Scientific Works

ISSN-print: 2073-8730
ISSN-online:
ISO: 26324:2012
Архiви

Експериментальне моделювання теплообміну в апараті з ротаційним шнековим термосифоном

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Ігор Віталійович Безбах
Сергій Володимирович Шишов

Анотація

Представлено результати експериментальних досліджень процесу теплообміну в апараті з ротаційним шнековим термосифоном. Проведено аналіз роботи роторних теплообмінників для термообробки сировини, апаратів на базі теплових труб, що обертаються. Виявлені достоїнства й недоліки обладнання. Пропонується для термообробки харчових рідин використовувати апарати на базі ротаційних термосифонів. З точки зору надійності ці апарати більш ефективні, так як є автономними конструкціями. Поверхня термосифону, що обертається дозволяє реалізувати локальний енергетичний вплив безпосередньо на прикордонний тепловий шар в продукті. Показано, що доцільним є проведення дослідження процесів теплообміну в таких апаратах.


Розроблено експериментальні стенди і методики досліджень. Розроблено експериментальну установку для моделювання руху конденсату всередині конденсатора шнекового ротаційного термосифону. Розроблено експериментальну установку для дослідження процесу теплообміну в системі «термосифон-продукт».


Проведено моделювання внутрішньої і зовнішньої задачі теплообміну для шнекового ротаційного термосифону. Зовнішня задача враховує гідродинаміку і тепломасообмін при обтіканні конденсатора термосифона продуктом, внутрішня задача – гідродинаміку руху конденсату всередині конденсатора. Застосування шнекового конденсатора дає ряд переваг – одночасне перемішування, нагрівання, транспортування продукту. Також, на відміну від розгалуженого конденсатора, в шнековому не відбувається запирання конденсату під дією відцентрової сили. Проведені дослідження по моделюванню гідродинаміки показали, що для шнекового термосифону повернення конденсату в випарник, внутрішній теплообмін буде найбільш ефективним при кутах нахилу конденсатора 37...45 град. Виявлено, що кут нахилу ротаційного термосифону впливає на динаміку розігріву продукту. Чим більше кут нахилу, тим швидше розігрівається продукт. Це пов'язано з ефективним поверненням конденсату і зменшенням термічного опору. Отримані результати будуть використані для розробки методів розрахунку і оптимізації апаратів на базі ротаційних термосифонів.

Ключові слова:
ротаційні термосифони, моделювання, теплообмін

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Безбах, І., & Шишов, С. (2020). Експериментальне моделювання теплообміну в апараті з ротаційним шнековим термосифоном. Scientific Works, 84(1), 67-72. https://doi.org/10.15673/swonaft.v84i1.1872
Розділ
Статьи

Посилання

1. Pereira, R.N., Vicente, A.A. (2010). Environmental impact of novel thermal and non-thermal technologies in food processing. Food Research International, 43(7), 1936–1943.
2. Nevenka Hrovatin, Nives Dolsak, Jelena Zoric (2016). Factors impacting investments in energy efficiency and clean technologies: empirical evidence from Slovenian manufacturing firms. Journal of Cleaner Production, 127, 475–486.
3. Steven Meyers, Bastian Schmitt, Mae Chester-Jones, Barbara Sturm (2016). Energy efficiency, carbon emissions, and measures towards their improvement in the food and beverage sector for six European countries. Energy, 104, 266–283.
4. Jouhara, H., Chauhan, A., Nannou, T., Almahmoud, S., Delpech, B., Wrobel, L. C. (2017). Heat pipe based systems - Advances and applications. Energy, 128, 729-754, https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.04.028.
5. Luanfang Duan, Chonggang Qi, Xiang Ling, Hao Peng (2018). The contact heat transfer between the heating plate and granular materials in rotary heat exchanger under overloaded condition. Results in Physics, 8, 600-609, https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.12.018.
6. Luanfang Duan, Zhengyu Cao, Guihuan Yao, Xiang Ling, Hao Peng (2017). Visual experimental study on residence time of particle in plate rotary heat exchanger. Applied Thermal Engineering, 111, 213-222, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.09.087.
7. Kamal, M. M., Amer, I., & Aboelnasr, M. (2010). Rotating Heat Pipe Performance with Internal Wire Mesh Screens. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Ener-gy, 224(7), 993–1005. https://doi.org/10.1243/09576509JPE962
8. Hamdy Hassan, Souad Harmand (2017). An experimental work on the effect of the radius of rotation on the performance of revolving heat pipe (RVHP). Applied Thermal Engineering, 123, 537-545, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.05.133;
9. Bezbah, I.V., Burdo O. G. (2008). Rotating heat pipes in devices for heat treatment of the food-stuffs. Applied Thermal Engineering, 28(4), 341–343, http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2006.02.021.
10. Burdo, O.H., Bezbakh, I. V., Zykov, O.V., Shyshov S.V. (2018). Doslidzhennya vplyvu rezhymnykh i konstruktyvnykh parametriv pry obrobtsi v”yazkykh ta dyspersnykh produktiv v aparatakh na bazi rotatsiynykh termosyfoniv. Naukovi pratsi Natsional’noho universytetu kharchovykh tekhnolohiy, 24(6), 80-89.
11. Vukalovich, M.P., Rivkin, S.L., Aleksandrov, A.A. (1969). Tablitsy teplofizicheskikh svoystv vody i vodyanogo para. Moskva.
12. Bezbakh, I. V., Shyshov, S. V. (2020). Modelyuvannya protsesiv teploobminu v shnekovomu aparati na bazi rotatsiynoho termosyfonu. Enerhiya. Biznes. Komfort: materialy rehional’noyi naukovo-praktychnoyi kon-ferentsiyi (20 hrudnya 2019 r.). Odesa: ONAKhT, 45-78.

Найчастіше прочитані статті того самого автора (ів)