Аннотация

В настоящее время при получении порошкообразных продуктов из суспензий применяется распылительная сушка, как наиболее эффективный вид сушки таких сред. Сложность процесса сушки связана с проблемами термической деструкции составляющих. Это значительно ухудшает свойства продукта и накладывает значительные ограничения на температурные режимы. Целью работы является моделирование переходных режимов работы соленоидов для создания управляемого эффекта кавитации при наложении на струю акустических колебаний при использовании магнитострикционных генераторов ультразвука. В работе приведена предполагаемая конструкция распылительной форсунки для сушки суспензий со встречно включенными соленоидами, которые при разряде тока вызывают деформирование главной магистрали подачи суспензии. От динамики срабатывания соленоидов зависит интенсивность срабатывания кавитационных процессов. При моделировании процесса работы соленоидов предполагается, что основным критерием изменения интенсивности кавитации является средняя скорость изменения объема кавитационной полости в стадии ее захлопывания, отнесенная к одному циклу колебаний для сферической полости, и что повышение статического давления жидкости приводит к сдвигу фазы захлопывания кавитационной полости. В рамках выбранной математической модели был проведен численный эксперимент с моделированием в программе MathCAD, который выявил зависимости изменения U(t), L(t), R(t). Полученные исследования позволяют прогнозировать балластные индукционную и активную нагрузку (R, L) для управления переходными процессами в соленоиде ультразвукового генератора. Данные зависимости дают возможность подобрать более эффективные параметры для сушки суспензий, что особенно важно для термочувствительных компонентов.

Ключевые слова

Распылительная сушка, форсунка, ультразвук, кавитация, пищевая суспензия, MathCAD

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Амброзевич, Е. Г. Особенности европейского и азиатского подходов к ингредиентам для продуктов здорового питания / Е. Г. Амброзевич // Пищевая промышленность. – 2005. – № 4. – С. 12–13.
2. Особенности сушки порошковых пищевых продуктов в псевдоожиженном режиме / Г. В. Алексеев, О. А. Его- рова, А. Г. Леу [и др.] // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии.– 2017. – Т. 5, № 4. – С. 34–40.
3. Кинетика распылительной сушки растительных материалов / Ю. А. Максименко, Ю. С. Феклунова, Э. Р. Телич- кина [и др.] // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. – 2016.– Т. 11, № 3. – С. 77–82.
4. Муканов, Р. В. Разработка электростатического способа диспергирования жидких сред / Р. В. Муканов, В. Я. Свинцов // Вестник МГСУ. – 2018. – Т. 13, № 1 (112). – С. 44–52.
5. Голованов, А. Н. О влиянии периодических пульсаций газа-охладителя на характеристики теплообмена в систе- ме пористого охлаждения / А. Н. Голованов, Е. В. Рулёва // Вестник Томского государственного университета. Математи- ка и механика. – 2011. – Т. 14, № 2. – С. 85–90.
6. Алексанян, И. Ю. Математическое моделирование тепломассопереноса при распылительной сушке раститель- ных экстрактов / И. Ю. Алексанян, Ю. А. Максименко, Ю. С. Феклунова // Вестник Астраханского государственного тех- нического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. – 2013. – № 1. – С. 9–13.
7. Хабибов, Ф. Ю. Интенсификация процесса сушки сельхозпродуктов комбинированным методом подвода энер- гии / Ф. Ю. Хабибов, Х. Ф. Джураев, О. Р. Абдурахмонов // Пищевая промышленность. – 2013. – № 7. – С. 24–25.
8. Исследование процесса сушки диспергированных материалов с применением акустических полей / Б. С. Сажин, О. С. Кочетов, В. Б. Сажин [и др.] // Успехи в химии и химической технологии. – 2009. – Т. 101, № 8. – С. 113–122.
9. Исследование процессов сушки диспергированных материалов с применением акустических форсунок / Б. С. Са- жин, О. С. Кочетов, В. Б. Сажин [и др.] // Успехи в химии и химической технологии. – 2008. – Т. 84, № 4. – С. 118–123.
10. Интенсификация процессов сушки диспергированных материалов путем применения акустических полей в ре- жимах работы распыливающих и улавливающих устройств / О. С. Кочетов, В. Б. Сажин, Л. Я. Живайкин [и др.] // Успехи в химии и химической технологии. – 2007. – Т. 75, № 7. – С. 41–45.
11. Бородина, Е. С. Повышение эффективности процессов сушки путем применения физических полей / Е. С. Боро- дина, О. С. Кочетов // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. – 2014. – № 10. – С. 155–160.
12. Царахова, Э. Н. Интенсификация технологических процессов с помощью ультразвука / Э. Н. Царахова, Д. Г. Касьянов, Н. А. Одинец // Известия ВУЗов. Пищевая технология. – 2010. – Т. 314–315, № 2–3. – С. 122–123.
13. Кондратов, А. В. О модели развития кавитационной полости при измельчении пищевого сырья / А. В. Кондра- тов, Е. И. Верболоз, Г. В. Алексеев // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2007. – № 11. – С. 27–29.
14. Сошенко, М. В. Применение физических полей, реализуемых акустическими форсунками, для процессов суш- ки распыливанием / М. В. Сошенко, М. В. Лебедева, О. С. Кочетов // Инновационная наука. – 2017. – № 5. – С. 63–65.
15. Шмырев, Д. В. Характеристики акустических систем, используемых в конструкциях форсунок аппаратов рас- пылительной сушки / Д. В. Шмырев, Е. В. Коверкина, О. С. Кочетов // Символ науки. – 2017. – Т. 2, № 3. – С. 142–144.
16. Федорченко, И. А. Численное моделирование частотных характеристик струйных процессов в сушильной ка- мере / И. А. Федорченко // Вестник ННГУ. – 2011. – № 4–3. – С. 1209–1211.
17. Распылительная сушилка / И. Ю. Алексанян, Ю. А. Максименко, О. Е. Губа [и др.] // Технологии пищевой и пе- рерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. – 2015. – Т. 6, № 2. – С. 55–59.
18. Гетия, И. Г. Исследования вихревой распылительной сушилки для дисперсных материалов / И. Г. Гетия // Ин- новационная наука. – 2015. – № 10–1. – С. 55–58.
19. Алексеев, Г. В. Использование математического моделирования для ресурсосберегающих пищевых произ- водств / Г. В. Алексеев, О. И. Аксенова // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых произ- водств. – 2014. – № 3. – С. 1–10.
20. Критериальное уравнение процесса акустического распыления жидких и пастообразных пищевых продуктов / О. А. Петровичев, Ю. А. Максименко, С. В. Синяк [и др.] // Вестник Астраханского государственного технического уни- верситета. – 2014. – Т. 58, № 2. – С. 102–105.
21. Демирчян, К. С. Теоретические основы электротехники / К. С. Демирчян. – СПб. : Питер, 2009. – 432 с.