Logo holodilshchik
интернет-выпуск № 5(29), май, 2007 г.
ПЕРВАЯ В РОССИИ ИНТЕРНЕТ-ГАЗЕТА ПО ХОЛОДИЛЬНОЙ И БЛИЗКОЙ ЕЙ ТЕМАТИКЕ

Оренбургские холодильщики приглашают на 2-ой профессиональный Слёт холодильщиков...
Грамотно преподнести себя через рекламу - тоже искусство!
ЛУЧШАЯ СТАТЬЯ ВЫПУСКА 5(29)!
Санин В.К (д.ф-м.н), Сафонов Д.И., Цапаев А.П., Сокол П.А.
ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШКА ПРОДУКТОВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ


Объем мирового производства сублимированных продуктов непрерывно растет, однако сублимационная сушка по-прежнему относится к процессам, требующим высоких энергозатрат, что является серьезным сдерживающим фактором в ее развитии. Вот почему актуальной задачей являются разработка энергосберегающих технологий сублимационного консервирования и создание нового оборудования для реализации таких технологических процессов. Простой расчет показывает, что из-за высокой удельной теплоты парообразования (сублимации) воды основные энергетические затраты связаны именно с процессами сублимации и десублимации влаги.

Многочисленные работы специалистов в данной области посвящены исследованию процесса сушки в непрерывном режиме и разработке установок, в которых экономию энергоресурсов можно получить путем организации теплообмена с замораживаемым и сублимируемым продуктом, совмещая эти стадии процесса во времени [1]. Представляется перспективным также применение термоэлектрических модулей в установках вакуум-сублимационной сушки, т. к. термоэлектрические модули являются эффективными тепловыми насосами.

Основная идея энергосбережения заключается в использовании теплоты десублимации (конденсации) влаги для нагрева при каскадном расположении секций с обрабатываемым продуктом. На рис. 1 показана схема каскадной сублимационной установки с использованием термоэлектрических модулей. Сушилка состоит из секций, каждая из которых представляет собой противень, в двойном дне которого, выполненном из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, установлены термоэлектрические модули. Горячие спаи термобатареи обеспечивают подвод тепла к продукту, а холодные вместе со своими радиаторами - процесс десублимации.

Сушилка работает следующим образом. Жидкий или пастообразный термолабильный продукт загружается в каждую секцию и предварительно замораживается в низкотемпературном холодильнике. После замораживания из секций формируется каскад подобный показанному на рис. 1. Затем давление в сублиматоре доводится до давления ниже тройной точки воды, и начинают процесс сублимационной сушки продукта. При подаче питания на термоэлектрические модули они обеспечивают охлаждение холодных спаев до температур 243…253 К. Одновременно на горячих спаях выделяется теплота, которая передается через дно противня продукту. На холодных радиаторах происходит частичная десублимация пара, а с поверхности замороженного продукта - сублимация влаги (рис. 2). Поскольку теплота Qc десублимации, поступающая на холодные спаи термобатареи, меньше выделяемой горячими спаями теплоты Qh, идущей на нагрев продукта, то для поддержания теплового баланса и равномерности процесса сушки в каждой секции, необходимо либо изменять толщину продукта от секции к секции и регулировать токовые режимы, либо увеличивать площадь каждого последующего каскада и использовать дополнительно классическую холодильную машину.

Предлагаемая конструкция дает возможность в несколько раз снизить расход теплоты по сравнению с прямым электронагревом такого же количества продукта. Кроме того, можно значительно увеличить загрузку сублимационной установки, которая, как известно, в первую очередь определяется эффективностью работы десублиматора. В данных условиях процесс десублимации идет не только на испарителе холодильной машины, но и на радиаторах холодных спаев термобатарей, суммарная площадь поверхности которых может значительно превышать площадь испарителя.

Нами был проведен теоретический анализ эффективности применения термоэлектрических модулей в установках сублимационной сушки и выбраны оптимальные режимы их работы [2]. Задачу рассматривали в общем виде на основе анализа одной секции каскада. При использовании серийно выпускаемых термоэлектрических модулей с известными значениями коэффициентов термо-ЭДС, теплопроводности, термоэлектрической эффективности, а также геометрических размеров легко получить [3] зависимости холодопроизводительности и коэффициента энергетической эффективности от плотности тока питания при заданных температуре горячих, спаев и перепаде температур между спаями.

Схема каскадной сублимационной установки с использованием термоэлектрических модулей

Рис. 1. Схема каскадной сублимационной установки
с использованием термоэлектрических модулей:

1 - противень; 2 - продукт; 3 - термоэлектрические модули;
4 - радиатор холодных спаев; 5 - десублиматор; 6 - холодильная машина.

Модель процесса сублимационной сушки с использованием термоэлектрических модулей

Рис. 2. Модель процесса сублимационной сушки
с использованием термоэлектрических модулей:

1 - продукт; 2 - термоэлектрический модуль; 3 - лед; 4 - радиатор.

Использование в сублимационной установке теплоты, выделяемой на горячих спаях, для сушки, а теплоты, поглощаемой на холодных спаях, для десублимации, сопровождающейся интенсивным теплообменом, позволяет термобатарее работать при небольших разностях температур. Так как холодильный коэффициент и коэффициент преобразования термоэлектрического модуля при этом значительно больше единицы, энергетическая эффективность будет в несколько раз выше, чем установки, работающей только на электрическом подогреве. На вакуум-сублимационную сушилку с термоэлектрическими модулями нами получен патент [4].

Нами были проведены эксперименты на модельной установке вакуум-сублимационной сушки с термоэлектрическими модулями, которые качественно подтвердили результаты расчетов. В настоящее время нами сконструирована и изготавливается экспериментальная установка с каскадами термоэлектрических модулей на 20 кг исходного продукта.

Литература.

1. Патент РФ 2087814, МКИ F 26 В 5/06 Способ сублимационной сушки жидких продуктов и сушилка для его осуществления/И.Т.Кретов, С.В.Николаенко, С.В.Шахов и Г.И. Мосолов. Заявл. 10.06.91, №4943175/06, опубл. в Б.И., № 23, 1997.
2. Санин В.Н. Пойманов В.В. Оценка эффективности применения термоэлектрических модулей в сублимационной установке//Холодильная техника. 1999, №2, с. 24-25.
3. Каганов МА, Привин М.Р. Термоэлектрические тепловые насосы (Теоретические основы расчета). - Л: Энергия, 1970.
4. Патент РФ 2183307, МКИ F 26 В 5/06 Вакуум-сублимационная сушилка / В.Н. Санин, В.В. Пойманов, С.Т.Антипов. Заявл. 17.07.2000, опубл. в Б.И., № 16, 2002.





Приглашаем ученых и инженеров, аспирантов и студентов, а также,
заинтересованные институты, фирмы, организации и частных лиц, принять участие в размещении
информации в интернет-газете, посвященной холодильной и близкой ей тематике.

Учредитель и издатель интернет-газеты: ООО "АВИСАНКО" (Москва).
Адрес редакции: Россия, 115551, Москва, Шипиловский проезд, д.47/1, офис 67-А.
Тел./факс: +7 (495) 343-43-71, тел.: +7 (495) 343-43-48, 223-60-50 доб. 132.

Головной сайт: www.avisanco.ru

E-mail: info@holodilshchik.ru

Первый выпуск первой в России интернет-газеты по холодильной и
близкой ей тематике - "Холодильщик.RU" - вышел в свет в январе 2005 г.
Руководитель проекта и Главный редактор: Маргарян С.М. (АВИСАНКО, ООО)
За содержание рекламных материалов редакция ответственности не несет.
При перепечатке статей, ссылки на их авторов и интернет-газету обязательны.
Разместите на своем сайте нашу кнопку... Rambler's Top100 Многоязыковая поисковая система...


Авторские права © 2005-2017 // MARGARY@N

Партнеры: ремонт крыши