Пенкин Александр Александрович. Разработка устройства инфракрасного излучения для термической обработки зерна и локального обогрева

Краткое описание

Пенкин Александр Александрович. Разработка устройства инфракрасного излучения для термической обработки зерна и локального обогрева : Дис. ... канд. техн. наук : 05.18.12, 05.14.04 Москва, 2005 261 с. РГБ ОД, 61:05-5/2790

Научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения
им. В.П. Горячкина ОАО «ВИСХОМ»
на правах рукописи

Пенкин Александр Александрович
Разработка устройства инфракрасного излучения для термической обработки зерна и локального обогрева
Специальности: 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств,
05.14.4 - Промышленная теплоэнергетика
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук
Научный руководитель; д.т.н., профессор Лебедев Д.П.
Москва - 2005
Содержание
Перечень условных обозначений 6
Введение 7
Глава 1.Применение инфракрасного излучения в пищевой промышленности и АПК 9
1.1. Обзор методов и оборудования термической обработки зерна потоком
инфракрасного излучения 9
1.2. Источники ИК-излучения 15
1.3. Зерно как объект термической обработки потоком инфракрасного
излучения 22
1.4. Цели и задачи исследований 28
Выводы по Главе 1 29
Глава 2. Исследование процесса термической обработки зерна и выбор источника ИК-излучения 30
2.1. Математическая модель процесса термической обработки зерна под
действием ИК-излучения от газовой горелки 30
2.2. Сравнительные испытания газовых «светлых» ИК-горелок различной
конструкции 35
2.3. Оценка тепловой эффективности газовых ИК-горелок 37
2.3.1. Механизм и особенности организации процесса горения газа в
«светлых» ИК-горелках 58
2.3.2. Тепловой и эксергетический балансы газовой ИК-
горелки 43
Выводы по Главе 2 48
Глава 3. Моделирование конструкции рефлектора газовой ИК-горелки с максимальными тепловыми характеристиками 49
3.1. Механизм ИК-излучения «светлых» ИК-горелок 52
3.2. Исследования тепловых характеристик газовой ИК-горелки в
зависимости от конструкции рефлектора 55
з
3.2.1 - Определение доли теплового потока от рефлектора газовой ИК-
горелки 57
3.2.2. Экспериментальное определение образующей грани рефлектора
газовой ИК-горелки 59
3.2.3. Экспериментальное определение угла раскрытия рефлектора
газовой ИК-горелки 62
3.2.4. Влияние формы рефлектора на плотность теплового потока в
зоне облучения 74
3.2.5. Вывод аналитической зависимости плотности теплового потока
исходящего от рефлектора горелки на облучаемую поверхность, от длины образующей и температуры на поверхности рефлектора 77
3.3. Движение воздушных потоков внутри экспериментального
рефлектора 82
3.4. Исследования спектральных характеристик ИК-источников 84
3.4.1. Спектр излучения газовых ИК-горелок 85
3.4.2.1 Спектр излучения от электрических ИК-ламп ; 88
3.4.3. Техника безопасности при эксплуатации «светлых» ИК
горелок 92
3.4.4. Оценка воздействия ИК лучей на объекты обогрева... 93
Выводы по Главе 3 97
Глава 4. Утилизация тепла продуктов сгорания
в конструкциях «светлых» ИК-горелок Г..„98
4.1. Расчёт теплообменника-рекуператора для «светлой» ИК - горелки.,98
4.1.1. Тепловой баланс теплообменника-рекуператора и расчёт
коэффициента теплопередачи 101
4.1.2. Эксергетический баланс теплообменника-рекуператора и
определение рабочих режимов 103
4.1.3. Расчёт аэродинамического сопротивления 109
4.2. Газовое устройство инфракрасного излучения 110 
Выводы по Главе 4 . 114
Глава 5. Способы применения газового устройства инфракрасного излучения в пищевой промышленности и АПК 115
5.1. Исследование режимов воздействия излучения от разработанного
устройства на зерно 115
5.2. Установка для сушки и термической обработки зерна 120
5.3. Способы управления интенсивностью локального ИК-обогрева....121
5.4. Пример использования разработанного газового устройства для
локального ИК- обогрева 125
Выводы по Главе 5 127
Общие выводы по диссертации 128
Литература 130
Приложения 148
Приложение 1 «Светлые» газовые ИК - горелки различных конструкций и их модификации. Справочная информация материалов насадков. Нагрузочная
способность системы автоматического управления газовыми горелками 148
Приложение 2. Тепловые характеристики различных «светлых» газовых ИК ■ горелок. Расход газа через жиклёры различных диаметров. Температурные поля на поверхности рефлектора газовой горелки. Сертификаты и разрешения газовой ИК — горелки и системы автоматического управления.
Протокол сравнительных испытаний «светлых» газовых ИК горелок 163
Приложение 3. Теплотворные способности природных и сжиженного газов. Теплотехнические характеристики газовой горелки тепловой паспортной
мощностью 1,5 кВт .....206
Приложение 4. Вычисление функции плотности теплового потока в зависимости от температуры на поверхности и длинны образующей рефлектора. Спектр излучения «светлой» газовой ИК — горелки тепловой паспортной мощностью 1,5 кВт 208
Приложение 5. Тепловые характеристики рекуператора при различных
расходах в «холодном» канале 221
Приложение 6. Рекомендации по применению «светлых» газовых ИК — горелок тепловой паспортной мощностью 1,5 кВт в помещениях для
содержания подсосных поросят и поросят на доращивании 223
Приложение 7, Оценка экономической эффективности разработок,
рассмотренных в диссертации 227
Приложение 8. Фото и акты внедрений, Птенты РФ 235 

Список литературы

Общие выводы по диссертации
1. Анализ разработанной математической модели термической обработки зерна потоком инфракрасного излучения позволил установить связь объекта облучения с конструкцией источника.
2. Для выбранного типа «светлой» газовой ИК-горелки установлено влияние геометрической формы и длины образующей рефлектора на интенсивность и амплитудно-частотную характеристику излучения в диапазоне 0,76-Ю мкм, сформулирована физико-математическая модель, с помощью которой разработаны конструкции рефлекторов для различных геометрических форм источников, увеличен радиационный поток горелки в более чем 1,7 раза, выведена функциональная зависимость для расчёта модельного ряда горелок, плотности теплового потока на облучаемой поверхности от длины образующей рефлектора при различном расходе газа.
3. Сконструированное и исследованное газовое устройство инфракрасного излучения с использованием разработанного способа и «газово-воздушного» теплообменника-рекуператора, позволили подогревать приточный воздух теплом продуктов сгорания; на основе термодинамического и эксергетического анализа определить зону его эффективной работы. Устройство и его базовые комплектующие защищены Патентами РФ: 2234028, 2249770.
4. Разработана энерго- ресурсосберегающая и экологически безопасная технология и установка сушки и термической обработки зерна потоком инфракрасного излучения.
5. Разработанная и внедренная теплотехнология, компьютерная программа обеспечили процесс термической обработки зерна потоком инфракрасного излучения, технологический цикл выращивания поросят с производственным экономическим эффектом 112,2 тыс. руб в год.