Аннотация
УДК 664.063.94-046.62:62-523.2
DOI https://doi.org/10.52577/eom.2021.57.4.66
Цель работы – создание конструкции энергоэффективного аппарата для концентрирования растворов и инженерных методов его расчета. Представлены результаты комплексных исследований электродинамических вакуум-выпарных аппаратов. Обоснована научно-техническая концепция технологии направленного энергетического действия применительно к аппаратам электродинамического типа. Дан системный анализ энергетики традиционного оборудования для обезвоживания. Методом электротепловой аналогии определены их технологические и энергетические проблемы. Показано, как эти проблемы решаются в аппаратах электродинамического типа. Разработаны физическая схема и математическая модель электродинамического вакуум-выпарного аппарата непрерывного действия. Сформулированы допущения, учитывающие специфику выпаривания в условиях электромагнитного поля. Представлена система дифференциальных уравнений, устанавливающая взаимодействие раствора с электромагнитным полем в условиях вакуума. Нестационарная модель методами теории подобия и «анализа размерности» преобразована в соотношения в безразмерных переменных. Определены задачи экспериментального моделирования. Приведены результаты комплексных экспериментальных исследований микроволнового вакуум-выпарного аппарата. Установлено влияние мощности электромагнитного поля, вида и концентрации раствора и уровня давлений на паропроизводительность. Определены константы в уравнении в обобщенных переменных, которое с погрешностью в пределах 8% устанавливает связь числа энергетического действия с безразмерными комплексами, характеризующими технологические параметры. Основным результатом работы являются конструкция модуля вакуумного микроволнового непрерывно действующего выпарного аппарата и данные его стендовых испытаний. Показано, что разработанный аппарат обеспечивает концентрацию продукта до 90 °brix при температурах до 40 °С и затратах энергии до 2,7 МДж на 1 кг испаренной влаги.
Ключевые слова: электродинамические аппараты, пищевые энерготехнологии, выпарка, аналитическое моделирование, экспериментальные и хроматографические исследования.