ISSN 2074-9414 (Печать),
ISSN 2313-1748 (Онлайн)

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СОКОВ В КОНВЕКЦИОННОМ АППАРАТЕ С ЗАКРУЧЕННЫМ ПОТОКОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Аннотация
Для теплового концентрирования фруктовых и овощных натуральных соков в «щадящем» режиме, обеспечивающем сохранение биологически активных веществ и высокое вкусовое качество продукта при восстановлении, предложено новое высокоэффективное технологическое оборудование вихревого типа. Расчет конвекционного аппарата с тангенциально-лопаточным завихрителем при концентрировании продукта с известными свойствами основывается на материальном и тепловом балансах, а также на условии, что необходимое время процесса испарения, обусловленное кинетикой процесса, должно обеспечиваться конструкцией камеры и завихрителя, определяемых гидроаэродинамическими закономерностями в аппарате и особенностями тепло- и массообмена. Необходимым условием окончания процесса концентрирования является достижение требуемой массовой доли растворимых сухих веществ в конечном продукте. Представлена математическая модель, описывающая поведение испаряющейся капли в закрученном потоке газа в широком диапазоне расчетных параметров и режимов работы вихревой камеры, и выполнено численное исследование. В результате численного расчета показано, что с увеличением кратности циркуляции по концентрируемой жидкости от 0 до 5 время испарения капель разного диаметра снижается в среднем в 8,8 раза. Установлено, что уменьшение относительной высоты рабочей зоны аппарата наблюдается при росте среднерасходной скорости газа в живом сечении завихрителя, при уменьшении угла наклона профилированных лопастей завихрителя и соотношения массовых расходов жидкости и газа для разных начальных диаметров капель жидкости. Проведенный численный эксперимент показывает, что сужение кольцевого вращающегося капельного слоя жидкости при увеличении кратности циркуляции требует обеспечения начальной тангенциальной составляющей скорости капель, близкой к тангенциальной скорости газового потока, для более «плавного» выхода на равновесную траекторию. Согласно проведенному расчету температура паровоздушной среды в пределах (105±25) °С при кратности циркуляции более двух не оказывает существенного влияния на траекторию капель.
Ключевые слова
Концентрат, сок, вихревая камера, испарение, капля, траектория, тангенциальный завихритель
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  1. Бусройд, Р. Течение газа со взвешенными частицами / Р. Бусройд; перевод с англ. под ред. З.Р. Горбиса. - М.: Мир, 1975. - 380 с.
  2. Чепкасов, В.М. Влияние структуры газового потока на движение дисперсной фазы в вихревом сепараторе / В.М. Чепкасов, А.А. Овчинников, Н.А. Николаев // Изв. вузов. Химия и хим. технол. - 1981. - Т. 24. - № 5. - С. 639-642.
  3. Sikalo, S. Hydrodynamics and heat transfer investigation of air-water dispersed flow / S. Sikalo, N. Delalic, E. N. Ganic // Intern. J. Exp. Thermal Fluid Sci. - 2002. - V. 25. - № 7. - P. 511-521.
  4. Лаптев, С.А. Закономерности поведения двухфазного газожидкостного потока в вихревых аппаратах / С.А. Лаптев // Вестник технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 23. - С. 116-118.
  5. Харьков, В.В. Моделирование тепло- и массообмена при концентрировании соков в вихревой камере / В.В. Харьков // Научно-технический вестник Поволжья. - 2016. - № 1. - С. 37-44.
Как цитировать?
О журнале