Теплофізичні аспекти холодильного зберігання плодоовочевої продукції в умовах жаркого клімату

Размещено на http://www.allbest.ru

ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ХОЛОДУ

Спеціальність 05.04.03 - Холодильна та кріогенна техніка,

системи кондиціювання

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Теплофізичні аспекти холодильного зберігання плодоовочевої продукції в умовах жаркого клімату

Аль-Ахрас Гассан Халед Мохаммед

Одеса - 1999

Автореферат є рукопис.

Робота виконана на кафедрі механіки і кондиціювання повітря Одеської

державної академії холоду Міністерства Освіти України та в Науково-дослідному та конструкторсько-технологічному інституті холодильної техніки і технології “Агрохолод”

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Кирилов Володимир Харитонович,

Одеська державна академія холоду,

завідувач кафедри механіки

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Притула Валерій Васильович,

Одеська державна академія холоду,

завідувач кафедри тепломасообміну, проректор

кандидат технічних наук, ст. науковий співробітник

Дідик Наталя Миколаївна,

Інженерно-технологічний інститут “Біотехніка” УААН

Провідна організація: Одеська державна академія харчових технологій

ім. М. В. Ломоносова. Міністерство Освіти України, м. Одеса.

Захист відбудеться " 29 " вересня 1999 року о 11 год. 00 хв. на засіданні

Спеціалізованої Ради Д41.087.01 при Одеській державній академії холоду за адресою: 270026, м. Одеса, вул. Дворянська, 1/3.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеської державної академії холоду.

Автореферат розісланий " 28 " серпня 1999 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

д.т.н., професор Нікульшин Р. К.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність. Накопичений досвід у створенні, проектуванні та розвитку холодильного господарства в галузі зберігання соковитої рослинної сировини в умовах помірного клімату не можна безпосередньо переносити на створення технологій бережливого зберігання в країнах, що розвиваються. Крім економічних обставин, тут необхідно враховувати ще й специфіку кліматичних зон, кожна з яких потребує особливого підходу до проектування плодоовочесховищ.

В умовах жаркого клімату мають місце великий приплив тепла і значні коливання температури та відносної вологості повітря в камерах зберігання, що необхідно враховувати, проектуючи, будуючи та експлуатуючи плодоовочесховища, а також під час створення програмних режимів роботи холодильного обладнання для забезпечення мінімуму природних втрат рослинної сировини.

Тому створення ефективних технологій, з точки зору економії енергії, води та капітальних витрат на побудову сховищ, це одна з актуальних задач економічного відродження країн на шляху розвитку, для більшості яких не мале місце в експорті займають овочі та фрукти, збирання врожаю яких ведеться цілий рік.

Аналіз літературних джерел, присвячених холодильному зберіганню рослинної сировини, приводить до висновку про те, що існуючі технології холодильного зберігання плодів та овочів здебільшого не забезпечують необхідних умов у штабелі продукції для тривалого зберігання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках науково-дослідної та дослідно-конструкторської програми на 1992 - 1998 роки “Створення економічно ефективного обладнання та холодильних технологій обробки і зберігання рослинної сировини в місцях вирощування врожаю” (постанова колегії Мінсільгосппроду України № К-4/2 от 12.12.91); договору на створення (передачу) науково - технічної продукції між Головним управлінням координації, освоєння НТП та інформатики Мінсільгосппроду України та НДКТІХТТ “Агрохолод” “Розробити та впровадити економіко-математичні моделі раціонального використання холодильних підприємств для плодоовочевої продукції” на 1995 - 1998 рр.

Мета і задачі роботи. Мета роботи: на основі теплофізичних досліджень процесів тепломасообміну в штабелі продукції з кондиційованою вентиляцією повітряним потоком створити бережливу технолоґію холодильного зберігання соковитої рослинної сировини з урахуванням зовнішніх теплоприпливів з довкілля. Для досягнення цієї мети поставлені та розв'язані такі задачі:

- досліджено процеси тепломасообміну та формування температурно-вологісних полів у штабелі з овочами чи фруктами при активній вентиляції;

- установлено оптимальні режими холодильного зберігання плодоовочевої продукції;

- установлений взаємозв'язок між параметрами повітря довкілля, в камері, штабелі та режимом роботи системи охолодження;

- проведений тепловий розрахунок і досліджена теплостійкість огороджуючих конструкцій плодоовочесховищ;

- проведена оптимізація режимів роботи холодильної установки при холодильному зберіганні плодів та овочів в умовах жаркого клімату.

Основні наукові положення, що захищаються в роботі:

1. Визначення оптимальних режимів зберігання рослинної сировини при активному вентилюванні повинне базуватися на математичній моделі тепловологісних процесів в насипу продукції, причому оптимальні значення для швидкості і парціального тиску пари вентиляційного повітря визначаються з умов відсутності зони відпотівання у верхній частині штабеля, а опти-мальне управління режимами роботи, холодильною установкою повинне здійснюватись на основі законів динамічної оптимізації регулювання про-цесів тепло- масообміну, які відбуваються як у огороджуючих конструкціях, так і в штабелі продукції і в холодильній системі. холодильне зберігання охолодження продукція

Наукову новизну дослідження складають:

методика і результати моделювання процесів тепломасообміну в штабелі рослинної продукції при холодильному зберіганні;

наукове обгрунтування оптимальних режимів зберігання;

методика та результати дослідження теплопередачі через огороджуючі

конструкції камери зберігання;

методика і результати дослідження процесів теплопередачі в основних елементах камерної системи охолодження при активній вентиляції штабеля продукції;

методика динамічної оптимізації холодильної системи.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що на основі теплофізичних досліджень розроблено науково обґрунтовану методику ефективної технології холодильного зберігання плодоовочевої продукції в умовах жаркого клімату.

Достовірність наукових результатів та наукових положень підтверджується узгодженістю одержаних даних з інформацією про експериментальні дослідження, про природні втрати рослинної продукції внаслідок холодильного зберігання та витрати електроенергії, наведені в нормативній та науково-тех-нічній літературі.

Особистий внесок дисертанта. Дисертація виконана самостійно з використанням консультацій наукового керівника. В опублікованих роботах у співавторстві дисертанту належать окремі теоретичні розробки, постановки задач, складання програм та проведення розрахунків на ЕОМ, аналіз результатів досліджень та розробка методології динамічної оптимізації холодильних систем.

Апробація роботи. Основні результати роботи доповідались: на 60-й навчально-методичній та науково-технічній конференції “Теорія і практика вузівської науки” (Одеса, 1995); на щорічних наукових конференціях професорсько-викладацького складу та наукових співробітників ОДАХ в період 1996-1998 р.; на 1-ій Міжнародній науково-практичній конференції “Технічний університет” (Одеса, 1996); 1997 International Compressor Technique Conference (China, 1997); 1998 International Refrigeration Conference (Purdue USA, 1998).

Публікації. За темою дисертації опубліковані 4 статті.

Структура та обсяг дисертації: робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літературних джерел та додатку. Основний текст складається з 149 сторінок машинописного тексту, 38 рисунків, 20 таблиць. Бібліографія включає 158 назв.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступній частині роботи розглянуто:

- кліматичні та соціально-економічні умови Йорданії;

- особливості зберігання окремих плодів, що вирощуються в Йорданії;

короткий огляд літературних джерел щодо холодильного зберігання плодоовочевої продукції.

На основі виконаного аналізу теоретичних і експериментальних робіт зроблено висновки та сформульовано основні задачі дослідження.

Розділ 1 присвячений теоретичному дослідженню процесів тепло- та масообміну при зберіганні плодоовочевої продукції та визначенню оптимальних режимів зберігання. Однорідність і стабільність тепловологісних умов у штабелі рослинної продукції - необхідна умова її тривалого зберігання. Неминуча нерівномірність і нестабільність тепловологісних полів за рахунок зовнішніх теплоприпливів через огородження камери зберігання не можуть бути кількісно оцінені без теоретичного опису тепловологісних полів у масі продукції при активній її вентиляції холодним повітрям. Математичний опис процесів тепло- та масообміну в насипу продукції з урахуванням зони відпотівання зображається наступною системою диференційних рівнянь:

l₀ + r_н q_o exp (b_s t_s ) = a F_н ( t_s - t_г) + b_р e_f r F_н ( p"- p ), ( 1 )

e c_р r_гV = a F ( t_s - t_г ) , ( p"- p ) . ( 2 )

Граничні умови на вході та виході зі штабеля мають вигляд:

на вході - при x = 0: tг = tо , , p = po ; ( 3 )

на виході - при x = h: , ( 4 )

тут ah - коефіцієнт, моделюючий тепловіддачу при змішуванні теплого потоку повітря, що виходить зі штабеля з холодним повітрям камери зберігання.

Коефіцієнти теплопровідності l0 та тепловіддачі a для насипу сировини визначаються відповідно до формул Зенера-Бауера і Гнелинського, що експериментально встановлені для щільно упакованого сферичного шару з рухливим газом.

В умовах зберігання рослинної сировини візьмемо лінійні апроксимації:

p" = m_p + n_p t_s , exp( b_st_s ) = 1 + b_s t_s ( 5 )

Після нескладних перетворень (1 ) - ( 5 ) для розподілу температури повітря по висоті штабеля одержимо наступне диференційне рівняння (у безрозмірній формі):

( 6 )

із сингулярним збуренням ( g << 1 ).

Побудовано асимптотичний розв'язок даного рівняння. І розподіл тепловологісних полів по висоті насипу зобразимо такими залежностями:

tг (x) = t* + , ts (x) = t* + , ( 7 )

p (x) = p* + ( 8 )

Результати розрахунку відносної вологості та температури сировини по висоті штабеля ( h = 5м ) наведені на рис.1 (V = 0,034 м/с) і на рис.2 ( j0 = 0,97).

Отриманий розподіл (7) - (8) дозволяє розрахувати оптимальні режими зберігання, при яких природні втрати продукції мають мінімальні значення для заданої температури, відносної вологості та рухливості повітря на вході в штабель. Кількість вологи, що випаровується, згідно з рівнянням (2) визначається за формулою:

G = , ( 9 )

а відносна усушка дається відношенням G до первинної кількості продукції

n = = , % . ( 10 )

Вважається, що оптимальні режими холодильного зберігання забезпечуються наступними значеннями параметрів, що характеризують тепловологісний стан кондиційованого повітря:

температура повітря на вході в штабель t0 = t* ;

перепад температури по висоті штабеля Dt г = t (h) - t0 = 0,5 0С ; ( 11 )

відносна вологість повітря на виході зі штабеля j (h) = 96%.

Остання умова забезпечує відсутність конденсації вологи в зоні відпотівання. В результаті задача визначення оптимальних режимів зберігання зводиться до розв'язання системи рівнянь ТМО (1)-(2), для яких потрібно зігнорувати зону відпотівання (тобто покласти l0=0) при відомих умовах на виході зі штабеля (х = h):

t_г(h) = t₀ + 0.5, j(h) = 0.96 ( p(h) = 606,2 Па ) ( 12 )

Необхідно визначити відносну вологість та швидкість повітря на вході в штабель.

Дана задача - це зворотна крайова задача. З розв'язку рівнянь (1)-(2) при l0=0 (рис. 2), враховуючи умови (12), знаходимо

tг () =+ t* = 0,5, ( 13 )

p () = + ( mp + npt* ) = 606,21

чи, виключивши р0 з ( 13 ) , маємо рівняння відносно швидкості повітря V

, ( 14 )

тут величини р1, р2, l1, l2, b, h - відомі функції V.

Активне вентилювання насипу продукції забезпечує найсприятливіші умови для тривалого її зберігання. Тим часом більшість діючих тепер холодильних камер плодоовочесховищ устатковані підвісними чи постаментними повітроохолоджувачами. Через великий аеродинамічний опір штабельних еле-ментів (пакети ящиків, контейнери) повітророзподіл в штабелі проходить в основному за рахунок просвітів між елементами, а при нераціональному штабелюванні для певної частини штабеля вимушене вентилювання взагалі відсутнє. В такому випадку тепло- та вологовідведення від елементів сировини виходить в основному природною конвекцією. Це ж має місце також і тоді, коли використовуються вентилятори системи охолодження.

Швидкість природної конвекції для щільно упакованого шару, як відомо, визначається за законом Дарсі

, ( 15 )

де k = k (V) - коефіцієнт проникливості, а щільність повітря дорівнює

, ( 16 )

та = , = . ( 17 )

В результаті ( 15 ), з використанням формули Ергуна для коефіцієнта проникливості, приводиться до квадратного рівняння відносно швидкості конвекції, звідки

V = . ( 18 )

У виразі ( 18 ) коефіцієнт а0 залежить від середніх значень температури повітря та парціального тиску пари , тому швидкість конвекції V потрібно визначати спільно з рівняннями ТМО (1)-(2). Ця задача вирішується методом ітерацій.

Отримані результати дозволяють оцінити зміну температури сировини по висоті штабеля в тих його областях, де відсутнє примусове вентилювання.

У розділі 2 проведений тепловий розрахунок і теплостійкість огороджуючих конструкцій модуля плодоовочесховища. Для підтримки оптимальних режимів зберігання рослинної продукції необхідно, щоб всі теплоприпливи відводились холодильним камерним обладнанням. А товщина теплоізоляційного шару огороджень повинна оцінюватися економічною доцільністю використання шару термоізоляції з відповідним термічним опором.

Економічно доцільний опір теплопередачі огороджуючої конструкції визначається зазвичай, виходячи з умови забезпечення найменших приведених витрат ПВ, $ / м3, які визначаються за формулою:

ПВ = СД + = СД + ( 19 )

З умови мінімуму ПВ = П ( dиз ) ( ) одержано наступне значення товщини термоізоляції :

( 20 )

Проведений розрахунок економічно доцільної товщини теплоізоляції для огороджень холодильного модуля в умовах жаркого клімату Йорданії.

Встановлено, що огороджуючі конструкції холодильного модуля мають добрі теплозахисні властивості. Досліджується теплостійкість розглянутих огороджуючих конструкцій. Розрахунок проводиться на основі інженерної методики Шкловера, що використовується в будівельній теплофізиці. Встановлено, що огородження холодильного модуля мають значні показники згасання температурних коливань, тобто огородження модуля теплостійкі по відношенню до високочастотних хвиль (наприклад, по відношенню до добових коливань температури).

У розділі 3 проведений тепловий розрахунок системи охолодження камери зберігання (Рис. 8). Під охолоджуючою камерною системою розуміємо комплекс засобів та обладнання, що забезпечують у приміщенні камери стабільні оптимальні тепловологісні режими зберігання. Огороджуючі конструкції камер зберігання холодильників не забезпечують потрібну теплостійкість щодо низькочастотних температурних хвиль. В умовах жаркокого клімату при значних теплоприпливах через огородження, які змінюються з часом, у систетему повітряного охолодження включаються:

повітроохолоджувач з урахуванням утворення інею;

огороджуючі конструкції з розрахунком економічно доцільної товщини теплоізоляції та з урахуванням способу розподілу повітря при активному вентилюванні;

систему автоматизованого управління.

Розрахунок кожного елемента системи охолодження повинен бути узгоджений з іншими елементами системи. Головна задача теплового розрахунку системи охолодження: встановити зв'язок між температурою зовнішнього повітря і температурою холодоагенту на вході в повітроохолоджувач.

Тепловий розрахунок системи охолодження зводиться до ряду задач:

тепловий розрахунок теплозахисної сорочки;

тепловий розрахунок огороджень та визначення економічно доцільної товщини теплоізоляції;

тепловий розрахунок камери зберігання;

тепловий розрахунок повітроохолоджувача.

Теплові розрахунки повітряної теплозахисної сорочки, огороджуючих конструкцій та камери зберігання проводяться традиційними методами.

Проведений розрахунок економічно доцільної товщини теплоізоляції з врахуванням теплозахисної сорочки. Тепловий розрахунок камери зберігання дозволив визначити загальну кількість зовнішніх і внутрішніх теплоприпливів з метою підбору камерного холодильного обладнання та компресора.

При розрахунку повітроохолоджувача з урахуванням утворення інею спочатку за методом Чукліна визначається коефіцієнт тепловіддачі k через ребристу поверхню. А температура випаровування холодоагента розраховується за методом Баркалова, згідно з яким потрібна температура для повітроохолоджувачів з безпосереднім випаровуванням холодоагента дорівнює

, ( 21 )

где lg C = ; - середня логарифмічна різниця температур повітря та ребристої поверхні; , - температура повітря на вході і виході повітроохолоджувача.

Потім з використанням ітераційного процесу знаходиться температура випарювання холодоагенту в повітроохолоджувачі.

В результаті розв'язку даних задач визначена управляюча функція:

t _a = f ( t_H ), ( 22 )

за допомогою можливо організувати автоматизоване управління холодопродуктивністю повітроохолоджувача в залежності від змінної з часом температури зовнішнього повітря при її низькочастотній зміні (наприклад, сезонні або менш короткочасні коливання температури).

Розділ 4 присвячений дослідженню оптимальних режимів роботи холодильної установки з використанням методу термоекономічного аналізу. Оптимізація режимів роботи цієї установки проводиться традиційним методом, розробленим в галузі холодильної техніки В. В. Оносовським.

Розглянуто оптимізацію процесів охолодження, яка зводиться до визначення мінімального значення приведених витрат (без урахування зволожуючого обладнання):

ПВ = [ Ц_ел Ч (е₁₁ + е₁₃ + е₂₂) + Ц_w Ч v₁₂ + z₁₁ + z₁₂ + z₁₃ + z₂₁ + z₂₂ ] ( 23 )

тут QK , Q0 - температурні напори в конденсаторі та охолоджувачі; DTw - перепад температур у конденсаторі; DTв - перепад температур повітря в повітроохолоджувачі. Задача оптимізації приведених витрат П3 ( 24 ) розв`язується методом невизначених множників Лагранжа. Розрахунки показали, що для оптимальних режимів роботи холодильної установки напори QK та Q0 і перепади температур DTw та DTв суттєво залежать від взятого числа годин роботи холодильної установки.

Тобто зменшення числа годин роботи приводить до підвищення оптимальних значень температурних напорів, що перевищує (на 35 - 50%) зазвичай рекомендовані значення. Звідки випливає, що оптимізація режиму роботи обладнання холодильної установки дозволяє скоротити змінну частину витрат приблизно на 10-12 %, що при тривалій експлуатації обладнання дає значну економію. У роботі також був проведений аналіз залежності приведених витрат ПВ від співвідношення цін на воду та електроенергію. Проведений комп'ютерний експеримент із зміною ціни на воду (при постійній ціні на електроенергію). Залежність ПВ (та інших параметрів) від співвідношення цін виявилася досить сильною.

У додатку до дисертаційної роботи наведені програми розрахунку.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. Плодоовочева продукція вельми чутлива до змін температури та відносної вологості повітря в камері зберігання. Для успішного тривалого зберігання певного виду сировини необхідно забезпечити в штабелі продукції однорідні та стабільні тепловологісні умови. А щоб оцінити ефективність того чи іншого способу повітряного кондиціювання, необхідне локальне уявлення про тепловологісний стан системи “повітря - сировина” в усьому штабелі продукції. Таке дослідження можливе тільки на основі математичного моделювання процесів тепломасообміну (ТМО), що проходять у масі сировини. Математичне моделювання є також основою визначення оптимальних режимів зберігання продукції з мінімумом її природних втрат.

2. Серед різноманітних способів розподілу повітря при зберіганні плодів та овочів у тарі чи у вигляді насипу найприйнятніше активне вентилювання, оскільки при інших способах розподілу повітря процес рівномірної роздачі повітря елементам продукції не керований, тому що він залежить від щільності затарення з неминучими випадковими відстанями між елементами штабеля.

3. Процеси ТМО в насипу продукції з активною вентиляцією описуються рівняннями (1)-(2 ), а розподіл тепловологісних полів у штабелі - формулами (7) - (8). Природні втрати та відносну усушку сировини потрібно розрахувати з рівнянь (9) - (10).

4. Для визначення оптимальних режимів зберігання необхідно розв'язати зворотну крайову задачу тепломасообміну при умовах на виході зі штабеля (12), які забезпечують мінімум відносної усушки. Як показали дослідження, оптимальні значення швидкості кондиційованого повітря та його відносна вологість на вході в штабель повинні визначатись відповідно до формул (13) - (14).

5. У відношенні до насипу сировини дослідження оптимальних режимів - внутрішня задача зберігання. Не менш важлива зовнішня задача, яка зводиться до забезпечення стабільних оптимальних умов зберігання системи повітряного охолодження в присутності динамічно змінних теплових припливів через огородження камер зберігання. А задача розрахунку системи охолодження плодоовочесховищ - це задача динамічної оптимізації. У першому наближенні (на першому етапі дослідження) вона може бути зведена до двох незалежних задач:

визначення товщини теплоізоляції огороджень при заданій вартості виробництва холоду;

оптимізації режимів роботи холодильної системи з заданою товщиною теплоізоляції.

6. Під час розв'язування першої задачі проводиться тепловий розрахунок та теплостійкість багатошарових огороджуючих конструкцій і визначається економічно доцільна товщина теплоізоляції. Товщину теплоізоляційного шару потрібно визначати за формулою (20).

7. Друга задача динамічної оптимізації холодильної системи зводиться до теплового розрахунку внутрішньокамерної охолоджувальної системи, яка підтримує оптимальні тепловологісні параметри в насипу продукції з урахуванням способу повітророзподілу. Визначається економічно доцільна товщина теплоізоляції огороджень та проводиться тепловий розрахунок камери зберігання з метою підбору холодильного обладнання. В результаті загального теплового розрахунку охолоджувальної камерної системи визначається залежність (22) температури кипіння холодоагенту від температури зовнішнього повітря, за якої в штабелі продукції підтримуються оптимальні умови.

8. На основі заданого значення товщини прошарку теплоізоляції та холодильного обладнання проводиться оптимізація режиму роботи холодильної установки та визначається мінімальна вартість виробництва холоду. Наступне продовження динамічної оптимізації пов'язане з ітераційним процесом. Тобто, повернувшись до першої задачі оптимізації, розраховуємо товщину теплоізоляції з новим значенням вартості виробництва холоду.

9. Оскільки задача оптимізації холодильної системи динамічна, то мінімальна собівартість холоду може бути досягнута тільки при індивідуальному підході до кожного холодильного об'єкта, при цьому, в першу чергу, повинні враховуватись кліматичні та економічні показники розташування холодильника, а також технологічні особливості зберігання рослинної продукції.

10. Оптимальне управління холодильною установкою повинне здійснюватись на підставі отриманих за допомогою динамічної оптимізації законів регулювання (22). Добуті закони оптимального регулювання треба розглядати як основу для створення системи автоматичного управління холодильною установкою.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНИЙ У ПРАЦЯХ

Аль-Ахрас Гассан, Кириллов В.Х. Исследование процессов тепло- и массообмена в вентилируемой насыпи плодов и овощей // Материалы 60-й учебно-методической и научно-технической конференции, ОГАХ, Одесса. -1995.- С.15

2. Аль-Ахрас Гассан, Кириллов В.Х., Варивода В.А., Красномовец П.Г. Мате-матическое моделирование процессов тепломассообмена при холодильном хранении растительного сырья //1-ая Международная научно-практическая конференция "Математика та психологія у педагогічній системі" "Технічний університет", сб. статей, Одесса. - 1996.- С.69 .

Аль-Ахрас Гассан Математические описание процессов тепломассообмена при хранении плодоовощной продукции // Машинобудування. Придніп-ровський науковий вісник. №28(39), серпень 1997 р. , С.30-37.

Ghassan Al-Akhras, V. Chepurnenko, A. Lipa. The intensive heat- and mass exchange Insta-lation for the evaporative cooling of water and contact processing of air // Proceedings of the 97' International Compressor technique Conference.- China.-1997.- Р. 287-289 .

5. M.H.Al-Alami, A.H.Zeaiter, H.M.Moinnudin, G.K.Al-Akhras. Reducing working expenses of heat exchangers of refrigeration installation obtained by method of heat-saving analysis // Proc. 1998 Int. Refrig. Conf. Perdue Univ. - Perdue (USA). - 1998, 07.14-17. - p. 239 - 244.

6. Аль-Ахрас Гассан, Кириллов В.Х., Варивода В.А., Красномовец П.Г. Тепло-устойчивость ограждающих конструкций холодильного модуля для хра-нения плодоовощной продукции // Холодильна техніка і технологія. - 1999. - №2 ( вып.59 ). - С. 69-72 .

Аль-Ахрас Гассан. Естественная конвекция воздуха в штабеле плодо-овощной продукции // Холодильна техніка і технологія.- 1999. - №4 (вып.61). - С.12-16 .

Аль-Ахрас Гассан. Тепловой расчет ограждающих конструкций холо-дильного модуля для хранения плодоовощной продукции // Холодильна техніка і технологія.- 1999. - №5 (вып.62). - С.20-24.

УМОВНІ ПОЗНАЧЕННЯ

x - вісь координат, спрямована за ходом руху повітря, м; h - висота штабеля, м; ts(x) , tг(х) - температура сировини та повітря, 0С; р(х) - парціальний тиск пари, Па; р``- тиск насиченої пари, Па; РВср - барометричний тиск, Па; j - відносна вологість повітря, %; V - швидкість повітря, м/с; q0 - питома теплота дихання при 0 0С,Вт/кг; bs - температурний коефіцієнт швидкості дихання, 1/0С; l0 - ефективна теплопровідність насипу сировини,Вт/(м град); rн, rг - щільність насипу сировини та повітря, кг/м 3; a - коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м2град); bр - коефцієнт масовіддачі, с/м; r -теплота пароутворення, Дж/кг; e - пористість насипу сировини; e f - масообмінна характеристика - доля поверхні елемента сировини, що бере участь в масообміні; FH - поверхня плодів (овочів) на одиницю об'єму, м2/м3; li - характеристичні числа,1/м; G- кількість вологи, що випарюється, кг; n - відносна усушка продукції; ПВ - приведені витрати; СД - собівартість будівельно-монтажних робіт для плиткового изоляційного матеріалу, $/м2 ; СТ - вартість виробництва холоду, $/ккал.

АНОТАЦІЇ

Аль-Ахрас Гассан Халед Мохаммед “Теплофізичні аспекти холодильного зберігання плодоовочевої продукції в умовах жаркого клімату”.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.04.03 - Холодильна та кріогенна техніка, системи кондиціювання.- Одеська державна академія холоду, Одеса, 1999.

Теоретично досліджуються процеси тепло- та масообміну в насипу продукції внаслідок її активного вентилювання холодним повітрям. Проведено наукове обґрунтування оптимальних режимів зберігання рослинної сировини. Теоретично вивчена теплопередача і теплостійкість огороджуючих конструкцій камери зберігання. Проведено дослідження процесів теплопередачі в основних елементах камерної системи охолодження та розроблено методику динамічної оптимізації холодильної системи.

Ключові слова: насип плодоовочевої продукції; процеси тепло - та масообміну; природні втрати; оптимальні режими зберігання; огороджуючі конструкції; система охолодження; динамічна оптимізація.

Аль-Ахрас Гассан Халед Мохаммед “Теплофизические аспекты холодильного хранения плодоовощной продукции в условиях жаркого климата”.- Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.04.03 - Холодильная и криогенная техника, системы кондиционирования.- Одесская государственная академия холода, Одесса, 1999.

В вводной части работы рассмотрены особенности хранения плодов, выращиваемых в Иордании и проведен краткий обзор литературных источ-ников по холодильному хранению растительного сырья. Определены основные задачи исследования.

В главе 1 проведено математическое моделирование процессов тепло- и массообмена, происходящих при хранении растительного сырья в штабеле при его активном вентилировании холодным воздухом. Коэффициенты теплопроводности и теплоотдачи для насыпи продукции определяются соответ-ственно формулами Зенера-Бауэра и Гнелинского. Исходная краевая задача приводится к обыкновенному дифференциальному уравнению четвёртого порядка с сингулярным возмущением. Построено асимптотическое решение и получено распределение тепловлажностных полей по высоте штабеля.

На основе исходной математической модели определены оптимальные режимы хранения растительного сырья, обеспечивающие минимальные естест-венные потери. При этом по условиям на выходе из штабеля продукции решается обратная краевая задача и определяются тепловлажностные характерис-тики привходящего воздуха.

Теоретически исследуется тепломассообмен в штабеле при естестенной конвекции воздуха.

В главе 2 проведен тепловой расчёт и исследуется теплоустойчивость ограждающих конструкций модуля плодоовощехранилища. Для поддержания оптимальных режимов хранения расчитана экономически целесообразная тол-щина слоя теплоизоляций.

В главе 3 проводится тепловой расчёт охлаждающей системы камеры хранения, состоящий из ряда взаимосвязанных задач теплового расчёта тепло-защитной воздушной рубашки, ограждений, камеры хранения и воздухоохла-дителя. В результате определена управляющая функция, устанавливающая связь между температурой кипения хладоагента в воздухоохладителе и температурой наружного воздуха.

В главе 4 разработана методика динамической оптимизации холодильной системы. На первом этапе по заданной стоимости производства холода определяется экономически целесообразная толщина теплоизоляции ограждений, затем, на основании теплового расчёта камеры хранения подбирается холо-дильное оборудование и проводится расчёт оптимальных режимов работы холустановки. В результате определяется минимальная стоимость производства холода. Далее эта итерационная процедура повторяется, т.е. проводится расчёт толщины теплоизоляции с новым значением стоимости производства холода и далее расчитываются оптимальные режимы работы холустановки.

В выводах отмечено, что получены новые научно обоснованные резуль-таты, позволяющие снизить естественные потери растительного сырья при его хранении в условиях жаркого климата при минимальных приведенных затра-тах на производство холода.

В приложении содержатся программы расчёта.

Ключевые слова: насыпь плодоовощной продукции; процессы тепло - и массообмена; естественные потери; оптимальные режимы хранения; ограждающие конструкции; система охлаждения; динамическая оптимизация.

Gassan Khaled Mohammed Al-Akhras “Thermophysical Aspects of Fruit-and-Vegetable Products Cold-Storage Under Hot-Climate Conditions”.- Manuscript.

The thesis for the scientific degree of a Candidate of Sciences (engineering) on Speciality 05.04.03 - Refrigeration and Cryogenic Engineering, Air-Conditioning Systems. Odessa State Academy of Refrigeration, Odessa, 1999 .

Heat-and-mass exchange processes in a stack of products actively ventilated by a cold air are theoretically investigated. A scientific substantiation of the optimum regimes for a vegetable product cold storage has been given. Heat transfer and heat stability of the protective construction of a storage chamber have been theoretically studied. Investigation in the heat-transfer processes in the main elements of a cooling chamber system have been carried out and the technique for a dynamic optimization of a cooling system has been developed.

Key words: a stack of fruit-and-vegetable products; heat-and-mass exchange processes; natural losses; optimum regimes of storage; protective constructions; a cooling system; a dynamic optimization.

Размещено на Allbest.ru

...