Управление потоками энергии в низкотемпературных разделительных установках
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
464 5
Ultima descărcare din IBN:
2020-03-09 17:32
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
621.57/.59 (1)
Energie pneumatică, mașini și scule. Refrigerare (46)
SM ISO690:2012
ТРИШИН, Федор; ТРАЧ, Александр; ОРЛОВСКАЯ, Юлия. Управление потоками энергии в низкотемпературных разделительных установках. In: Problemele Energeticii Regionale. 2018, nr. 1(36), pp. 72-86. ISSN 1857-0070.
10.5281/zenodo.1217274
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 1(36) / 2018 / ISSN 1857-0070

Управление потоками энергии в низкотемпературных разделительных установках

Management of Energy Flows in Low-temperature Separation Units

Gestionarea fluxurilor de energie în sistemele de separare la temperaturi scăzute


DOI: 10.5281/zenodo.1217274
CZU: 621.57/.59
Pag. 72-86

Тришин Федор, Трач Александр, Орловская Юлия
 
Одесская Национальная Академия Пищевых технологий
 
Disponibil în IBN: 28 aprilie 2018


Rezumat

Целью работы является обоснование применения преобразователей тепловой энергии в установках сепарирования, а также изучение воздействия ультразвука средней и малой мощности на процессы тепло-и массообмена в установках блочного вымораживания. Исследованы традиционные методы дистилляции. Определены недостатки наиболее распространенных термических методов. Показана их высокая энергоемкость. Обоснованы перспективы опреснительных вымораживающих установок и пути их совершенствования. На основе системного анализа рассмотрены потоки энергии в установке с рециклингом льда. Впервые предложена методика оценки общей энергетическойэффективности на основе гипотезы прямых и «реверсных» потоков энергии. Показано, что  энергоемкость производства 1 кг льда можно снизить с 1,1 МДж (что характерно для традиционных вымораживающих установок) до 0,055МДж. Доказано, что эффективным средством управления потоками энергии при блочном вымораживании является применения ультразвукового поля. Процесс кристаллизации при частотах 20 –60 кГц приводит к снижению пористости блока льда в 3 –3,5 раза. Установлено, что содержание солей в блоке льда под воздействием ультразвука снижается в 2 –3 раза. Определена зависимость кинетики сепарирования блока льда от мощности и частоты ультразвука. Методами теории подобия проведено обобщение полученных экспериментальных данных. Процесс сепарирования был рассмотрен как разновидность процессафильтрования и применен эмпирический подход для расчета константы фильтрования, получены формула описывающие зависимость коэффициента фильтрации от числа Эйлера и зависимость пористости от числа Эйлера, что позволяет проводить конструкторский расчет блочных вымораживающих установок. Установлено, что модифицированное авторами волновое число Эйлера удачно обобщает базы экспериментальных данных. Методами численного моделирования установлено поле температур в блоке в зависимости от егопористости. Результаты моделирования представлены в виде номограммы, которая позволяет определить распределение температур по высоте блока льда в зависимости от величины пористости блока.

The aim of this work is to study the effect of medium and low power ultrasound on the crystallization and separation processes. A thesis about the importance of using thermal energy convertersin separation units has been suggested. The prospects of desalination freezing units and ways of their improvement have been justified. Based on the system analysis, the energy flows in an ice recycling facility have been considered. For the first time, the overall energy efficiency estimation technique based on the hypothesis of direct and reverse energy flows has been proposed. The new results on the effect of ultrasonic fields on the separation and crystallization process have been obtained. It has been proved that the use of ultrasonic field is effective in controlling the energy flows during block freezing. It has been established that thesalt content in the ice block is reduced by 2-3 times. The relationship between the ice block separation kinetics and the power and frequency has been determined. The similarity theory methods have been used to summarize the experimental data obtained. The criterion models have been presented to calculate the block porosity and the filtration rate. It has been established that the Euler wavenumber modified by the authors successfully generalizes the databases of the experimental findings. Using the numerical simulation methods, the thermal field in the block which depends on its porosity has been established. The results of the simulation have been presented in the form of a nomogram.

Scopul lucrării este de a fundamenta utilizarea convertizoarelor de energie termică în unitățile de separare, precum și de a studia efectul ultrasunetelor de medie și joasă putere asupra proceselor de transfer de căldură și masă în unitățile de înghețare a blocurilor.Sunt determinate dezavantajele celor mai utilizate metode termice. Sunt argumentate perspectivele instalațiilor de desalinizăre în baza înghețării și modalitățile de îmbunătățire a acestora.Pe baza analizei sistemice sunt luate în considerare debitele de energie într-o instalație de reciclare a gheții.Pentru prima dată, a fost propusă o metodologie de estimare a eficienței energetice globale pe baza ipotezei fluxurilor energetice directe și "inverse".S-ademonstrat că intensitatea energetică a producției unui 1 kg de gheață poate fi redusă de la 1,1 MJ (ceea ce este tipic pentru instalațiile de congelare tradiționale) până la 0,055 MJ, iar utilizarea unui câmp ultrasonic este un mijloc eficient de control al fluxurilor de energie în timpul inghețării în bloc. Procesul de cristalizare lafrecvențe de 20-60 kHz conduce la o scădere a porozității blocului de gheață de 3 până la 3,5 ori.Se constată că conținutul de sare din blocul de gheață sub influența ultrasunetelor este redus de 2-3 ori. Se determină dependența cineticii de separare a blocului de gheață de puterea și frecvența ultrasunetelor. Metodele numerice de simulare stabilesc câmpul de temperatură din bloc, în funcție de porozitatea acestuia. Rezultatele simulării sunt prezentate sub forma unei nomograme, care permite determinarea distribuției temperaturii peste înălțimea blocului de gheață, în funcție de porozitatea blocului.

Cuvinte-cheie
моделирование, пористость, концентрация, Температура,

кристаллизация, теплопередача.