Усушка при замораживании

22. Кумыков В.К., Гукетлов Х.М. Исследование поверхностного натяжения, работы выхода электрона стали Х18Н10Т и адгезии к ней ртути и амальгамы таллия // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2004. - № 3. - С. 43.

23. Кумыков В.К., Гукетлов Х.М. Установка для высокотемпературного нагрева в вакууме тугоплавких металлов и сплавов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2004. - № 6. - С. 35

24. Гедгагова М.В., Гукетлов Х.М., Кумыков В.К., Манукянц А.Р., Сергеев И.Н., Созаев В.А. О высокотемпературных измерениях поверхностного натяжения металлов в условиях вакуума // Известия Российской академии наук. Серия физическая. -2007. - Т. 71. - № 5. - С. 631-633.

25. Gedgagova M.V., Guketlov Kh.M., Manukyants A.R., Sozaev V.A., Kumykov V.K., Sergeev I.N. High-temperature measurements of surface tension of metals in vacuum // Bulletin of the Russian Academy of sciences: Physics. - 2007. - Т. 71. - № 5. - С. 608-610.

26. Кашежев А.З., Кумыков В.К., Манукянц А.Р., Сергеев И.Н., Созаев В.А. Зависимость поверхностной энергии металлов от давления // Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2009. - Т. 73. - № 8. - С. 1211-1213.

27. Kashezhev A.Z., Kumykov V.K., Manukyants A.R., Sergeev I.N., Sozaev V.A. Dependence of the surface energy of metals on pressure // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. - 2009. - Т. 73. - № 8. - С. 1212-1214.

28. Wu N.J., Kumykov V.K., Ignatiev, A. Vibrational properties of the graphite (0001) surface // Surface Science. - 1985. - V. 163. -№ 1. - P. 51-58.

29. Созаев В.А., Сергеев И.Н., Кумыков В.К., Манукянц А.Р. Влияние малых примесей кислорода в инертном газе и его давления на поверхностное натяжение жидкого индия // Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2012. - Т. 76. - № 7. - С. 891.

30. Сергеев И.Н., Кумыков В.К. Исследование диффузии серы в поликристаллической меди методом электронной оже-спектроскопии // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. - 2008. - № 2. - С. 68-73.

31. Сергеев И.Н., Кумыков В.К., Созаев В.А., Шебзухова М.А. Конкурентная сегрегация примесей на поверхности поликристаллической меди // Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2008. - Т. 72. - № 10. - С. 1464-1466.

32. Sergeev I.N., Kumykov V.K., Sozaev V.A., Shebzukhova M.A. Competitive segregation of impurities on the surface of polycrystalline copper // Bulletin of the Russian Academy of sciences: Physics. - 2008. - Т. 72. - № 10. - С. 1388-1390.

Фролов С.В.1, Куцакова В.Е.2, Кременевская М.И.3, Гадоев М.Н.4

'Доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики; 2доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики; 3кандидат технических наук, доцент, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики; 4магистрант, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

УСУШКА ПРИ ЗАМОРАЖИВАНИИ

Аннотация

Получены расчетные соотношения для определения усушки пищевых продуктов при замораживании. Соотношения обладают свойством общности, однако, экспериментальная часть проведена на примере быстрого замораживания ягод брусники в аппаратах кипящего слоя. Получено хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных.

Ключевые слова: усушка, замораживание, расчетные соотношения.

Frolov S.V.1, Kutsakova V.E.2, Kremenevskaya M.L3, Gadoev M.N.4 1 Doctor of Technical sciences, professor, Saint-Petersburg national University of information technologies, mechanics and optics; 2Doctor of Technical sciences, professor, Saint-Petersburg national University of information technologies, mechanics and optics 3 PhD of Technical sciences, associate professor, Saint-Petersburg national University of information technologies, mechanics and optics; 4 postgraduate students, Saint-Petersburg national University of information technologies, mechanics and optics

SHRINKAGE BY FREEZING

Abstract

There were received the calculated ratios to determine shrinkage food products by freezing. These ratios possess the property of generality; however, experimental studies were carried out on example of the quick freezing of bilberry berries in the fluidized air-blast freezer. Good agreement between calculated and experimental dates was obtained.

Keywords: shrinkage, freezing, calculated ratios

В процессе быстрого замораживания пищевых продуктов, в том числе лесных ягод, нежелательным процессом является их усушка. Она происходит за счёт разности влагосодержаний воздуха в области, непосредственно примыкающей к продукту, т.е. в поверхностном слое (ds, кг/м3), и в ядре омывающего потока (da, кг/м3). Для ядра потока в скороморозильном аппарате можно полагать, что относительная влажность воздуха равна единице: ф = 1. Тогда влагосодержание da является однозначной функцией температуры среды Ta, °С, и может быть определено посредством известной эмпирической формулы Филоненко [1]:

d = ^EXP 0 0,56

3654 T + 230

В поверхностном слое, где в воздух постоянно поступает испаряющаяся с поверхности влага, влагосодержание ds зависит как от температуры поверхности Ts, которая, в свою очередь, изменяется в процессе замораживания, так и от свойств обрабатываемого материала. В случае, когда наблюдается усушка в периоде постоянной скорости (что чаще всего и бывает при замораживании) в пограничном слое относительная влажность также может быть принята за единицу.

Для нахождения связи между разностью влагосодержаний и массовым потоком влаги воспользуемся известным соотношением Льюиса:

«/ Р = СаРа

где а - коэффициент теплоотдачи от поверхности ягоды, Вт/(м2с); р - коэффициент массоотдачи, м/c; Ca - удельная теплоёмкость воздуха, Дж/(кг-°С); pa - плотность воздуха, кг/м3. Для потока массы используется следующее соотношение

dM = PS

где dM - количество влаги, кг, удаляемое за время dr, с. Выражая dM из (2) и (3), и интегрируя, получим соотношение для определения общей усушки M:

M = К ds (T) - da (Ta)) dr

Cp

где %f - общая продолжительность процесса замораживания.

Для практического использования формулы (4) необходимо знать зависимость температуры поверхности от времени T/т) и саму продолжительность процесса ту Для этого можно воспользоваться простейшей моделью процесса замораживания, принимаемую при выводе классической формулы Планка [2]. Предполагают, что тепло кристаллизации передаётся

51

теплопроводностью через замороженный слой, распределение температуры в котором принимается квазистационарным. Пусть наш продукт имеет форму шара радиуса R, который в начальный момент времени х = 0 имея криоскопическую температуру Tcr , омывается в хладоносителем с температурой Ta. Тогда температура его поверхности может быть выражена как функция толщины замороженного слоя А:

Щсг - Ta )

Т=Т,+-

X(R -А) + aRА

где X - коэффициент теплопроводности замороженной части тела, Вт/(м0С). Уравнения движения фронта замораживания выглядит следующим образом:

dr qp(R -А) |А + R -А

, , (6) d А (Tcr - Ta )R { X aR 1

где q - удельная теплота кристаллизации влаги в теле, Дж/кг; р - плотность тела, кг/м3. Продолжительность замораживания определяется интегрированием (6) по А от 0 до R. Однако удобнее просто заменить переменную интегрирования в (4) с х на А:

M = — J( ds (T (А)) - da (Ta )) IT d А

CaPa

Формулы (1), (5) - (7) дают нам полное решение задачи о расчёте усушки.

Для проверки теории нами были проведены эксперименты по усушке ягод брусники. Ягоды взвешивались и помещались в скороморозильный аппарат, кипящего слоя, где хладоносителем являлся поток холодного воздуха скоростью 4 м/с. Коэффициент теплоотдачи а рассчитывался по известным эмпирическим формулам [3]. В первом эксперименте температура составляла Ta = -20 °C, во втором Ta = -29 °C. По окончании процесса ягоды помещали в герметическую упаковку, также предварительно взвешенную. Далее упаковку выдерживали значительное время, чтобы исключить конденсацию влаги на её внешней поверхности, и взвешивали. Из разности масс получали экспериментальную усушку M, которую сравнивали с расчётной. Экспериментальная усушка составила в первом и втором экспериментах соответственно 2,2 % и 1,8 %, расчётная 2,2 % и 1,9 %. Расчётные и экспериментальные данные практически совпадают.

Литература

1. Лыков А.В. Теория сушки / А.В. Лыков. — М. : Энергия, 1968. — 471 с.

2. Чижов Г. Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов / Г. Б. Чижов. — М. : Пищевая пром-сть, 1979. — 271 с.

3. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена / С. С. Кутателадзе. — М. : Атомиздат, 1979. — 415 с.

Великанов А.В.1 , Лиховидов Д.В.2 , Г ерманович А. С. 3, Саяпин И.В. 4

1 Кандидат технических наук, профессор; 2 кандидат технических наук; 3 доцент; 4 соискатель, ВУНЦ ВВС «ВВА» (г.

Воронеж)

ПЕРСПЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Аннотация

В статье раскрыта актуальность и основные направления развития средств буксировки воздушных судов. В качестве перспективного способа транспортирования рассмотрено использование малогабаритной аэродромной буксировочной системы. Ключевые слова: буксировщик, воздушное судно, малогабаритное буксировочное устройство.

Velikanov A.V.1 , Likhovidov D.V.2, Germanovich A.S.3, Sayapin IV.4 1 Master of science technical, professor, 2 Master of science technical, 3 professor assistant, 4 postgraduate student. "Military educational scientific center of Military and air forces "Military and air academy", (Voronezh)"

PROMISING WAY TRANSPORTATION AIRCRAFT

Abstract

The article revealed the urgency and the main directions of development of the means ofpropulsion of aircraft. As a promising method of transportation discussed the use of small-sized airfield towing system.

Keywords: towing, aircraft, small-sized tow bar.

Обеспечение бесперебойности и безаварийности эксплуатации воздушных судов, базирующихся на аэродромах или совершающих транспортные операции, требует высокого качества аэродромно-технического обеспечения, что в значительной степени определяется наличием необходимых средств наземного обслуживания с высокими эксплуатационно-техническими характеристиками.

Несмотря на значительно возросший класс воздушных судов (ВС), устройства для их буксировки остаются неизменными. В настоящее время буксировка на аэродромах государственной авиации осуществляется серийно выпускаемыми автомобилями повышенной проходимости общего применения. Существующие тягачи-буксировщики воздушных судов в ряде случаев не выполняют поставленные задачи в связи с тем, что они не в полной мере реализуют тяговое усилие по сцеплению колёсных движителей с опорной поверхностью, развиваемое силовой установкой. Связано это с недостаточностью сцепного веса тягача, буксирующего ВС, а также со значительным уменьшением коэффициента сцепления в зависимости от погодных условий.

Для увеличения тягового усилия буксировщика используется загрузка дополнительного балласта на его шасси [1], что ведёт к повышенному износу узлов и агрегатов тягача и увеличению расхода топлива при холостом пробеге.

Анализ технологических процессов транспортирования ВС свидетельствует о том, что в большинстве случаев перемещение происходит на небольшие расстояния, а в ряде случаев в стесненных условиях из-за малых радиусов сопряжений рулежных дорожек. Также необходимо отметить, что применение штатных колесных тягачей в ангарах, на палубах авианосцев и других условиях ограниченного пространства практически невозможно из-за больших габаритных размеров буксировщиков.

Одним из направлений решения данной проблемы является применение безводильных буксировщиков и малогабаритных устройств для буксировки. Безводильные буксировщики осуществляют буксировку воздушного судна путем загрузки колес передней стойки шасси на свою грузовую платформу.

С учетом проведенного выше анализа сотрудниками ВУНЦ ВВС «ВВА» (г. Воронеж) разработана конструкция малогабаритного буксировочного устройства для транспортирования воздушного судна, представленная на рисунке 1 [2]. Способ транспортирования осуществляется следующим образом. Малогабаритное буксировочное устройство подъезжает к воздушному судну до соприкосновения упора механизма подъема и фиксации с колесом передней стойки воздушного судна, затем устанавливается фиксатор 12 в прорезь направляющего устройства 13.

52