання, що використовується для забезпечення роботи енергопристроїв, з електрокінетичним впливом, стимулюючим протікання внутрішнього вологоперенесення.
Розроблено теоретичні моделі та визначені раціональні параметри геліосушіння та електроосмосу. Розроблено комбіновану геліосушарку з автономним енергопостачанням (КГСА). Встановлені закономірності протікання процесу комбінованого геліосушіння, оцінено економічну ефективність науково-технічних розробок та здійснено заходи з упровадження їх у виробництво.

1. Аналіз літературних джерел свідчить про те, що розробка процесу та апаратурного оснащення геліосушіння плодової сировини на основі його сполучення з перетвореним геліовипромінюванням і електрокінетичною обробкою дозволяє вирішити завдання організації роботи сушильних пунктів поблизу місць вирощування плодової сировини шляхом оснащення сушильним обладнанням з автономним енергопостачанням.
2. Запропоновано модельну систему передачі та перетворення енергії за умови комбінованого сполучення геліовипромінювання з конвективним і електро-осмотичним впливом на продукт. Вона передбачає застосування геліотехнічних інновацій, що забезпечують як пряме використання енергії геліовипромінювання, так і її перетворення для енергопостачання використовуваних енергопристроїв, що дозволяє проводити процес сушіння автономно, тобто незалежно від підключення до промислового джерела енергії.
3. Змодельовано процеси нагрівання сушильного агента в геліоколекторі від точкового джерела випромінювання, електроосмотичного зневоднювання, а також тепловий баланс за умови комбінованого впливу геліовипромінювання, конвекції та електроосмосу. Отримано залежності для визначення теплотехнічних показників роботи геліоколектора, електрокінетичного потенціалу, показника оцінки ефективності електроосмотичного вологовидалення.
4. Обгрунтовано, що суттєвого підвищення температури сушильного агента (у середньому до 400С) можна досягти у разі використання геліоколектора типу «труба в трубі», виконаного із зачерненої поліетиленової плівки, з висотою каналу 0,03...0,04 м. Визначено раціональні параметри сушильного агента на виході з геліоколектора (температура 850С, швидкість 4 м/с).
5. Для фотоелектричного перетворення геліовипромінювання в електроенергію запропоновано використовувати конструкцію ЛСК-ФП. Установлено, що для ефективної роботи максимум поглинання в ЛСК становить 0,6 мкм, що збігається з областю максимальної спектральної інтенсивності геліовипромінювання (0,55...0,85 мкм), а максимум поглинання кремнієвого полікристалічного ФП (0,67...0,84 мкм) збігається з областю люмінесценції ЛСК, що свідчить про додаткове збільшення ефективності роботи фотоелектричного перетворювача, яке досягається спектральним перерозподілом геліовипромінювання.
6. Установлено раціональні параметри електроосмотичного зневоднювання: використання джерела постійного струму з напругою 6 В, напруженість електричного поля 2 В/см, навантаження на сітчасті струмонесучі пластини 5 кг/м2, товщина шару продукту у межах 3 см. Відзначається збільшення густини струму протягом 3...5 год, що збігається з періодом високої швидкості вологовіддачі продукту.
7. Розроблена комбінована геліосушарка з автономним енергопостачанням КГСА. Визначальними особливостями апарата є розміщення над сушильною камерою світлопрозорого даху, виконаного із ЛСК, забезпечуючого у конструкції із ФП підзарядку акумуляторів, які здійснюють енергопостачання електродвигуна вентилятора, що нагнітає сушильний агент із геліоколектора в сушильну камеру, а також струмонесучих пластин для забезпечення електроосмотичного вологовидалення із продукту, розміщеного між ними. Установлено закономірності протікання процесу комбінованого геліосушіння, структурні зміни і відновлюваність висушеної продукції із плодової сировини.
8. Розроблено проектну документацію, інструкції з експлуатації та технічного обслуговуваня КГСА, а також комплекс практичних рекомендацій з організації виробництва сухофруктів з використанням розробленого апарата. Спроектовано геліосушильний пункт з виробництва сухофруктів, розміщення якого є можливим поблизу місць вирощування плодової сировини.
Під час оцінювання соціально-економічного ефекту обґрунтовано екологічні аспекти застосування КГСА з погляду використання сонячної енергії для фотоелектричного перетворення з метою енергопостачання апарата. Економічний ефект за умов використання 1 секції КГСА за рахунок скорочення енерговитрат становить 1456 грн за сезон при разовому завантаженні 15 кг і циклі сушіння 40 год.