Развитие научных основ интенсификации гидродинамических и тепловых процессов при обработке жиросодержащих пищевых продуктов в емкостном оборудовании с перемешивающими устройствами - Автореферат

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наукЗнание закономерностей протекания гидродинамических и тепловых процессов при обработке вязких и аномально-вязких пищевых продуктов в емкостном оборудовании создают теоретическую основу для их интенсификации. Применение в емкостном оборудовании перемешивающих устройств очищающего и шиберного типов открывает большие перспективы интенсификации гидродинамических и тепловых процессов. В связи с этим проблема установления закономерностей тепловых и гидродинамических процессов, реализуемых в емкостном оборудовании и научное обоснование прогрессивных и эффективных способов их интенсификации при обработке вязких жиросодержащих пищевых продуктов, обладающих свойствами неньютоновской псевдопластичной среды, является одной из наиболее актуальных научно-технических проблем. сформулировать на основе системного анализа и совокупности рабочих гипотез концепцию моделирования емкостного оборудования с перемешивающими устройствами для тепловой и гидродинамической обработки жиросодержащих и других пищевых продуктов, обеспечивающую интенсификацию гидродинамических и тепловых процессов, экономию энергетических ресурсов и сокращение продолжительности обработки продуктов. Научная новизна работы заключается в следующем: - предложены теоретические основы расчетов расходуемой энергии и теплообмена в емкостном оборудовании с перемешивающими устройствами очищающего и шиберного типов, базирующиеся на физическом и математическом моделировании гидродинамических и тепловых процессов;Обоснованы актуальность и сущность научно-технической проблемы развития научных основ интенсификации гидродинамических и тепловых процессов при обработке жиросодержащих пищевых продуктов в емкостном оборудовании с перемешивающими устройствами, а также обоснованы широкомасштабные исследования реологических характеристик жиросодержащих и других вязких пищевых продуктов с псевдопластичными свойствами. В результате разработки данной математической модели получена следующая расчетная формула для расходуемой энергии в емкостном оборудовании с перемешивающими устройствами очищающего типа, и угле установки лопастей менее 90°, с центральными отражательными лопастями при турбулентном режиме: , (6) где - эффективная вязкость, Па·с; ; ; ; . В результате разработки математической модели получены расчетные зависимости, с учетом которых определение коэффициента теплоотдачи в емкостном оборудовании с перемешивающими устройствами очищающего типа при турбулентном режиме движения обрабатываемого продукта осуществляется в следующей последовательности: По формуле (19) рассчитывается градиент скорости сдвига: . При обработке продуктов в таком же оборудовании, но с перемешивающими устройствами шиберного типа, критериальное уравнение теплообмена, с учетом направления теплового потока, имеет вид: , (29) где и - соответственно критерий Нуссельта для емкостного оборудования с перемешивающими устройствами очищающего и шиберного типов; и - соответственно критерий Рейнольдса обобщенный для емкостного оборудования с перемешивающими устройствами очищающего и шиберного типов; - критерий Прандтля обобщенный; lc=?·D/z - расстояние между периферийными кромками лопастей перемешивающего устройства шиберного типа, м; D - внутренний диаметр емкости, м; z - число лопастей перемешивающего устройства; lш=?·d/z - расстояние между периферийными кромками лопастей перемешивающего устройства шиберного типа, м; d - диаметр по периферийным кромкам лопастей шиберного типа, м; ?эф и ?эф. ст. Диссертационная работа посвящена выявлению общих закономерностей протекания гидродинамических и тепловых процессов с использованием физического и математического моделирования, и на их основании - разработке научно-технических положений интенсификации этих процессов при обработке жиросодержащих и других вязких пищевых продуктов с неньютоновскими псевдопластичными свойствами в емкостном оборудовании с перемешивающими устройствами очищающего и шиберного типа с учетом выполненных аналитических методов решения задач и экспериментальных исследований по гидродинамике, теплообмену и реологическим характеристикам жиросодержащих пищевых продуктов.