VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Внедрение технологии непрерыв­ного процесса дезинсекции сырьевых материалов является одной из интересных и важнейших тем кормопроизводства в сельском хозяйстве. В производстве сырья из зёрен какао используют лишь часть продукта для технологического процесса. Оставшаяся составляющая, так называемая какаовелла, не используется в дальнейшем производстве. Между тем, какаовелла составляет 15% от массы дорогостоящего импортного сырья семян какао-бобов и является отходом перерабатывающей промышленности. В какаовелле присутствует много витаминов, белков, минеральные солей, различных ферментов и других полезных веществ. Применять какаовеллу в производстве кормов можно только после её дезинсекции.

В технологических процессах дезинсекции наиболее целесообразно использовать аппараты с объемным УФ облучением псевдоожиженного слоя [1,2].

Псевдоожиженный слой – это превращение слоя зернистого материала под влиянием восходящего газового или жидкостного потока (либо иных физических и механических воздействий) в систему, твердые частицы которой находятся во взвешенном состоянии (рис.1)

Рис.1. Гидравлика псевдоожиженного слоя

На рис.2 представлена схема экспериментального стенда для исследования процесса дезинсекции зернового материала (какаовеллы) в псевдоожиженном слое с УФ облучателями.

Колонна(4) выполнена из органического стекла,снабжена газораспределительной решеткой (6) и штуцерами (3) для подвода воздуха [4]. Внутри колонны находится неподвижный слой сыпучего материала (какаовеллы) диаметром частиц 1 мм. Гидравлическое сопротивление слоя зависит от скорости газового потока, который создается вентилятором (1). Скорость воздуха в слое можно регулировать с помощью реостата сопротивления (2). Скорость изменяется от «скорости начала псевдоожижения» до «скорости начала выноса» материала из аппарата.

Рис.2 Схема экспериментального стенда для исследования процесса дезинсекции зернового материала (какаовеллы) в псевдоожиженном слое с УФ облучателями:

1– воздуходувка; 2 – реостат; 3 – штуцер для подвода воздуха; 4 – ко­лонна; 5 − дат­чик (термометр сопротивления); 6 - газораспределитель­ная решетка; 7- приборный щит; 8 –дифмано­метр; 9 - градуировочная шкала; 10 - УФ облучатели (облучатели разме­щены по образующей колонны диаметрльно); 11- ультразвуковой прибор.

Псевдоожижение монодисперсного слоя характеризуется опреде­лен­ным значением критической скорости, при которой осуществляется переход слоя в псевдоожиженное состояние. Нижний предел ин­тервала соответствует переходу в состояние псевдоожижения мелких частиц, а верхний предел - полному псевдоожижению слоя [5,6]. Дифманометр (8) служит для измерения сопротивления слоя и решетки. Датчик (5) представляет собой термометр сопротивления с развитой поверхностью теплообмена. Токопроводящим материалом является тонкая медная проволока. Приборный щит 7 снабжен миллиамперметром, вольтметром и амперметром.

Дезинсекция псевдоожиженного слоя происходит за счёт объёмного УФ облучения. Облучатели (10) разме­щены по образующей колонны диаметрально. Для устранения застойных зон и снижению продольного перемешивания [7,8] используется генератор ультразвука (11).

Установлено, что в результате пульсаций поверхность теплообмена соприкасается

цик­лично с плотным слоем зерни­стого материала и с «пузырьками» ожи­жающего газа. Поэтому теп­лообмен между слоем и поверхностью имеет нестационарный ха­рактер [9,10]. Коэффициент теплоотдачи увели­чивается с увеличением концентрации и скорости движения твёр­дых частиц. С по­вышением скорости газа в слое растёт и его порозность.

Масштабный переход к промышленным аппаратам с псевдоожиженным слоем сопровождается изменением показателей технологического процесса (степенью пре­вращения сырья, составом конечных продуктов, удельной производи­тельностью, интенсивностью облученности, энергозатратами и т.д.). Возрас­тание масштабов аппаратов в производстве обычно свя­зано с ухудшением показателей обработки [11,12]. При увеличении масштабов и мощно­сти аппаратов, как правило, возрастает неравномерность распределе­ния материальных потоков, интенсифицируется или ухудшается пере­мешивание, изменяются локальные и средние по объему межфазные поверхности контакта, появляются застойные зоны, каналы и т.д.

Без детального знания гидродинамической структуры потоков и про­цессов тепло- и массопереноса невозможно создать адекватную модель дезинсекции с использованием объемного облучения и управлять про­цессом с целью его интенсификации. Обобщение и развитие научных достижений в области гидродинамики и облучения в дисперсных средах, разработка основных подходов к расчету процес­сов и оборудования для непрерывной дезинсекции зер­новых в псевдо­ожиженных средах с объемным облучением, направ­ленных на улуч­шение качества продукции, снижение энергоемкости процессов, уменьшение габаритов и металлоемкости оборудования является актуальной задачей.

Литература

1. Карпов В.Н., Зарубайло В.Т., Саакян А.З.Сборник избранных научных статей сотруд­ников ОНИЛ кафедры. Электротехнологии в сельском хозяйстве. СПб: СПБГАУ, 2009. - 252с.

2. Беззубцева М.М., Карпов В.Н., Симоненков Д.А. Способ дезинсекции какаовеллы в псевдоожиженном слое объёмным облучением // Международный журнал экспериментального образования.- 2012. - №5, -109-110с.

3. Симоненков Д.А. Интенсивность процесса дезинсекции вторичного сырья в кормопроизводстве с использованием методов электротехнологий // Известия международной академии аграрного образования. СПбГАУ. -2013. - № 31 том 1.

4. Гельперин Н.И., Пебалк В. Л., Костанян А.Е. Структура потоков и эффектив­ность колонных аппаратов химической промышленности, М., 1977.- 247 с.

5. Бараков А.В. Исследование тепломассообмена в центробежном псевдоожиженном слое. Теплообмен в энергетических установках и повышение эффективности их работы: сб. научн. тр. Воронеж. 1989. С. 102-105.

6. Забродский С.С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном слое. М.: Госэнергоиздат, 1963. - 487 с

7. Радж Балдаев Применения ультразвука, М.: Издательство Техносфера, Паланичами, 2006. – 576 с.

8. Гершгал Д. А., Фридман В.М. Ультразвуковая аппаратура промышленного назначения. М.: Энергия, 1967. 264с.

9. Линдин В.М. Исследование теплообмена между твердыми частицами и газом в псевдоожиженных и неподвижных слоях / В.М. Линдин, Е.А. Ка-запове // Химическая промышленность. 1965. № 8. С. 604-608.

10. Боттерил Дж. Теплообмен в псевдоожиженном слое. М.: Энергия, 1980. 344 с.

11. Лаурендер Б.Е. Тепломассоперенос. Турбулентность. под ред. П. Бредшоу. М.: Машиностроение, 1980. - 235 с.

12. Островский Г. М. Перспективы применения резонансных пульсационных воздействий в процессах и аппаратах. Химическая промышленность. 2004. - т. 81, № 7. - С. 332 -351.