Зиков Олександр Вікторович. Екологічно безпечні схеми і апарати з термосифонами для термообробки зерна

brief description

Зиков Олександр Вікторович. Екологічно безпечні схеми і апарати з термосифонами для термообробки зерна: дисертація канд. техн. наук: 05.18.12 / Одеська національна академія харчових технологій. - О., 2003.

Зиков О.В. Екологічно безпечні схеми та апарати з термосифонами для термообробки зерна. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 процеси та обладнання харчових мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. - Одеська національна академія харчових технологій, Одеса, 2003.
Дисертація присвячена проблемі теоретичного і експериментального обґрунтування направлення створення екологічно безпечних і енергоефективних засобів для термообробки (нагріву та сушіння) зерна, створенню методів оптимізації зерносушильної техніки. У результаті експериментального і теоретичного моделювання обґрунтовані можливості застосування термосифонів для підвищення ефективності зерносушильної техніки. Запропоновано новий комбінований (конвективно-кондуктивний) спосіб сушіння, який забезпечує екологічну безпеку та енергетичну ефективність сушіння. Розроблено математичну модель блочної зерносушарки на основі якої створено інженерну методику розрахунку і програму її оптимізації. Проведена варіаційна оптимізація блокової зерносушильної установки і знайдені конструктивні і режимні параметри, що забезпечують ККД установки 70%. Розроблена програма підвищення енергоефективності може бути використана для широкого впровадження на діючих зерносушарках.

1. Сучасними проблемами термообробки зерна є енергетика і екологія. Екологічні проблеми пов'язані з традиційним в Україні використанням в якості сушильного агента суміші топкових газів з повітрям. Підвищена витрата палива (в 2..4 разу більш фізично необхідного) пояснюється як історичними передумовами так і відсутністю методів системної оптимізації енерготехнологій зерносушіння, інженерні методи розрахунку установок засновуються, як правило, на результатах експериментального дослідження і мають приватний характер.
2. Світова практика використання автономних теплопередаючих модулів (теплових труб і термосифонів) показує їх перспективність для організації ефективного енергопідводу. У роботі доведена можливість вдосконалення теплотехнологій в зернопереробці на основі двофазних ТС. Запропоновані принципово нові схеми кондуктивного шарового термосифонного підігрівача зерна, регенератора теплоти зернових потоків.
3. Комбінування кондуктивного підігрівання зерна і конвективного сушіння його повітрям, використання двофазних ТС в шаровому підігрівачі, калорифері і утилізаторі дозволило забезпечити безпечне сушіння зерна при зниженні споживання палива.
Ефект досягається за рахунок глибокої рециркуляції теплоносія (продуктів згоряння), рециркуляції сушильного агента, теплоутилізації.
4. Використання в зерносушінні принципово нового елемента шарового підігрівача зажадало комплексних аналітичних і експериментальних досліджень механіки обтікання гравітаційним щільним шаром пучків ТС, локальної і середньої тепловіддачі до зерна.
5. Механіка обтікання щільним гравітаційним шаром зерна поверхні ТС специфічна, відрізняється від картин обтікання труб рідиною, визначається швидкістю потоку, діаметром і компонуванням ТС. Швидкість потоку надає менше значення на картини обтікання, ніж діаметр ТС. Граничні значення локальних швидкостей потоку, міри гальмування шару і його приведеної щільності не співпадають по кутовій координаті.
6. Значення локальних коефіцієнтів тепловіддачі від ТС до зерна лежать в межах 10.. 110 Вт/м2К. Найбільші значення досягаються при кутовій координаті =450, а найменші при =1800Значення отримані в діапазоні швидкостей шару від 4 до 70 мм/с
7. Середні значення коефіцієнта тепловіддачі ростуть з підвищенням швидкості шара =65 Вт/м2К при w= 2мм/с, і =105 Вт/м2К при w= 45мм/с. Вплив діаметра досить специфічний: спочатку із зростанням D спостерігається підвищення , а потім спостерігається зниження інтенсивності тепловіддачі. Причому, максимум із зростанням w зміщається у бік більших значень D. Специфіка середньої тепловіддачі враховується моделлю (8, 9)
8. Синтез моделі конвективної сушильної установки на основі моделі сушки середнього” зерна, що послідовно розвивається в модель щільного шару і модель установки загалом дозволяє скласти процедуру варіаційної оптимізації параметрів зерносушарки.
9. Установка термосифонних утилізаторів на шахтних зерносушарках дає економію палива від 7,5 до 20% в залежності від типу установки. Термін окупності робіт в межах року.
10. Проведена варіаційна оптимізація блокової зерносушильної установки і знайдені конструктивні і режимні параметри, що забезпечують ККД установки 70% і витрату дизельного палива 4,8 кг/т.
Істотним резервом підвищення енергоефективності є рециркуляція сушильного агента. Представлені компоновочні варіанти, що забезпечують підвищення ККД до 80%.
8. Розроблена програма підвищення енергоефективності може бути використана для широкого впровадження на діючих зерносушарках, як при переведенні їх на комбінований кондуктивно-конвективний спосіб сушіння, так і оптимізації систем теплоутилізації, зокрема схем рециркуляції відпрацьованого сушильного агента. Програма визначає поля температур і вологовмістів в сушильній шахті, технічні і економічні параметри установки.
12. Розроблена блокова зерносушарка, продуктивністю 6 т/г, з термосифонними шаровим підігрівачем зерна і теплогенератором забезпечує екологічно безпечну технологію сушіння при витратах 5,2 кг дизельного палива на 1т зерна. Термін окупності витрат, пов'язаних з установкою ТС, складає 0,9 року. Зерносушарка впроваджується на Київському експериментальному механічному заводі тепломасобмінних апаратів (акт впровадження від 10.12. 2002 р).