Аффилиация
a ФГБОУ ВО "Казанский национальный исследовательский технологический университет"
Все права защищены ©Харьков и др. Это статья с открытым доступом, распространяемая на условиях международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0. (
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), позволяет другим распространять, перерабатывать, исправлять и развивать произведение, даже в коммерческих целях, при условии указания автора произведения.
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
- Бусройд, Р. Течение газа со взвешенными частицами / Р. Бусройд; перевод с англ. под ред. З.Р. Горбиса. - М.: Мир, 1975. - 380 с.
- 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.
- 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.
- Лаптев, С.А. Закономерности поведения двухфазного газожидкостного потока в вихревых аппаратах / С.А. Лаптев // Вестник технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 23. - С. 116-118.
- 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.
