Материал: Инновационные технологии и материалы. сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых

Цилиндрический ротационно-пленочный аппарат:

1 - цилиндрический корпус, 2, 3 крышки, 4 - греющая рубашка, 5 и 6 патрубки для ввода исходного продукта, 7 - патрубок для вывода готового продукта, 8 - патрубок для присоединения к вакуумной системе, 9

и10 патрубки для подвода пара и отвода конденсата из греющей рубашки, 11 и 12 патрубки для слива остаточной фосфатидной эмульсии

иостаточного парожирового конденсата от аппарата, 13 - перфорированный ротор, 14, 20 - отверстия, 15 - лопасти, 16, 17 - валы, 18 и 19 - диски. Отверстиями, 21 и 22 - винтообразный и прямолинейный участки, 23 и 24 - зазоры, 25, 26 - перегородки, 27 - сепарационный отбойник тарельчатого типа, 28 - неподвижно сепарационное кольцо, 29 - сепарационная камера

Предлагаемый цилиндрический ротационно-пленочный аппарат работает следующим образом: Исходная фосфатидная эмульсия поступает через патрубки 5 и 6 во внутреннее пространство корпуса 1, где попадает на лопасти винтообразного участка вращающегося ротора и под действием центробежных сил наносится на внутреннюю поверхность корпуса, обогреваемого через греющую рубашку 4 паром, поступающим и удаляющимся через патрубки 9 и 10. С помощью винтообразного участка продукт равномерно распределяется по внутренней поверхности корпуса, формируется равномерный слой продукта и обеспечивается его поступательное перемещение по внутренней поверхности корпуса аппарата.

Обрабатываемый продукт последовательно перемещается вместе с выпаренными из продукта парами влаги вдоль корпуса аппарата к выходу и выводится из него через патрубок 7. Образо-

126

вавшаяся в результате выпаривания парогазовая смесь через межлопастное пространство прямолинейного участка, отверстия перфорированного ротора и отверстия диска, предварительно взаимодействующая с сепарационным отбойником 27 и кольцом для выделения из нее жидкой фазы готового продукта отсасывается вакуумной системой (не показана) через патрубок 8.

Данная конструкция аппарата позволяет интенсифицировать процесс тепло - и массообмена, снизить энергозатраты на его проведение с сохранением качественных показателей продукта.

УДК 621.313

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ С СОВМЕЩЕННОЙ ФУНКЦИЕЙ ЯКОРНОЙ ОБМОТКИ

Д.С.Филиппов Воронежский государственный технический университет

E-mail: 363636146@rambler.ru

В настоящее время коллекторные двигатели переменного и постоянного тока имеют очень широкое применение.

Достоинства: возможность получения высокой частоты вращения ротора независимо от частоты тока в сети; высокий пусковой момент на валу обеспечивает надежный запуск в трудных условиях;

высокая удельная мощность этих машин позволяет создать компактные привода и приборы;

универсальность конструкции позволяет использовать для питания двигателя источники как переменного, так и постоянного тока.

Недостатки: большой расход дорогостоящей обмоточной меди; возникновение тормозных моментов в результате отставания основного магнитного потока статора во времени от тока в якоре; искажение результирующего магнитного поля машины полем реакции якоря.

Нами исследована возможность решения некоторых проблем. Еѐ суть сводится к полному отказу от применения обмотки возбуждения на полюсах статора. Основное магнитное поле в но-

127

вой конструкции создается продольной составляющей МДС якоря, что достигается соответствующим сдвигом щеток с геометрической нейтрали. В таком двигателе якорь выполняет две функции: создает основное магнитное поле машины и обусловливает еѐ вращающий момент при взаимодействии тока в обмотке якоря с этим полем.

Исследование характеристик новой конструкции проводилось на математической модели, построенной с использованием программного продукта Elcut 5.1. В качестве базового изделия взят электродвигатель ДК-45 для привода бытовой швейной машины. В итоге исследования модели этого двигателя установлено, что реальная машина имеет улучшенные характеристики по сравнению с указанными в паспорте.

Создана модель модернизированной конструкции, в которой отсутствует обмотка возбуждения. Установлено, что новая конструкция позволяет изменить подход к оптимизации геометрии магнитной системы при неизменных еѐ габаритах. Путем увеличения диаметра якоря, сокращения величины полюсного перекрытия и сдвига щеток с геометрической нейтрали определены решения, позволяющие не только полностью восстановить параметры прототипа, но и превзойти некоторые характеристики. Так, вращающий момент модернизированного двигателя возрос в 1,6 раза. При этом расход меди уменьшился почти вдвое.

Установлено, что пусковой момент как в прототипе, так и в модернизированной конструкции заметно ограничивается насыщением магнитной цепи, в первую очередь – на набегающем крае полюса. Также установлено, что величина начального вращающего момента зависит от положения якоря относительно оси полюса. Объясняется это ограниченным числом пазов магнитопровода якоря. Сравнением нескольких моделей, построенных в режиме 3D, определен скос пазов якоря, заметно снижающий пульсации вращающего момента с обеспечением возможности машинной обмотки якоря.

При реализации данной идеи существенно снизятся затраты на оборудование и материалы. Это позволит выпускать совершенно инновационные двигатели, которые имеют все шансы выиграть конкурентную борьбу на мировом рынке.

128

УДК 637.352

РАЗРАБОТКА ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШИЛКИ, РАБОТАЮЩЕЙ ПО ПРИНЦИПУ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

А.С.Шахов, Р.А.Барыкин, Т.И.Некрылова, Тарик Джуахра

Воронежский технический университет инженерных технологий

E-mail: s_shahov@mail.ru

Сублимационное консервирование – одно из наиболее эффективных направления холодильной и сушильной техники для сохранения пищевых продуктов, биологических материалов и медицинских препаратов. Бурное развитие автоматизации технологических линий с использованием вычислительной техники требует точного математического описания процессов и элементов конструкций аппаратов, что подразумевает проведение обширных фундаментальных и прикладных исследований системы процессов интенсивного обезвоживания пищевых сред на основе вакуум-сублимационной сушки. Поэтому разработка оборудования для интенсивного обезвоживания пищевых сред на основе вакуум-сублимационной сушки является важной и актуальной задачей, без решения которой невозможно создать технику и технологию с более высокими по отношению к существующим технико-экономическими показателями.

Целью работы является разработка вакуум-сублимационной сушилки, работающей по принципу теплового насоса, что позволит значительно сократить энергозатраты не менее чем на 60-70 %.

На данный момент проведен анализ современного состояния теоретических и практических основ обезвоживания пищевых сред в технологической системе, включающей выделение целевых компонентов, их разделение и концентрирование, создание развитой поверхности разделения фаз, замораживание, удаление влаги сублимацией, обобщены данные научнотехнической литературы о возможных направлениях интенсификации технологии и создания высокоэффективного оборудования для комплексного обезвоживания с использованием вакуум-сублимационной сушки. Выполнена комплексная оценка пищевого сырья как объекта интенсивного обезвоживания на основе вакуум-сублимационной сушки, путем определения структурно-механических, теплофизических, оптических, электрофизических и других свойств пищевых сред.

129

Предложена принципиально новая схема вакуумсублимационной сушилки, работающей по принципу теплового насоса (Рисунок).

Схема вакуум-сублимационной сушилки, работающей по принципу теплового насоса: 1 – корпус сушилки; 2 – вакуум-насос; 3, 13, 15, 17 – электродвигатели; 4 - переохладитель; 5, 6, 7– терморегулирующие вентили; 8, 9 – десублиматоры; 10 - компрессор; 11

– первая ступень компрессора, 12 – вторая ступень компрессора; 14 – вакуумный питатель; 16 – перфорированный барабан; 18 – ис- паритель-теплообменник; 19 – ленточный конвейер; 20 – шлюзовой затвор, 21 – линия подачи продукта в сушилку; 22 – линия удаления из сушилки сухого продукта; 23 – линия подачи хладагента в испаритель; 24 – линия удаления хладагента из испарителя; 25 – линия подачи хладагента в переохладитель для его испарения; 26 - линия удаления паров из переохладителя; 27 – линия удаления переохлажденного хладагента из переохладителя; 28 - линия удаления паров хладагента из десублиматоров; 29 - линия подачи горячего хладагента из компрессора в десублиматоры для их регенерации; 30 - линия удаления паров влаги и неконденсирующихся газов из сушилки в десублиматоры; 31 – линия удаления неконденсирующихся газов из десублиматоров.

Также запланированы следующие этапы работы: Формулирование возможных направлений решения задач, по-

ставленных в ТЗ НИР, и их сравнительная оценка.

Выбор и обоснование способа интенсификации процесса ва- куум-сублимационной сушки термолабильных пищевых сред.

130