DEVELOPMENT OF CONSTRUCTIVE AND TECHNOLOGICAL SCHEMES FOR COOLING BULK AGRICULTURAL AND INDUSTRIAL PRODUCTS AND MATERIALS
Authors: Бруздаева С.Н. 
Published: September 2024

Научно-технические изыскания, посвященные обоснованию процессов охлаждения сыпучих материалов в сельскохозяйственном и промышленном производствах, вопросы интенсификации передачи теплоты между сыпучим материалом и хладагентом, отводящим теплоту, снижения металлоемкости установок, минимального отрицательного воздействия на продукт остаются актуальными и требуют решения. Охлаждение сыпучих продуктов и материалов — процесс энергозатратный и продолжительный. В статье предложены разработки конструктивно-технологических схем охладителей для сыпучих продуктов и материалов с целью интенсификации процесса охлаждения. Выполнен анализ существующего оборудования для охлаждения сыпучих продуктов и материалов в отраслях промышленности. Анализ показал, что для охлаждения используется воздух, иногда вода, что является энергозатратным, длительным процессом, не обеспечивающим качество исходного материала и продуктов; отмечено разрушение оболочки и структуры продуктов и материалов после охлаждения. С целью устранения указанных недостатков разработаны две схемы: 1. конструктивно-технологическая схема установки для охлаждения сыпучих материалов с охладительными камерами, позволяющая транспортировать и одновременно перемешивать материал, не разрушая его структуру и обеспечивая качество; 2. конструктивно-технологическая схема охладителя с хладопроводами, позволяющая перемешивать сыпучий материал при непосредственном кипении аммиака. Проведенные расчеты показывают, что в разработанных схемах с перемешиванием и транспортировкой материала спирально-винтовыми рабочими органами время охлаждения сокращается до 1,5—2,8 ч (для зерновых материалов), оптимальная скорость вращения частиц составляет от 720 до 960 об/мин, что позволяет увеличить коэффициент теплообмена в 2,1 раза по сравнению с типовыми установками. Регулируя скорость вращения СВРО, шнеков, скорость отделения пузырьков пара хладагента на поверхности охладительных камер и хладопроводов, можно добиться значительного сокращения времени охлаждения с возможностью регулирования и автоматизации процесса. Данные по интенсификации теплообмена в данном исполнении могут быть полезными для разработки схем охлаждения сыпучих и вязких материалов.

Scientific and technical research devoted to the substantiation of cooling processes for bulk materials in agricultural and industrial production, issues of intensifying heat transfer between bulk material and the refrigerant that removes heat, reducing the metal consumption of installations, and minimizing the negative impact on the product require solutions and remain relevant. Cooling of bulk products and materials is an energy-intensive and long-lasting process. The article proposes the development of constructive and technological schemes of coolers for bulk products and materials in order to intensify the cooling process. An analysis of existing equipment for cooling bulk products and materials in industrial sectors was carried out. The analysis showed that air and, in some cases, water are used for cooling, which is an energy-consuming, time-consuming process that does not ensure the quality of the starting material and products; destruction of the shell and structure of products and materials after cooling is noted. In order to eliminate these shortcomings, two schemes have been developed: 1. a constructive and technological scheme of an installation for cooling bulk materials with cooling chambers, which will allow transporting and simultaneously mixing the material without destroying its structure and ensuring quality; 2. a constructive and technological scheme of a cooler with cold ducts, which will allow mixing bulk material at direct boiling of am. The calculations show that in the developed schemes with mixing and transporting the material by spiral-screw working bodies, the cooling time is reduced to 1.5—2.8 hours (for grain materials), the optimal particle rotation speed will be from 720 to 960 rotations per minute, which will increase the heat transfer coefficient by 2.1 times compared to standard installations. In the schemes, by regulating the speed of rotation of the cooling system, screws, the speed of separation of refrigerant vapor bubbles on the surface of the cooling chambers and cold pipes, a significant reduction in cooling time can be achieved with the possibility of regulating and automating the process. Data on the intensification of heat transfer in this design can be useful for the development of cooling schemes for bulk and viscous materials.