авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ СВЧ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ МОЛОКА НА

-- [ Страница 2 ] --

Публикации. Результаты теоретических и экспериментальных исследований отражены в 12 печатных работах, в том числе 4 ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК и в монографии «Обеззараживание молока в электромагнитном поле сверхвысокой частоты», объемом 11,5 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 198 страницах и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы, включающего 125 наименований и приложений. В диссертационной работе содержатся 52 рисунка и 30 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, выделен объект исследований, а также приведены основные положения, выносимые на защиту. Основываясь на существующий способ воздействия, нами предлагается альтернативный метод обеззараживания молока в электрическом поле высокой напряженности сверхвысокочастотного диапазона.

В первой главе «Обзор существующих способов и технических средств для обеззараживания жидкости с использованием электрофизических факторов» проведен анализ ресурсов и объемов перерабатываемого сырья, анализ установок для тепловой обработки молока, определены задачи исследований. Системный анализ литературных источников в области разработки технологического оборудования для обработки жидких продуктов, таких авторов, как: Бредихин С.А., Кавецкий Г.Д., Ковалев Ю.А., Карташов Л.П., Крусь Г.И., Курочкин А.А., Плаксин Ю.М. и др., а также в области электротехнологии - Бородин И.Ф., Башилов А.М., Воробьев В.А., Гинзбург А.С., Кириллов Н.К., Корчагин Ю.В., Кудрявцев И.Ф., Рогов И.А., Стребков Д.С., Нетушил А.В., Лыкова А.В., Лямцов А.К., Новикова Г.В., Пчельников Ю.Н., Цугленок Н.В. и других, позволил усовершенствовать процесс обеззараживания молока, разработать конструктивное исполнение и выявить эффективную модель установки.

Во второй главе «Теоретическое обоснование параметров установки для СВЧ обеззараживания молока» приведены:

- результаты теоретического обоснования процесса обеззараживания молока воздействием электрического поля высокой напряженности СВЧ диапазона в линии пастеризационно-охладительной установки;

- алгоритм согласования конструктивно-технологических параметров с программным решением;

- описание особенностей разработанной и изготовленной двухмодульной установки для СВЧ обеззараживания молока;

- обоснование конструктивных параметров цилиндрических резонаторов, обеспечивающих высокую напряженность электрического поля СВЧ диапазона, позволяющую добиться равенства между поглощаемой и отдаваемой (за счет теплопередачи и теплового излучения) энергии микроорганизмами.

На рис.1 представлена схема технологического процесса СВЧ обеззараживания молока в двухмодульной установке.

Оценка поглощающей способности образца-молока, объемом 100 см3 и потери энергии за счет теплопередачи окружающему воздуху и теплового излучения показывает, что суммарные потери энергии на много меньше подводимой к образцу СВЧ энергии (рис. 2). Но, в электрическом поле при напряженности 150…300 В/см, не происходит губительный нагрев одиночных микроорганизмов [патент № 2161505]. Для обеспечения существенного нагрева микроорганизмов в электрическом поле СВЧ диапазона необходимо повысить его напряженность, в соответствии формулой 3 (на рис. 4), не менее чем в десять раз. Такая напряженность электрического поля для микроорганизмов позволяет добиться примерного равенства между поглощаемой и отдаваемой за счет теплопередачи и теплового излучения энергии, т.е. в таком электрическом поле становится возможным сильный нагрев микроорганизмов. Это возможно только при напряженности электрического поля в пределах 4…14 кВ/см, если превышение температуры в молоке составляет 0,5…4 оС (рис. 3).



Рисунок 4 – Алгоритм согласования конструктивно-технологических параметров установки для СВЧ обеззараживания молока

Согласование основных конструктивно-технологических параметров установки для сверхвысокочастотного обеззараживания молока осуществляли с помощью разработанного алгоритма с программным решением (рис. 4).

Методика согласования следующая:

1. Вычисляем коэффициент затухания и глубину проникновения электромагнитного излучения (ЭМИ), зная диэлектрические параметры молока и длину волны, позволяющую определить внутренний радиус диэлектрического молокопровода и вычислить объем нагреваемого образца в резонаторе.

2. Определяем объемную плотность мощности потерь СВЧ энергии в образце-молоке при разной напряженности электрического поля.

3. Оцениваем потери энергии за счет теплопередачи с поверхности образца- молока и теплового излучения.

4. Вычисляем поглощаемую мощность микроорганизмом при разных напряженностях электрического поля (с учетом размера микроорганизма, представляющего собой куб, размер стороны которого равен 10-4 см).

5. Вычисляем теряемую мощность микроорганизмом за счет теплопередачи молекулам воздуха при определенном превышении температуры нагрева.

6. Вычисляем напряженность электрического поля, при которой происходит выравнивание поглощенной мощности микроорганизмом и теряемой за счет теплопередачи с его поверхности. Для надежной работы СВЧ установки напряженность электрического поля должна быть меньше половины пороговой напряженности воздуха, т.е. меньше 15 кВ/см. С целью обеспечения такой напряженности электрического поля, следует проектировать резонатор с определенной добротностью и малым объемом.

7. Вычисляем объем резонатора, при известной его добротности и высокой напряженности электрического поля. Геометрические размеры проектируемого цилиндрического резонатора следует согласовать с длиной волны, т.е. длина цилиндра должна быть равной кратности четверть длины волны. С другой стороны объем резонатора является критерием для размещения в нем определенной длины диэлектрического молокопровода.





8. Проектируем двухмодульную СВЧ установку из четырех генераторов с резонаторами малой емкости, в каждом из которых молоко нагревается на 4°С, при напряженности электрического поля 14 кВ/см. При этом удельная мощность генератора составляет 8 Вт/г, потребляемая мощность установки 4,8 кВт. С учетом продолжительности перекачивания молока с одного модуля на другой, вычисляем реальную производительность СВЧ установки.

Выбираем генератор, имеющий высокий КПД (0,7…0,9), высокую выходную мощность в непрерывном режиме (0,8 кВт), простую и надежную конструкцию, большой срок службы (2…5 тыс. ч.) и эффективно работающий при переменной нагрузке.

Используя формулы, представленные Гинзбургом А.С. и Соколовым В.Ф. в книге Рубцова П.А., предложены выражения 2 и 9, позволяющие оценить влияние превышения температуры эндогенного нагрева на степень снижения ОМЧ в молоке. Эти выражения предназначены для согласования технологических параметров установки, таких как: производительность установки (Q), объем загрузки резонатора (V1) и скорость эндогенного нагрева молока (Т/) с физико-механическими (плотностью , теплоемкостью c) и электрическими параметрами молока (диэлектрической проницаемостью и тангенсом угла диэлектрических потерь tg), для снижения бактериальной обсемененности.

(9)

Проектируемая электродинамическая система СВЧ установки, т.е. рабочая камера, в которой происходит воздействие электромагнитного поля на молоко – резонаторная. В качестве объемного резонатора использовали замкнутый с обоих концов волновод с круглым поперечным сечением, длиной равной целому числу полуволн. Основные задачи при расчете и конструировании рабочих камер сводятся к согласованию рабочей полосы частот резонатора и генератора и обеспечению равномерного нагреве молока. Объем камер должен быть достаточно большим, для обработки значительного количества молока и полного использования мощности СВЧ генератора. Исследования показывают, что если резонатор максимально заполнить молоком, имеющим высокое значение диэлектрической проницаемости (60…64) и тангенс угла диэлектрических потерь (0,16…0,22), то резко падает нагруженная добротность резонатора и согласовать ввод энергии, обеспечивающей полную передачу СВЧ энергии от генератора в объем молока, проще. Для материала круглого поперечного сечения (молоко в радиопрозрачном молокопроводе), где диаметр поперечного сечения соизмерим с рабочей длиной волны (более 0,1 = 1,224 см), особенно когда диэлектрическая проницаемость молока велика, нагрев по сечению может быть неравномерным. Поэтому молокопровод рекомендуется располагать спирально вдоль боковой поверхности резонатора.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.