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 |

Повышение эффективности электрокопчения За счёт использования поля коронного

-- [ Страница 2 ] --

Рисунок 2 – Схема модернизированной установки электрокопчения:

а) – схема модернизированной установки; б) – картина осаждение частиц дыма в зависимости от их размера и высоты коптильной камеры

Методика расчета длины дополнительного электрода

Из теории электрогазоочистки известно аналитическое выражение расчета эффективности очистки дымовоздушной смеси (формула Дейча):

, (2)

l– активная длина электрокоптильной камеры, м; d– межэлектродное расстояние, м; W– скорость дрейфа заряженных частиц, м/с; u– скорость воздушного потока, м/с.

Скорость дрейфа осаждаемых частиц в электрокоптилке определяется по известному выражению:

(3)

где 0 – электрическая постоянная; – коэффициент, учитывающий диэлектрические свойства частиц, – относительная диэлектрическая проницаемость частиц коптильного дыма; E – напряжённость электрического поля; – коэффициент динамической вязкости воздушной среды; r – радиус частицы;

Согласно теории известно, что в начальный период осаждаются наиболее крупные частицы, т.к. скорость дрейфа частиц W прямо пропорциональна размеру частиц r.

Разрешив уравнение (2) относительно l получим аналитическое выражение для расчета длины дополнительного электрода Lдоп, который обеспечивает улавливание крупных частиц дымовоздушной смеси с заданной эффективностью

(4)

где Lдоп - длина дополнительного электрода, обеспечивающая очистку дымовоздушной смеси от крупных частиц с заданной эффективностью.

Задаваясь требуемыми значениями , r на основании (4) можно рассчитать длину Lдоп.

Выбранная геометрия расположения игольчатых электродов позволяет в дальнейшем рассматривать электрическое поле в межэлектродном промежутке как квазиоднородное в поперечном сечении, но по высоте электрокоптильной камеры (в зависимости от текущего значения d) изменение напряженности электрического поля определяется углом (рисунок 2а), что обеспечивает равномерное осаждение мелкодисперсной части аэрозоля дымовоздушной смеси на поверхности продукта обработки.

Согласно рисунку 2а текущее значение d можно определить по выражению:

(5)

Значение d зависит от угла и длины l, т.е.

(6)

Средняя напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве в поперечном сечении может быть определена по формуле:

(7)

Аналитическое выражение для зависимости напряженности электрического поля E от l и :

(8)

Таким образом, с помощью выражения (8) можно рассчитать напряженность поля для двух вариантов:

  1. при ;
  2. при .

На рисунке 3 представлены графики зависимости эффективности осаждения частиц от их размера r и скорости движения потока дымокоптильной смеси u по высоте коптильной камеры, полученные расчётным путём.

Расчеты выполнялись при U=26 кВ, межэлектродном расстоянии d=8 см. и длине коронирующей системы l=43 см.

 Зависимость эффективности-25
Рисунок 3 - Зависимость эффективности осаждения частиц от их размера r и скорости движения потока дымокоптильной смеси u по высоте коптильной камеры


Анализ графиков (рисунок 3) показывает, что частицы размером r 1 мкм при скорости движения дымокоптильной смеси u = 0,002 м/с практически с эффективностью 100% осаждаются на дополнительном электроде. При увеличении скорости движения дымовоздушной смеси, на примере частиц r 0,08 мкм, количество частиц осаждаемых на поверхности продукта копчения увеличивается. Наибольшее количество частиц данного размера осаждаются на поверхности продукта копчения при скорости u = 0,002 м/с.

На рисунке 4 представлены расчётные диаграммы зависимости осаждения частиц дымокоптильной смеси на дополнительном электроде (Lдоп= 0,05 м) и на поверхности продукта копчения от размера частиц r.

Рисунок 4- Зависимость количества осажденных частиц дымовоздушной смеси (в %) на дополнительном электроде и поверхности продукта копчения от размера частиц r (r = 0,2 мкм, r = 0,12 мкм, r = 0,07 мкм)

Анализ диаграмм (рисунок 4) показывает, что на дополнительном электроде осаждается до 70% частиц размером r = 0,2 мкм и более, 51,4% частиц размером r = 0,12 мкм и только 34,4% частиц размером r = 0,07 мкм.

Оценка равномерности осаждения для данных частиц на поверхности продукта копчения выполнялась с помощью коэффициента вариации

, (9)

где V - коэффициент вариации, - среднее квадратичное отклонение, X - средняя величина числа частиц осаждаемых на поверхности продукта копчения (в %).

Расчет коэффициента вариации показал, что для частиц размером r = 0,2мкм (диаграмма 4а) он равен 57,16%, для частиц r = 0,12 мкм (диаграмма 4б) – 28,92% и для частиц r = 0,07 мкм (диаграмма 4в) – 12,85%.

Таким образом, использование экспериментальной установки (коронирующие электроды расположены под углом к продукту копчения и дополнительный осадительный электрод для предварительной очистки дымокоптильной смеси от крупных частиц) позволяет осуществлять эффективную предварительную очистку дымовоздушной смеси от крупных частиц и равномерно осаждать мелкодисперсную часть аэрозоля по продукту копчения, что обеспечивает повышение качества копчения.

В третьей главе представлены программы, методики и результаты экспериментальных исследований, выпускаемой промышленностью установки УЭК-1 и опытной установки в лабораторных и производственных условиях.

Предусматривая в установке дополнительный осадительный электрод, для обеспечения предварительной очистки дымовоздушной смеси, необходимо изменить режим работы электрокоптилки, предусмотренный УЭК-1 и изменить систему коронирующих электродов для обеспечения равномерного распределения мелкодисперсных частиц по продукту копчения, повышая качество продукта за счет равномерного осаждения частиц коптильного дыма на продукте.

Для определения основных параметров, обеспечивающих более рациональное протекания процессов в аппарате электрокопчения, воспользуемся основным техническим параметром установок ЭИТ – вольтамперными характеристиками (ВАХ). Вольтамперные характеристики установок ЭИТ позволяют: выявить необходимость стабилизации напряжения питающей сети; дать оценку эффективности коронирующих электродов предлагаемых вариантов создания переменной напряженности Е по длине продукта копчения – путем изменения числа коронирующих электродов или изменением угла наклона коронирующей системы экспериментальной установки, рассчитать мощность коронного разряда. С учетом выше изложенного, методика выбора эффективного метода очистки дыма от крупных частиц и равномерного распределения мелкодисперсной фазы по продукту копчения включает следующие этапы:

  1. Исследование характеристик источника высокого напряжения УЭК-1: ВАХ установки; зависимость выходного направления ИВН uвых от напряжения сети uс, т.е. uвых=(uс); зависимость выходного напряжения от тока нагрузки (внешняя характеристика) uвых=(I);
  2. Исследование ВАХ в зависимости от количества иголок на коронирующем электроде, ВАХ=(n);
  3. Исследование ВАХ в зависимости от угла наклона коронирующих электродов ВАХ=();
  4. Исследование зависимости качества электрокопчения от режима работы модернизированной установки.
Для проведения исследований был разработан экспериментальный стенд, включающий в себя установку УЭК-1 3, опытный образец модернизированной электрокоптилки 4 с коронирующей системой электродов, позволяющей изменять угол наклона от 0 до 300. Общий вид и схема экспериментального стенда представлены на рисунке 5.   Общий вид и схема-31
Рисунок 5 – Общий вид и схема экспериментального стенда: 1 – ИВН типа ПВС-60/10; 2- киловольтметр С-196; 3 – установка электрокопчения типа УЭК-1; 4 – опытный образец установки электрокопчения; 5 – миллиамперметр М890С+

Эксперименты проводились при следующих внешних условиях: относительная влажность 60-70 %; температура воздуха 19°С ± 2°С; относительная плотность воздуха 0,98.

Электрической схемой установки УЭК-1 предусмотрено четыре режима работы ИВН. Результаты исследований характеристик источника высокого напряжения УЭК-1 представлены на рисунке 6 (зависимость выходного напряжения ИВН от режима работы).

Рисунок 6 – Зависимость выходного напряжения установки УЭК-1 от
режима работы

Анализ графика на рисунке 6 показывает, что при переходе с 1-го режима работы установки на 2-й режим выходное напряжение возрастает на 22,23%, то есть с 21,25 кВ до 26 кВ на холостом ходу. При переключении на третий режим работы, выходное напряжение возрастает до 26,5 кВ, т.е. практически не меняется. На четвертом режиме выходное напряжение изменение незначительно и находится на уровне 26,5 кВ. В связи с этим в дальнейших исследованиях рассматривались только первые три режима.

Для определения влияния колебания напряжения сети на выходное напряжение ИВН установки УЭК-1 без нагрузки uвых=(uс) был проведен эксперимент, результаты которого показаны на рисунке 7. Анализ полученных данных (рисунок 7) показывает, что изменение напряжения сети с 180 до 240 В приводит к изменению выходного напряжения ИВН с 19 до 22,25 В на первом режиме, с 23,25 до 27 В на втором режиме и с 24 до 27 В на третьем режиме. Таким образом, при колебании напряжении сети в пределах 220±5% выходное напряжение сети изменяется в пределах не более ±2,9% при первом режиме и не более чем 3,8% при втором и третьем режимах. При изменении напряжения питающей сети в пределах ±5%, предусмотренных ГОСТ 13109-97, стабилизация напряжения сети не требуется, а для проведения дальнейших исследований в работе использовался третий режим источника высокого напряжения.

  Зависимость выходного-32
Рисунок 7 – Зависимость выходного напряжения от напряжения сети без нагрузки

На рисунке 8 представлена графическая зависимость изменения напряжения на выходе ИВН от тока нагрузки, (так называемая внешняя характеристика источника).

  Зависимость выходного-33

Рисунок 8 – Зависимость выходного напряжения ИВН от тока нагрузки Анализ внешней характеристики показывает, что при изменении нагрузки от номинального значения 1mА до 1,27mА напряжение на выходе источника высокого напряжения меняется не значительно, то есть влияние на процесс электрокопчения будет минимальным.




С целью получения более равномерного распределения частиц коптильного дыма на поверхности продукта копчения в работе были рассмотрены 2 варианта получения электрических полей с переменной напряжённостью по высоте коптильной камеры. На рисунке 9 представлен первый вариант получения электрического поля переменной напряжённости за счёт изменения количества иголок на коронирующих электродах. ВАХ характеристики для данного варианта представлены на рисунке 10.

 а) б) в) Варианты-34
а) б) в)
Рисунок 9 - Варианты расположения и количества коронирующих электродов: а)100% иголок; б)80% иголок; в)70% иголок Анализ зависимостей на рисунке 10 показывает, что при уменьшении количества иголок на коронирующих электродах снижается величина пробивного напряжения, ВАХ идут более круче. Снижения пробивного напряжения можно объяснить тем, что при уменьшении количества иголок ослабевает эффект взаимного экранирования иголок, что приводит к увеличению тока короны и, в конечном итоге, к более раннему электрическому пробою.
 Вольтамперные-35
Рисунок 10 - Вольтамперные характеристики установки в зависимости от количества коронирующих иголок

Во втором варианте для получения электрического поля с переменной напряжённостью по высоте коптильной камеры, коронирующие электроды располагались под углом к вертикальной оси (рисунок 2). ВАХ для коптильной камеры при расположении коронирующих электродов под уголом и представлены на рисунке 11.


Рисунок 11 - Вольтамперные характеристики при расположении электродов под углом (1) и (2)

Рисунок 11- Вольтамперные характеристики установки в зависимости от угла наклона коронирующей системы

Анализ ВАХ, представленных на рисунке 11, показывает, что при увеличении угла наклона коронирующей системы, ток короны уменьшается. Так, например, при напряжении 25 кВ, ток короны уменьшается в 2 раза при увеличении угла наклона коронирующей системы =30. На основании полученных результатов было принято решение – в опытной коптильной установке предусмотреть изменение угла наклона к вертикальной оси коронирующих электродов. Все дальнейшие эксперименты, связанные с определением режима работы, проводились на опытной установке с отклонением коронирующих электродов от вертикали на 30.

На рисунке 12 представлена диаграмма рекомендуемого режима для копчения рыбы на установке УЭК-1. Из диаграммы видно, что в начале в течение 10 минут идет генерация дыма и заполнение коптильной камеры, затем включается режим электрокопчения на 1 минуту, частицы дыма осаждаются на рыбе, далее пауза в работе электрокопчения, заполнение коптильной камеры дымокоптильной смесью в течение 2-х минут и цикл повторяется.

На рисунке13 представлена диаграмма рекомендуемого режима для копчения рыбы на опытной установке. Из диаграммы видно, что в начале в течение 10 минут идет разогрев дымогенератора и далее в течение 12 минут включается режим электрокопчения с генерацией коптильного дыма.

  Режим копчения рыбы (скумбрия)-41

Рисунок 12 – Режим копчения рыбы (скумбрия) на установке УЭК-1

  Режим копчения рыбы (скумбрия)-42

Рисунок 13 – Режим копчения рыбы (скумбрия) на опытной установке

Таким образом, установка УЭК-1 работает в повторно кратковременном режиме, время копчения составляет 46 минут(12 циклов).

В экспериментальной установке время заполнения коптильной камеры (пауза) отсутствует, так как равномерное осаждение частиц коптильного дыма по продукту копчения обеспечено разработанной системой коронирующих электродов, а очистка дыма от крупных частиц происходит за счет установленного дополнительного осадительного электрода, работающего при непрерывном движении частиц коптильного дыма.

Следовательно, время копчения на экспериментальной установке составляет 10 минут разогрева дымогенератора и 12 минут копчения, т.е.22 минуты.

На рисунке 14 показан внешний вид копчёной рыбы полученной на УЭК-1(а) и на опытной установке (б), из которых видно, что при копчении на экспериментальной установке продукт копчения имеет равномерный золотистый оттенок без затемнений, образующихся при осаждении крупных частиц.

 а) б) Внешний вид рыбы-44  а) б) Внешний вид рыбы-45
а) б)


Pages:     | 1 || 3 |
 

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.