Электротехнологическая установка конденсационного типа для сушки лесосеменного сырья с применением термоэлектрического эффекта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.10, кандидат наук Алексеев, Вадим Сергеевич

• Алексеев, Вадим Сергеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Алексеев, Вадим Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Анализ современного состояния процесса сушки лесосеменного

сырья

1.1 Процесс сушки лесосеменного сырья. Технологические режимы и параметры

1.1.1 Условия и закономерности тепловой сушки

1.2 Способы сушки материалов

1.3 Интенсификация процесса конвективной сушки лесосеменного сырья

Выводы по главе

Глава 2. Математическая модель тепломассообмена и термоэлектриче- ^

ского эффекта

2.1 Термоэлектрический эффект Пельтье

2.1.1 Термоэлектрический модуль

2.1.2 Принцип работы термоэлектрических модулей

2.1.3 Преимущества и недостатки термоэлектрических модулей

2.2 Переходные процессы в термоэлектрическом модуле

2.3 Теплообмен при термоэлектрическом эффекте Пельтье

2.4 Математическая модель взаимосвязанных процессов тепломассообмена и термоэлектрического эффекта Пельтье в установке конденсационного типа

2.4.1 Термоэлектрический нагрев сушильного агента

2.4.2 Тепломассообмен в процессе сушки материалов

2.4.3 Термоэлектрическое охлаждение сушильного агента

2.5 Численное моделирование и экспериментальное исследование процессов в установке

2.5.1 Методика экспериментального исследования

Выводы по главе

Глава 3. Расчет установки конденсационного типа

3.1 Расчет рабочей камеры установки

3.1.1 Материальный баланс рабочей камеры установки

3.1.2 Тепловой баланс рабочей камеры установки

3.1.3 Расчет количества сушильного агента

3.2 Расчет конденсационной камеры установки

3.2.1 Расчет сухого участка конденсационной камеры

3.2.2 Расчет влажного участка конденсационной камеры

3.3 Расчет нагревательной камеры установки

3.4 Технологический режим установки

Выводы по главе

Глава 4. Технико-экономическое обоснование разработанной установки

4.1 Определение капитальных затрат на разрабатываемое оборудование

4.1.1 Определение суммы материальных затрат

4.1.2 Определение обшей суммы трудовых затрат на производство установки

4.1.3 Определение затрат на проектирование установки

4.2 Расчёт исходных технико-экономических показателей

4.3 Расчет интегральных показателей экономической эффективности установки

Выводы по главе

Глава 5. Система автоматического управления установкой

5.1 Функциональный алгоритм системы управления

5.1.1 Функциональный блок «Пуск - Стоп»

5.1.2 Функциональный блок «Регуляторы»

5.1.3 Функциональный блок «Нагреватель»

5.1.4 Функциональный блок «Система охлаждения»

5.1.5 Функциональный блок «Индикация»

Выводы по главе

Заключение

Список использованных источников

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электротехнологическая установка конденсационного типа для сушки лесосеменного сырья с применением термоэлектрического эффекта»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В связи с аномальными погодными условиями и в результате человеческого фактора увеличилось число лесных пожаров. По данным Росстата за последние два десятилетия произошло 563 тыс. возгораний, в результате которых пострадало 27750 тыс. га лесных земель и сгорело 770 млн. м' лесных пород. В 2012 г. в Российской Федерации утверждена государственная программа «Развитие лесного хозяйства на 2013-2020 годы». Задача программы -разработка комплекса мер по защите и восстановлению лесов.

Одним из этапов лесовосстановления является подготовка лесосеменного сырья, включающая в себя заготовку, переработку, сушку и хранение семян лесных культур.

Сушка - основной технологический процесс по приведению семян в устойчивое при их хранении состояние. Удаление избыточной влаги из лесосеменного сырья гарантирует надежную сохранность семян в течение длительного времени. В свою очередь сушка является одним из самых энергоемких процессов, поэтому в условиях постоянного удорожания энергоресурсов проблема энергосбережения в установках, осуществляющих сушку, становится особенно актуальной.

В рыночных условиях следует уделять внимание и качеству конечного продукта. Однако при высоких издержках рассматриваемого процесса не удается избежать низкого качества высушиваемого материала, поскольку зачастую используются морально и физически устаревшие сушильные установки.

Одним из способов, позволяющих существенно снизить эксплуатационные затраты процесса сушки и получить высококачественный продукт, является технология сушки с использованием тепловых насосов. Принцип работы большинства тепловых насосов основан на последовательном осуществлении расширения и сжатия или термохимических процессов поглощения и выделения рабочего тела. Тепловые насосы таких видов содержат электромеханические устройства, подверженные изнашиванию, а также теплообменные аппараты, использующие хладагенты в качестве рабочего тела, что накладывает дополнительные условия при их эксплуатации.

В связи с этим необходимой и актуальной является разработка установки для сушки лесосеменного сырья с учетом вышеперечисленных факторов.

Объект исследования - процесс сушки лесосеменного сырья при температурах 35 - 55 °С в установке конденсационного типа с применением термоэлектрического эффекта.

Предмет исследования - тепломассообмен в установке конденсационного типа с применением термоэлектрического эффекта.

Цель работы - разработка конструкции установки конденсационного типа для сушки лесосеменного сырья с применением термоэлектрических модулей, обеспечивающей высокое качество семян для проведения лесовосстановительных работ.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

1. Разработка математической модели для исследования влияния термоэлектрического эффекта Пельтье на нагрев и охлаждение сушильного агента с последующим его использованием для сушки лесосеменного сырья.

2. Исследование влияния технологических параметров сушки на качество лесосеменного сырья.

3. Разработка технологического процесса сушки лесосеменного сырья в установке конденсационного типа с применением термоэлектрического эффекта.

4. Разработка конструкции установки.

5. Разработка практических рекомендаций по применению установки конденсационного типа в промышленности и учебном процессе.

Методы и средства исследований. Поставленные задачи решались путем проведения численных экспериментов на основе разработанной математической модели и их подтверждением экспериментальными данными, полученными на макете разработанной установки. В работе использованы основные теоретические положения электротехнологических процессов, физики полупроводников и теоретических основ электротехники, а также методы компьютерного моделирования на базе программных сред СОМБОЬ МиШрЬуБЮБ, МаШСас!. Измерения темпера-

турного режима проводились цифровым термометром МБ-6500 (погрешность измерения ±2,25 %); массы образцов - электронными весами ВК - 600.1 (погрешность измерения ±0,1 г).

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель взаимосвязанных процессов тепломассообмена при термоэлектрическом нагреве и охлаждении сушильного агента и процесса сушки лесосеменного сырья.

2. Установлено, что применение термоэлектрических насосов в установке конденсационного типа позволяет осуществлять процесс сушки ма-териалов при температуре сушильного агента в диапазоне 35-55°С.

3. Исследовано влияние тепломассообмена в процессе сушки лесосеменного сырья на качество получаемого продукта и получены эксперименталь-ные данные, подтверждающие адекватность разработанной математической модели.

4. Разработаны технологический процесс сушки лесосеменного сырья и конструкция установки конденсационного типа с применением термоэлектрического эффекта для его осуществления.

Научные положения и результаты, содержащиеся в работе и выносимые на защиту:

1. Математическая модель взаимосвязанных процессов тепломассообмена и термоэлектрического эффекта, протекающих в электротехнологической установке конденсационного типа, описывающая процесс сушки лесосеменного сырья.

2. Конструкция электротехнологической установки конденсационного типа с применением термоэлектрического эффекта, позволяющая осуществлять процесс сушки лесосеменного сырья при температурах сушильного агента 35 - 55 °С.

3. Режим сушки семян сосны массой 100 кг и начальной влажностью 25 % при температуре сушильного агента 55 °С, позволяющий достичь конечной влажности продукта 7% за 8 часов при силе тока в нагревательной и конденсационной камерах 25 и 20 А соответственно.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработана электротехнологическая установка конденсационного типа для сушки лесосеменного сырья с применением термоэлектрического эффекта, эксплуатация которой в лесных хозяйствах позволит осуществлять работы по ле-со восстановлению.

2. Результаты исследований могут быть положены в основу разработки новых и совершенствования существующих электротехнологических установок для сушки материалов, требующих на выходе высокое качество готового продукта.

3. Полученные в работе закономерности и результаты исследований использованы в учебном процессе СГТУ имени Гагарина Ю.А. при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Электроэнергетика и электротехника».

Достоверность полученных в диссертационной работе научных результатов, выводов и рекомендаций обеспечивается корректным использованием применяемого математического аппарата и методов математического моделирования. Справедливость выводов относительно адекватности используемых математических моделей физических процессов подтверждается результатами экспериментальных исследований на макете установки.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы реализованы:

- научно-испытательным центром «Энергоком» СГТУ имени Гагарина Ю.А. (г. Саратов);

- в госбюджетной научно-исследовательской работе СГТУ-11 «Исследование высокотемпературных фазовых переходов в СВЧ электромагнитном поле с целью получения новых диэлектрических материалов и создание нового класса высокотемпературных СВЧ электротехнологических установок» в разделе, связанном с конденсацией газообразных материалов, переход которых в данное состояние осуществляется путем высокотемпературного СВЧ-нагрева;

- в учебном процессе кафедры «Автоматизированные электротехнологические установки и системы» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. при чтении лекций по дисциплинам «Теория элек-

тронагрева» для студентов, обучающихся по специальности 140605.65 «Электротехнологические установки и системы».

Апробация работы. Основные результаты докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Успехи современной электротехнологии» (Саратов, 2009), Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии (XVI Бенардосовские чтения)» (Иваново, 2011), IV Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термо-влажностная обработка материалов) СЭТТ- 2011» (Москва, 2011), Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в электро- и теплоэнергетических, металлургических установках» (Тверь, 2010), Всероссийской научно-практической конференции «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий» (Саратов, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 5 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 1 патент на полезную модель «Установка для конденсационной сушки материалов» № 112987 от 27.01.2012 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 105 наименований, а также приложений. Общий объем составляет 140 страниц, в том числе 45 иллюстраций, 29 таблиц.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ ЛЕСОСЕМЕННОГО СЫРЬЯ

Сушка влажных материалов представляет собой сложный технологический процесс, характеризующийся совокупностью процессов тепло- и массообмена, которые сопровождаются структурно-механическими, а в ряде случаев и химическими изменениями высушиваемого вещества. Этот процесс является одним из основных в различных отраслях народного хозяйства, промышленности и важен с экономической точки зрения нашей страны [48, 55, 80].

Большой вклад в развитие теории, техники и технологии сушки внесли ведущие ученые и инженеры нашей страны такие, как A.B. Лыков, Ю.А. Михайлов, П.С. Коссович, A.B. Лебедев, П.А. Ребиндер, Г.К. Филоненко, М.В. Кирпичев, М.В. Лыков, И.М. Федоров, А.Н. Плановский, М.В. Лыков, П.Д. Лебедев, Б.С. Сажин, их ученики и многие другие. Их научные труды описывают формы связи влаги с веществом, явления переноса тепла и массы в телах различных типов, кинетику и динамику процесса сушки, методы расчета сушильных установок и являются основополагающими при разработке новых способов сушки и конструкций сушильной техники [48, 55, 80].

Широкий спектр материалов, имеющих различную природу структурных и физических свойств и связей влаги в материале, требует применения различных типов установок.

Однако, проведенный анализ работ и трудов, говорит, что за последнее время в развитии сушильной техники в нашей стране не произошло существенных изменений. Отечественные установки имеют низкий уровень автоматизации и показатели материалоёмкости ниже, чем в зарубежных аналогах. В ряде отечественных сушилок используется при сжигании жидкого топлива смесь топочных газов с воздухом, а не нагретый воздух как в большинстве зарубежных аналогах, не применяется утилизация отработавшего сушильного агента и охлаждающего воздуха, другие технические приёмы для сокращения энергозатрат на сушку [27, 49, 71,48, 80].

Переоснащение морально и физически устаревшего сушильного парка по прежнему осуществляется медленно, в основном, за счёт импортной техники, поставляемой из-за рубежа или изготавливаемой отечественными производителями по лизингу. Большинство поступающей по импорту техники представляет собой блочно-модульные прямоточные сушилки разработки 70-80-х годов и по ряду показателей не отвечает современным требованиям, в том числе по энергоэффективности [27, 39].

Важными направлениями дальнейшего совершенствования и повышения эффективности сушильного оборудования, а также интенсификации процесса сушки является создание высокоэффективных и экономичных сушильных установок, которые позволят значительно снизить энергоемкость сушки, выбирать рациональный способ и оптимальный режим сушки. Для разработки таких установок необходимы результаты новейших исследований в области теории сушки, которые позволят на научной основе подойти к разработке новых комбинированных сушильных установок с использованием физических методов обработки (инфракрасный нагрев, СВЧ- и ТВЧ-сушка, использование вибрации, ультразвука для разрушения гидродинамических и тепловых пограничных слоев на поверхности высушиваемого материала и др.), повышению энергосбережения сушилок за счет рециркуляции отработанных теплоносителей, применения тепловых насосов, нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Такой подход обеспечит не только интенсификацию процесса сушки, но и наилучшие технологические свойства высушиваемых материалов [12, 84].

1.1 Процесс сушки лесосеменного сырья. Технологические режимы и параметры

Процесс сушки является одним из основных в этапе переработки лесосемеиного сырья. От параметров данного технологического процесса зависит качество сырья, которое характеризуется наследственной основой, внешними признаками и внутренними или физиологическими свойствами. О наследственной основе судят по происхождению семян, то есть по тому, в каких насаждениях и с ка-

ких деревьев они собраны (на лесосеменных участках, плантациях, с плюсовых деревьев и т.д.). К внешним признакам относятся: цвет, блеск, запах, вкус семян, их размеры, чистота и масса 1000 семян. Оценка качества по внутренним свойствам производится путем проращивания, взрезывания семян, окрашивания зародышей и другими способами [29, 50, 58].

При установлении режимов сушки лесосеменного сырья необходимо рассматривать семена как биологическую систему, состоящую из зародыша и запасного питательного вещества. У живого семени между зародышем и запасным питательным веществом происходит постоянный обмен веществ, интенсивность которого в разное время и при разных условиях неодинакова и зависит от многих факторов. В момент сбора лесосеменного сырья, при достижении семенами урожайной спелости, они находятся в состоянии покоя, при этом все процессы жизнедеятельности в семенах (потребление запасных питательных веществ зародышем, дыхание и т. п.) замедлены, биологическая система семени находится в равновесном состоянии, что обеспечивает сохранность посевных качеств семян. Это достигается лишь в том случае, если при сушке лесосеменного сырья им будут созданы оптимальные условия, обеспечивающие биологической системе состояние покоя. Следовательно, при сушке лесосеменного сырья нельзя допускать воздействия на семена неблагоприятных факторов, способствующих выведению биологической системы семени из состояния покоя и переходу в возбужденное. В этом случае интенсивность многих биологических процессов в семени значительно усиливается, что влияет на их посевные качества и срок хранения [50, 69].

Биологическая система семени может быть выведена из состояния покоя и переведена в возбужденное при увеличении влажности семян, воздействии на них переменными или повышенными температурами и т.п. Режимы сушки лесосеменного сырья не должны вызывать мутаций (изменения наследственности) в живом организме, а запасное питательное вещество семени не должно претерпевать каких-либо изменений, ведущих к потере, даже частичной способности его перевода в форму, доступную для питания зародыша при прорастании семян. Нельзя допускать механических повреждений семян и развития микробиологических

процессов, так как при этом возрастает интенсивность дыхания, что говорит о выведении семени из состояния покоя и усиленном расходовании запасных питательных веществ [29, 58].

1.1.1Условия и закономерности сушки материалов

При взаимодействии окружающей среды с влажным материалом происходят процессы тепло- и массообмена. На испарение влаги расходуется строго определенное количество теплоты. Следовательно, необходимо обеспечивать непрерывный подвод теплоты к лесосеменному сырью, в результате которого будет происходить испарение влаги с поверхности и из внутренних слоев семян. С целью повышения эффективности сушки необходимо одновременно с нагревом материала отводить влагу за пределы высушиваемого объекта. Процесс сушки возможен лишь тогда, когда давление водяных паров внутри семян или над их поверхностью выше, чем в окружающей среде. Этот процесс происходит при повышении температуры материала. Если температура поверхности семян равна температуре окружающей среды, то процесс сушки прекращается [49, 55, 57, 80].

Семена, как известно, содержат свободную и связанную влагу, которая с той или иной прочностью удерживается коллоидами белка, крахмала и других органических веществ. Чем выше влажность семян, тем больше в них свободной влаги и тем меньше необходимо энергии для ее удаления. При влажности семян выше 20 % влага испаряется почти так же, как и со свободной поверхности. По мере снижения влажности, затраты теплоты на удаление каждого последующего процента влаги возрастают. Особенно трудно удалять влагу при влажности семян от 16 % до сухого состояния. Эти различия по влагоотдающей способности лесо-семенного сырья различной влажности влияют на производительность сушильных установок.

Процесс сушки материалов условно можно разделить на три периода (рисунок 1.1):

1. Период прогрева материала. В этом периоде температура внутри материала с течением времени увеличивается медленнее по сравнению с температурой

поверхности. Через определенный промежуток времени температуры поверхности и центра материала становятся равными температуре, соответствующей адиабатическому насыщению воздуха (температуре мокрого термометра). Интенсивность испарения влаги с поверхности материала в этом периоде замедлена. Длительность прогрева материала незначительна, поэтому при рассмотрении тепло-массообменных процессов в процессе сушки этим периодом пренебрегают[48, 55,

2. Период постоянной температуры материла (постоянной скорости сушки). Влагосодержание материала в этом периоде уменьшается с течением времени по линейному закону, что соответствует постоянной скорости сушки (изменение влагосодержания в единицу времени). Температура поверхности материала остается неизменной и равной температуре мокрого термометра, поэтому вся теплота, подводимая к влажному материалу, расходуется на испарение влаги с поверхности материала. Этот период характеризуется удалением всей свободной влаги из материала и соответствует максимальному влагоудалению [57, 80 ].

3. Период повышающейся температуры материала (убывающей скорости сушки). Этот период характеризуется удалением оставшейся связанной влаги из материала. Поток влаги из центральной части объекта отстает от скорости ее испарения, в связи с чем на поверхности материала образуются участки, недостаточно насыщенные влагой. Это приводит к быстрому разогреву поверхности и

57, 80].

и. кг вл./кг сух.

Т, К

Рисунок 1.1 - Изменение влагосодержания и температуры на поверхности и в центре влажного материала в процессе сушки

центра материала, причем температура центра материала немного отстает от температуры его поверхности. Влагосодержание и скорость сушки в этом периоде снижаются с течением времени. Через определенный промежуток времени влагосодержание материала достигает равновесного значения, удаления влаги не происходит, а температура материала становится равной температуре окружающей среды. Процесс сушки заканчивается.

После сушки лесосеменное сырье необходимо охладить с целью увеличения срока его хранения. Для этого на завершающем этапе сушки оно обрабатывается холодным воздухом до температуры, не превышающей температуру окружающего воздуха более чем на 10-15 °С.

Основными факторами, влияющими на процесс сушки и качество высушиваемого материала, являются температура и влажность окружающей среды, скорость воздушного потока, давление, степень измельчения материала и толщина материала [26].

Температура сушильного агента. В начале сушки увеличение температуры воздуха приводит к ускорению процесса сушки. Но одновременно увеличиваются и тепловые потери, которые наиболее существенны в конце сушки, когда материал имеет низкую влажность. Максимально допустимые температуры зависят от вида материала и способа сушки. При сушке материала в неподвижном слое нижний слой высушиваемого материала соприкасается с сушильным агентом, который нагрет до максимальной температуры и с сушильной сеткой, это приводит к местным перегревам (максимальная температура не более 70-75 °С).

Значительное повышение температуры во время сушки лесосеменного сырья приводит к генетическим изменениям - нарастанию мутационного процесса и снижению энергии прорастания. Всхожесть семян снижается медленнее, чем генетические изменения и энергия прорастания [26, 77].

Это объясняется тем, что высокая температура окружающей среды приводит к уплотнению запасного питательного вещества семени и нарушению обмена веществ. Вследствие этого затрудняется работа ферментов при прорастании семян, снижается энергия их прорастания, ослабляется рост зародыша. Замедление

физиологических процессов при повышении температуры нагрева увеличивает среднюю продолжительность прорастания семян [29]. Уплотнившееся в этом случае запасное питательное вещество не может в полной мере снабжать всем необходимым живой покоящийся зародыш длительное время, что ведет к его ослаблению, а в отдельных случаях и к гибели. Кроме того, часть отмерших клеток запасного питательного вещества является благоприятной средой для развития бактерий и прорастания спор грибов.

Исследованиями установлено, что оптимальная температура для сушки семян сосны 50 - 55 °С, ели 45 - 50 °С, лиственницы сибирской 40 - 45 °С [58].

Скорость воздушногх) потока оказывает влияние на скорость сушки только на участке постоянной скорости (при постоянной температуре и относительной влажности). Увеличение скорости воздушного потока повышает скорость сушки. Это влияние заметно до скорости, равной 5 м/с. Дальнейшее увеличение скорости воздушного потока может привести к механическим повреждениям семян. В семенах с механически поврежденной оболочкой резко усиливаются обменные процессы, вследствие чего при хранении они быстро теряют способность к прорастанию [55, 80].

Кроме того, травмированные семена в результате механических повреждений выделяют в окружающую среду физиологически активные газообразные соединения. Они оказывают дистанционное ингибирующее воздействие на кондиционные семена. В результате этого при хранении травмированных семян со здоровыми возникает бесконтактно-дистанционная хемокоммуникация между ними, что ведет к снижению качества здоровых семян [29]. Следовательно, при сушке лесосеменного сырья необходимо исключить травмирование семенного материала, используемого для посевных целей.

Влажность воздуха. Увеличение влажности воздуха при постоянной температуре и скорости воздушного потока снижает скорость сушки в первом периоде и возрастает на конечном этапе сушки. В этот момент зависимость процесса сушки от влажности воздуха определяется значением равновесного влагосодержания, которое соответствует остаточной влажности высушиваемого материала [13, 55,

57, 80].

На качество семян влияет не только температура сушки, но и влажность сушильного агента. Сочетание высокой температуры с повышенной влажностью семян и воздуха в сушильной камере оказывает губительное действие на качество семян. Так, при температуре 80 °С и абсолютно сухом воздухе семена сосны имеют всхожесть 80 %, а при температуре 66 °С и относительной влажности воздуха 95 % те же семена полностью теряют всхожесть [29, 50].

Атмосферное давление. Понижение давления ускоряет процесс сушки, но только на первом этапе. Однако низкое давление может повлиять на качество семян. Наличие большой разности между давлением внутри лесосеменного сырья и давлением окружающей среды может привести к разрыву клеточных мембран, что в итоге приведет к травмированию семян [55].

Толщина слоя материала (удельная нагрузка). Увеличение толщины слоя снижает скорость сушки, в основном, на первом этапе. По мере высыхания толщина слоя уменьшается, и скорость сушки повышается. Удельная нагрузка влияет и на производительность сушильного оборудования. С увеличением толщины слоя производительность будет возрастать, но до определенного предела удельной нагрузки материала, затем это приводит к снижению производительности сушильного оборудования. Кроме того, увеличение толщины слоя связано с увеличением расхода электроэнергии на вентилятор, подающий воздух на сушку. Поэтому высота слоя устанавливается индивидуально для каждого высушиваемого материала в зависимости от способа сушки. Оптимальная удельная нагрузка для лесосеменного сырья в сушилках с неподвижным слоем составляет 6,5-18,5 кг/м2 [12, 13, 55].

Толщина слоя материала также влияет на равномерность нагрева, что характеризуется перепадом температур по толщине материала. Поэтому если подобрать такую толщину слоя, что объект будет равномерно прогреваться, это не будет оказывать негативного влияния на качество лесосеменного сырья.

1.2 Способы сушки материалов

Инфракрасная сушка. Способ сушки характеризуется тем, что за счет энер-

гии инфракрасного излучения к влажному материалу подводится теплота, необходимая для испарения влаги и его нагрева [1, 55, 57, 80].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Алексеев, Вадим Сергеевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Адрианов, В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена / В.Н. Адрианов. - М.: Энергия, 1972. - 464 с. |

2. Алексеев, B.C. Конденсация влаги при термоэлектрическом охлаждении влажного пара / B.C. Алексеев, И.Н. Антонов // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. - № 3 (47). - С. 7-9.

I

3. Алексеев, B.C. Самосогласованная краевая задача тепломассопереноса и термоэлектрического охлаждения / B.C. Алексеев // Вестник Саратовского госу-

I

дарственного технического университета. - 2012. -№2(66). - Вып. 2. - С. 11 - 15.

4. Алексеев, B.C. Система автоматического управления сушилкой1 конден-

I

сационного типа с применением термоэлектрических модулей / B.C. Алексеев, Д.А. Давыдов // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2012. - №2(66). - Вып. 2. - С. 8 - 11.

5. Алексеев, B.C. Тепломассообмен в установках конденсационного типа для мягкой сушки с применением термоэлектрического эффекта / B.C. Алексеев, И.Н. Антонов // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. - № 3 (47). - С. 9-12.

6. Алексеев, B.C. Установка для конденсационной сушки с применением термоэлектрического эффекта Пельтье/ B.C. Алексеев// Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ- 2011: материалы IV Междунар. науч. - практ. конф., г. Москва, 20-23 сентября 2011 г. - 2011. - Т. 2. - С. 372 - 377. '

7. Алиев, И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию / И.И. Алиев. - 3-е изд. - М.: Высшая школа, 2002. - 255 с.

8. Анатычук, Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: справочник / Л.П. Анатычук. - Киев: «Наукова думка», 1979. - 768 с.

9. Андреев, М.М. Теплообменная аппаратура энергетических установок / М.М. Андреев [и др.]. - М.: Машгиз, 1963. - 240 с. ,

10. Архангельский, Ю.С. Справочная книга по СВЧ электротермии / Ю.С.

Архангельский. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2009. - 564 с.

11. Афанасьев, A.M. Переходные явления тепло- и массопереноса при конвективной сушке капиллярно-пористых материалов / A.M. Афанасьев, И.А. Коня-гин, Б.Н. Сипливый // Математическое моделирование. - 2004. - № 5. - Т. 16. - С. 117-127.

12. Бакластов, A.M. Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоисполь-зующих установок / A.M. Бакластов. - М.: Энергия, 1970. - 568 с.

13. Бакластов, A.M. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассо-обменных установок: для студентов вузов / A.M. Бакластов, В.А. Горбенко, П.Г. Удыма. - М.: «Энергоиздат», 1981. - 336 с.

14. Березин, O.K. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры / O.K. Березин, В.Г. Костиков, В.А. Шахнов - М.: «Три Л», 2000. - 400 с.

15. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. - 3-е изд., испр. -М.: «Наука», 1975

16. Бесекерский, В.А. Цифровые автоматические системы / В.А. Бесекерский. -М.: «Наука», 1976

17. Бирюкова, Т.И. Повышение энергетической эффективности промышленного сушильного оборудования конвективного типа для полотенных материалов [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.17.08 / Татьяна Ивановна Бирюкова; науч. рук. В. А. Зайцев. - Иваново, 2003. - 256 с.

18. Болгарский, A.B. Термодинамика и теплопередача: учеб. пособие для вузов /А.В Болгарский, Г.А. Мухачев, В.К. Щукин. - Изд. 2-е, перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1975. - 495 с.

19. Булат, Л.П. Термоэлектрическое охлаждение: текст лекций/ Под общ.

__„ TT TT Г__________S~y~f~TfZ - Л ГТГГ'Л /Т Т^^.ГТТ' ЛАЛЛ 1 А —J _

ред. Ji.il. оулата. — uiu.. l,hui Упиш, zuuz. — 14/ с.

20. Бурштейн, А.И. Физические основы расчета полупроводниковых термоэлектрических устройств /А.И Бурштейн. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962. - 135 с.

21. Влажный воздух: справ, пособие / М.Г. Тарабанов, В.Д. Коркин, В.Ф. Сергеев. - М.: НП «АВОК», 2004. - 72 с.

22. Горский В.Г. Планирование промышленных экспериментов / В.Г. Горский, Ю.П. Адлер. - М.: Металлургия, 1974. - 264 с.

23. ГСССД 109-87. Воздух сухой. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 150... 1000 К и давлениях от соответствующих разреженному газу до 100 МПа. - М.: Изд-во стандартов, 1988. 15 с.

24. ГСССД. Термодинамические свойства воздуха / В.В. Сычев [и др.]. - М.: Изд-во стандартов, 1978. 276 с.

25. Датчики: Справочник./ З.Ю. Готра, Л.Я. Ильницкий, Е.С. Полиглук и др.; Под общ. ред. З.Ю. Готра и О.И. Чайковского. - Львов: Каменяр, 1995. - 312 с.

26. Долгова, Т.Г. Повышение качества и выхода семян в автоматизированном процессе сушки сосновых шишек [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01 / Татьяна Геннадьевна Долгова; науч. рук. В. С. Петровский. - Воронеж, 1984. -265 с.

27. Евдокимов, A.B. Повышение энергетической эффективности процесса сушки зерна пшеницы осушенным воздухом в шахтных зерносушилках с тепловым насосом [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.18.12 / Алексей Викторович Евдокимов; науч. рук. A.A. Шевцов. - Воронеж, 2004 - 164 с.

28. Жукаускас, A.A. Конвективный перенос в теплообменниках /A.A. Жука-ускас. -М.: Наука, 1982.

29. Заборовский, Е. П. Лесные культуры и лесные мелиорации / Е.П. Забо-ровский, С.С. Лисин, С.С. Соболев. -М. : Лесная пром-сть, 1964. - 392 с.

30. Зорин, И.В. Термоэлектрические холодильники и генераторы / И.В. Зорин, З.Я. Зорина - Л.: «Энергия», 1973

31. Исаченко, В.П. Теплообмен при конденсации / В.П. Исаченко. - М.: Энергия, 1977.-240 с.

32. Исаченко, В.П. Теплопередача : учеб. для вузов / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, A.C. Сукомел. - 3-е - изд. перераб. и доп. - М.: «Энергия», 1975. - 488 с.

33. Каганов, М.А. Термоэлектрические тепловые насосы / М.А. Каганов,

М.Р. Привин. - JL: «Энергия», Ленинградское отд., 1970. - 172 с.

34. Калганова, С.Г. Электротехнология нетепловой модификации полимерных материалов в СВЧ электромагнитном поле [Текст]: дис. ... д-ра техн. наук: 05.09.10 / Светлана Геннадьевна Калганова; науч. коне. Ю.С. Архангельский. -Саратов, 2009. - 356 с.

35. Кирсанов, И.Н. Конденсационные установки / И.Н. Кирсанов. - М.: Энергия, 1965. - 376 с.

36. Коленко, Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы / Е.А. Ко-ленко. - Л.: Наука, 1967. - 281 с.

37. Колесников, Е.В. Проектирование и эксплуатация электротехнологических установок / Е.В. Колесников, Ю.С. Архангельский. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008,- 187 с.

38. Колесников, Е.В. Проектирование электротехнологических установок / Е.В. Колесников. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006 - 282 с.

39. Коновалов, В.И. Сушка с тепловыми насосами в химической промышленности: возможности и экспериментальная техника / В.И. Коновалов, Е.В. Романова, Н.Ц. Гатапова// Вестник ТГТУ. - 2011.-№ 1.-Т. 17.-С. 153-178

40. Кораблев, В.А. Прикладная физика. Термоэлектрические модули и устройства на их основе: учебное пособие / В.А. Кораблев, Ф.Ю. Тахистов, A.B. Шарков; под ред. A.B. Шаркова. - СПб.: СПбГИТМО(ТУ), 2003. - 44 с.

41. Котлер, Ф. Основы маркетинга / Ф. Котлер. Новосибирск: Наука,1992.

42. Котырло, Г.К. Расчет и конструирование термоэлектрических генераторов и тепловых насосов / Г.К. Котырло, Ю.Н. Лобунец. - Киев: Наукова думка, 1980.-328 с.

43. Кошкин В.К. Теплообменные аппараты и теплообменники /' В.К. Кошкин, Э.К. Калинин. - М.: Машиностроение, 1971. - 198 с.

44. Курылев, Б.С. Холодильные установки / Б.С. Курылев, H.A. Герасимов. - Л.: Машиностроение, 1970. - 672 с.

45. Кутателадзе, С.С. Справочник по теплопередаче / С.С. Кутателадзе, В.М. Боришанский. - М.;Л.: Госэнергоиздат, 1959. - 414 с.

46. Ладейщиков, Н. Конденсационные камеры: плюсы и минусы / Н. Ла-дейщиков // «ДЕРЕВО-RU». - №2. - 2013. - С. 130 - 136.

47. Ландау, Л. Д. Теоретическая физика. В 10 т. Т. 8. Электродинамика сплошных сред: учебник / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. - изд. 4-е, стер. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 656 с.

48. Лебедев, П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок: учеб. для ВТУЗов / П.Д. Лебедев. - М.—Л., Госэнергоиздат, 1962. - 320 с.

49. Лебедев, П.Д. Теплообменные сушильные и холодильные машины: учеб. для тех. Вузов - 2-е - изд. перераб. - М.: «Энергия», 1972. - 322 с.

50. Лесная энциклопедия: в 2 т. / Гл.ред. Воробьев Г.И.; Ред.кол.: Анучин H.A. [и др.]. - М.: Сов. энциклопедия, 1986. -Т.2. - 631 с.

51. Липсиц, И.В. Бизнес-план - основы успеха: практ. пособие/ И.В. Лип-сиц. М.: Машиностроение, 1992. - 80 с.

52. Лукишкер, Э.М. Термоэлектрические охладители / Э.М. Лукишкер [и др.]. - М.: Радио и связь, 1986. - 177 с.

53. Лыков, A.B. Тепломассообмен: справ. / A.B. Лыков. -М.: Энергия, 1978. - 480 с.

54. Лыков, A.B. Теория переноса энергии и вещества / A.B. Лыков, Ю.А. Михайлов. - Минск: из-во Академии наук БССР, 1959.-332с.

55. Лыков, A.B. Теория сушки / A.B. Лыков. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.

56. Лыков, A.B. Теория тепло- и массопереноса /A.B. Лыков, Ю.А. Михайлов. - М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 472 с.

57. Лыков, М.В. Сушка в химической промышленности / М.В. Лыков. - М.: Химия, 1970.-432 с.

58. Малаховец, П.М. Лесные культуры: учеб. пособие / П.М. Малаховец. -Архангельск: ИПЦ САФУ, 2012.-222 с.

59. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. -М.: Энергия, 1977.-344 с.

60. Носкова, Н.Е. Влияние стресса на репродуктивные способности сосны обыкновенной / Н.Е. Носкова, И.Н. Третьякова // Хвойные бореальной зоны. -

2006.-Вып. З.-С. 54-63.

61. Огородников, A.C. Моделирование в среде MATLAB - COMSOL 3.5а: учеб. пособие. 4.1 / A.C. Огородников. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - 117 с.

62. Осипов, В. М. Разработка способа использования тепла отработанного воздуха солодосушилок [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.18.12/ Владимир Михайлович Осипов; науч. рук. В.И. Попов. - Воронеж, 1984. - 176 с.

63. Осипова, В.А. Экспериментально исследование процессов теплообмена / В.А. Осипова. - М.: Энергия, 1979. - 320 с.

64. Охотин, A.C. Теплофизические свойства полупроводников / A.C. Охо-тин, A.C. Пушкарский, В.В. Горбачев. - М.: Атомиздат, 1972. - 199 с.

65. Парахин, А.П. Расчет и исследование термоэлектрических охладителей: учеб. пособие / А.П. Парахин, B.JI. Налетов. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2001.- 133 с.

66. Пасконов, В.М. Численное моделирование процессов тепло- и массооб-мена / В.М. Пасконов, В.И. Полежаев, Л.А. Чудов. - М.: Наука, 1984. - 288 с.

67. Пат. 112987 Рос. Федерация: МПК(2006.01) F 26 В 9/06. Установка для конденсационной сушки материалов / B.C. Алексеев, И.Н. Антонов, A.B. Бозри-ков. -№ 2011131562/06; заявл. 27.07.2011; опубл. 27.01.2012, Бюл. №3.

68. Плис, А.И. Matead: математический практикум для экономистов и инженеров: учеб. пособие / А.И. Плис, H.A. Сливина. - М.: Финансы и статистика, 1999.-656 с.

69. Побединский, A.B. Сосна / A.B. Побединский. - М.: Лесн. пром-сть, 1979.- 125 с.

70. Покорный, Е.Г. Расчет полупроводниковых охлаждающих устройств / Е.Г. Покорный, А.Г. Щербина. - Л.: Изд-во «Наука», Ленинградское отд., 1969. -210с.

71. Полежаев, В.И. Математическое моделирования конвективного теплообмена на основе уравнений Навье - Стокса / И.И. Полежаев, A.B. Бунэ, H.A. Ве-резуб [и др.] - М.: Наука 1987. - 274 с.

72. Пресман, A.C. Электромагнитное поле и живая природа /А.С.Пресман. -М.: Наука, 1968.-288 с.

73. Прикладные аспекты теплофизики и биофизики в сельском хозяйстве /

B.C. Алексеев [и др.] // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2013. - №8. - С. 44 -47.

74. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие/ A.C. Клюев [и др.]; Под ред. A.C. Клюева. - 2-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.

75. Расев, А. Утилизация тепловой энергии в сушильных камерах / А. Расев,

C. Кучер // «ДЕРЕВО.RU». - №6. - 2011. - С. 118 - 122.

76. Рогов, И.А. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов / И.А.Рогов. - М.: Агропромиздат, 1988. - 325 с.

77. Родин, А.Р., Лесные культуры: учебник / А.Р. Родин [и др.]; под общ. ред. проф. А.Р. Родина. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Федеральное агентство лесного хозяйства, 2009. - 462 с.

78. Романова, Е.В. Возможности использования тепловых насосов в процессе сушки / Е.В. Романова, А.Ю. Орлов // Вестник ТГТУ. - 2008. - № 3. - Т. 14. -С. 591 -596.

79. Сажин, Б.С. Оптимизация процессов сушки / Б.С. Сажин. - Харьков: ВСНТО, 1983.-С. 3-10.

80. Сажин, Б.С. Основы техники сушки / Б.С. Сажин. - М.: Химия, 1984. -

320 с.

81. Скрипников, Ю.Ф. Радиаторы для полупроводниковых приборов / Ю.Ф. Скрипников. -М.: Энергия, 1973. -49 с.

82. Сорокин, A.C. Расчет вентилируемого ребристого теплоотвода / A.C. Сорокин // Радио. - 2005. - №4. - С. 25-27.

83. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами/ Под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1982. -416с.

84. Тауасаров, Ш.У. Использование теплового насоса для сушки термоло-бильных материалов / Ш.У. Тауасаров, М.А. Алтыбаев // Наука и образование Южного Казахстана. - №35. - 2003. С. 115 - 118.

85. Тахистов, Ф.Ю. Методики расчета и выбора параметров термоэлектрических термостатов [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 01.04.14/ Филипп Юрьевич Тахистов; науч. рук. A.B. Шарков. - СПб, 2007. - 131 с.

86. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: справ. / Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. - М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с.

87. Теплотехнический справочник. - М.: Энергия, т. 1, 1975. - 744 с.

88. Теплотехнический справочник. - М.: Энергия, т. 2, 1976. - 896 с.

89. Термоэлектрические охладители / Под ред. A.JI. Вайнера. - М.: Радио и связь, 1983,- 177 с.

90. Термоэлектрическое охлаждение / А.Ф. Иоффе [и др.]. - М.: Издательство Академии Наук, 1956. - 113 с.

91. Техника проектирования систем автоматизации технологических процессов / Л.И. Шипетин [и др.]; под ред. Л.И. Шипетина. - М: «Машиностроение», 1976.-496 с.

92. Толстов, В.А. Эффективность электротехнологических установок / В.А. Толстов, Ю.С. Архангельский. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2000. - 146 с.

93. Харламов, C.B. Конструирование технологических машин и аппаратов / C.B. Харламов. - Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1974. - 272 с.

94. Цветков, Ф.Ф. Тепломассообмен : учеб. пособие для вузов / Ф.Ф. Цветков. - 2-е - изд. испр. и доп. - М.: Изд-во МЭИ, 2005. - 550 с.

95. Цветков, Ю.Н., Термоэлектрические системы кондиционирования воздуха и приборы контроля / Ю.Н. Цветков, Т.А. Исмаилов. - Л.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 1988. - 240 с.

96. Цирельман, Н.М. Теория и прикладные задачи тепломассопереноса. Ч. 1: учеб. пособие / Н.М. Цирельман. - Уфа: Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т, 2002. -108 с.

97. Черкасский, В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры / В.М. Черкас-

ский. - 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Энергоатомиздат, 1984. - 416 с.

98. Шевцов, А. А. Моделирование нестационарного процесса конденсации влаги из отработанного теплоносителя конвективных зерносушилок [Текст] /А. А. Шевцов, И. О. Павлов, А. Н. Зотов, А. В. Евдокимов // Вестник ВГТА. - 2001. -№6.-С. 31-35.

99. Шостаковский, П. Современные решения термоэлектрического охлаждения для радиоэлектронной, медицинской, промышленной и бытовой техники / П. Шостаковский // Компоненты и технологии. - 2009. - №12. - С. 120-126.

100. Электротехнический справочник. В 4 т. Т.2. Электротехнические изделия и устройства / Под общ. ред. В.Г. Герасимова [и др.]; гл. ред. И.Н. Орлов. - 8-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 1998. - 518 с.

101. Литовский, Е.И. Промышленные тепловые насосы / Е.И. Литовский, Л.А. Левин. - М. : Энергоатомиздат, 1989. - 128 с.

102. Jaegle, М. Multiphysics simulation of thermoelectric systems / M. Jaegle et al // Proceedings ECT2008. - Paris, 2008. - P. 271.

103. Jaegle, M. Simulating Thermoelectric Effects with Finite Element Analysis using COMSOL / M. Jaegle // Proceedings ECT2007. - Odessa, 2007. - P. 222.

104. Kongraf. Инструментальная система разработки функциональных алгоритмов. - М.: ПТК КОНТАР, 2005. - 105 с.

105. Rowe D.M. CRC Handbook of Thermoelectrics / D.M. Rowe. - N.Y.: CRC Press, 1995.-683 p.