Инженерные аспекты реализации циклического энергоподвода при оросительном размораживании гидробионтов

УДК 664.951.037.59 ББК 36.813.7

В. Н. Лысова, Н. В. Дульгер

ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ЦИКЛИЧЕСКОГО ЭНЕРГОПОДВОДА ПРИ ОРОСИТЕЛЬНОМ РАЗМОРАЖИВАНИИ ГИДРОБИОНТОВ

V. N. Lysova, N. V. Dulger

ENGINEERING ASPECTS OF REALIZATION OF THE CYCLIC POWER SUPPLY AT IRRIGATING DEFROSTING OF GYDROBIONTS

Представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований размораживания гидробионтов в осциллирующем режиме энергоподвода в зависимости от начальной температуры в блоке. Предложена модернизация существующего оросительного дефростера, даны рекомендации по практической реализации результатов исследований.

Ключевые слова: размораживание, дефростер, циклический энергоподвод.

The results of experimental and theoretical researches of defrosting of hydrobionts in oscillating mode of a power supply depending on the reference temperature in the block are presented. Modernization of the existing irrigating defroster is offered; the recommendations about practical realization of the results of the researches are given.

Key words: defrosting, defroster, a cyclic power supply.

В настоящее время проблемы интенсификации теплообменных процессов тесно связаны с вопросами надежности и энергосбережения, что указывает на целесообразность поиска рациональных способов циклического энергоподвода, позволяющих повысить качество получаемого при размораживании продукта за счет сокращения контакта с теплоносителем и, как следствие, снизить себестоимость готовой продукции.

Исследования по циклическому энергоподводу при оросительном размораживании показали его преимущества по сравнению с традиционными способами размораживания гидро бионтов в воде.

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований рекомендуется температура воды 20 °С, при которой достигается минимальная продолжительность процесса в осциллирующем режиме энергоподвода [1].

Анализ организации работы технологических линий на рыбообрабатывающих предприятиях показал, что рациональная температура рыбы, поступающей на размораживание, находится в интервале -4...-18 °С. Это связано с наличием на предприятиях накопительных камер (аккумуляторов), в которых должен храниться суточный запас сырья. Поскольку температура холодного контура аккумулятора составляет -3 °С, при суточном хранении блоков кильки происходит их отепление от -18 до -4 °С.

В результате экспериментальных и теоретических исследований установлено, что одним из определяющих факторов, влияющих на продолжительность процесса размораживания и продолжительность циклов энергоподвода, является начальная температура блока. С целью определения начальной температуры блока, поступающего на размораживание из аккумуляторного отделения, произведен ее расчет в зависимости от продолжительности хранения сырья при температуре -3 °С. Результаты расчетов сведены в табл. 1.

Таблица 1

Температура блоков кильки в зависимости от продолжительности хранения при температуре воздуха -3 °С

Продолжительность хранения Тфан, час 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Температура в центре блока -18 -12,2 -9,7 -8,2 -7,3 -6,7 -6,3 -5,9 -5,7 -5,4 -5,2 -5,1 -4,9

Продолжительность хранения Тхран, час 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Температура в центре блока -4,8 -4,7 -4,6 -4,5 -4,4 -4,3 -4,3 -4,2 -4,2 -4,1 -4,1 -4,1

Произведен также расчет продолжительности размораживания и циклов энергоподвода для температуры теплоносителя (воды) 20 °С и начальной средней температуры блока (табл. 2).

Таблица 2

Начальная температура блока, Сач, °С Температура среды (воды) ¿сред, °С Цикличность Время размораживания, тразмор, мин Средняя температура блока, ¿ср Скорость конвейера, «конь, м/мин Расход воды, Є, м3/ч

Вода - воздух

-18 20 12-11-9-13-9-13-25 92 2-4 0,0565 50,88

-17 20 9.5-11-8.5-13-9-12-25 88 2-4 0,059 50,35

-16 20 9-11-7-13-9-12-25 87 2-4 0,0597 50,2

-15 20 9-11-7-13-9-12-25 86 2-4 0,0605 50

-14 20 9-10-6.5-13-8.5-12-25 84 2-4 0,0619 49,5

-13 20 8.5-9-6.5-13-8-12-25 82 2-4 0,0634 48,5

-12 20 8-9-6-13-8-12-25 81 3-5 0,0642 48

-11 20 7-9-6-13-8-12-25 80 3-5 0,065 48

-10 20 7-9-6-13-8-12-25 80 3-5 0,065 48

-9 20 6-8-5-12-7-10-24 72 4-5 0,0722 47,4

-8 20 5-7-5-10-7-9-22 65 4-5 0,08 46,87

-7 20 5-6-5-10-7-8-19 60 4-5 0,0867 46,5

-6 20 4-5-4-8-7-6-14 48 4-5 0,1083 45,91

-5 20 3-4-4-6-7-6-13 43 4-5 0,121 45,6

-4 20 3-4-3-6-6-6-12 40 4-5 0,13 45,38

При расчете использована разработанная программа для определения температуры в центре блока при а = 5 Вт/(м2К) и температуре воздуха -3 °С [2]. В связи с тем, что хранение блоков производится в пакетах, состоящих как минимум из трех блоков, расчет проводился для толщины пакетов 180 мм.

Реализацию циклического энергоподвода предлагается проводить на модернизированном оросительном дефростере Н10-ИТА-112, функциональная схема которого представлена на рисунке. При размораживании на существующих дефростерах орошение блоков рыбы производится по всей длине транспортирующего устройства 1 на обеих его ветвях оросителями 2. Транспортирующим устройством 3 размороженная рыба выносится за зону орошения.

При циклическом энергоподводе предлагается установить на оросительном коллекторе заглушки на участках, соответствующих пути перемещения блоков кильки за время т (зоны 1 и 2). Чтобы исключить попадание орошающей воды на нижнюю ветвь конвейера, в зоне выдержки блока на воздухе между ветвями необходимо установить отбойные козырьки 4, 5 с наклоном в зону орошения нижней ветви с целью слива воды и удаления размороженной рыбы на выносной конвейер (рис.).

1 2

Принципиальная схема оросительного дефростера (циклический энергоподвод):

1 - водопровод; 2 - водоотбойники (направляющие); 3 - транспортер блоков рыбы;

4 - транспортер размороженной рыбы; 5 - ванна; 6 - насос; 7 - подпитывающий водопровод

Данный дефростер будет иметь два транспортера: первый - перемещающий блоки с замороженной килькой и второй - отводящий размороженную кильку из зоны размораживания. Труба, по которой подается вода на орошение рыбы, будет разделена на зоны подачи и неподачи воды (периоды выбраны по результатам исследования (рис.)). Нижняя ветвь транспортера будет разделена направляющими, чтобы сохранять предложенные периоды подачи воды на всем протяжении транспортера.

Расчет длины зоны орошения и выдержки блока рыбы на воздухе при температуре 20 °С и начальной температуре блока -18 °С показал, что на нижней ветви конвейера имеется участок, где блок не попадает в зону орошения основного водяного коллектора. На этом участке предлагается между ветвями установить дополнительный водяной коллектор.

Регулировка продолжительности размораживания производится изменением скорости движения конвейера с блоками рыбы, а следовательно, и времени нахождения блоков под оросительными устройствами. Последовательность эксплуатации дефростера при разных начальных значениях температуры следующая: по табл. 1 определяется начальная температура блока, исходя из продолжительности хранения в накопительной камере, затем по табл. 2 определяется скорость конвейера, соответствующая требуемой продолжительности процесса.

Анализ данных табл. 2 показал, что расход воды при осциллирующем режиме размораживания составляет 48 м3/ч (при традиционном способе - 60 м3/ч), средняя температура рыбы -4-5 °С. Это подтверждает рациональность применения циклического энергоподвода. Следует отметить, что имеются литературные данные по рекомендации внедрения описанного способа без привязки к существующему оборудованию и рекомендаций по его модернизации.

Таким образом, по результатам исследований можно дать рекомендации по внедрению осциллирующего способа размораживания (по продолжительности циклов, по температурным режимам), апробированного в промышленных условиях и не требующего значительных материальных затрат при экономии энергии и повышении качества готовой продукции. Установлено, что применение осциллирующих режимов сокращает продолжительность размораживания на 20-30 %, продолжительность контакта с теплоносителем на - 60-70 %. Показано, что осциллирующий режим размораживания позволяет создать более мягкие условия (малые температурные градиенты в блоке и относительно низкую среднюю температуру размороженной рыбы) при проведении процесса. При погружном и оросительном режиме размораживания 4р = 10-11 °С, при осциллирующем энергоподводе ^р = 4-5 °С.

Результаты исследований и рекомендации по их практическому применению могут быть использованы при решении прикладных задач рационализации и интенсификации прогрессивных тепломассообменных процессов, имеющих существенное значение для пищевой и смежной с ней отраслей промышленности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лысова В. Н., Львова Н. В. Исследование методов оптимизации работы дефростеров по энергоемкости // Материалы науч.-техн. конф. / Астрахан. гос. техн. ун-т. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2002. - С. 112-116.

2. Лысова В. Н., Львова Н. В. Численно-аналитический метод расчета эволюции полей температур с учетом динамики размораживания // Вестн. Междунар. академии холода. - 2004. - № 4. - С. 25-28.

REFERENCES

1. Lysova V. N., L'vova N. V. Issledovanie metodov optimizatsii raboty defrosterov po energoemkosti. [Investigation of the methods of optimization of the defroster work by energy intensity. Papers of Scientific and Technical conference]. Materialy nauch.-tekhn. konf Astrakhan, AGTU Publ., 2002, pp. 112-116.

2. Lysova V. N., L'vova N. V. Chislenno-analiticheskii metod rascheta evoliutsii polei temperatur s uchetom dinamiki razmorazhivaniia [Numerical and analytical method of determination of development of temperature ranges with regard to the dynamics of defrosting]. VestnikMezhdunarodnoi akademii kholoda, 2004, no. 4, pp. 25-28.

Статья поступила в редакцию 19.12.2011

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Лысова Вера Николаевна - Астраханский государственный технический университет, канд. техн. наук, доцент; доцент кафедры «Технологические машины и оборудование»; vnl55@yandex.ru.

Lysova Vera Nickolaevna - Astrakhan State Technical University, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Assistant Professor of the Department 'Technological Machinery and Equipment"; vnl55@yandex.ru.

Дульгер Надежда Валерьевна - Астраханский государственный технический университет; канд. техн. наук, доцент; доцент кафедры «Технологические машины и оборудование»; vnl55@yandex.ru.

Dulger Nadezhda Valerievna - Astrakhan State Technical University; Candidate of Technical Sciences; Assistant Professor of the Department 'Technological Machines and Machinery"; vnl55@yandex.ru.