Расчет системы увлажнения картофелехранилища с ультразвуковым распылением вентиляционного потока (ВП) заключается в определении необходимого количества аппаратов ультразвукового распыления (УЗР) [1, 2, 3] для обеспечения суммарного влагопритока (Wсум) в период максимальной потребности влаги, определении фактической максимальной производительности (W) аппаратов и энергоёмкости процесса увлажнения (Е).
Wmax ограничена мощностью используемого в УЗР излучателя УЗ и на практике может достигать значений 0,0002–0,0003 кг/с. При увлажнении ВП традиционными способами [1] суммарный влагоприток в небольших хранилищах (50 тонн продукта) составляет 0,0035 кг/с, что на порядок больше Wmax. При расчете УЗР [2] следует учитывать, что в условиях хранилищ необходимо соблюдать санитарные требования, предъявляемые к качеству распыляемой влаги [1]. Температуру воды (tВ) в корпусе УЗР целесообразно поддерживать не ниже 60 °С. Данная температура воды и антибактерицидный эффект УЗ кавитации обеспечивают пастеризацию, что препятствует развитию патогенной микрофлоры.
Исходные данные: максимальная мощность ультразвука (РУЗ), которая может быть развита излучателем, входящим в состав УЗР (РУЗ зависит от типоразмера излучателя [1, 2], материала пьезокерамики, КПД и т.п.); температура распыляемой воды (tВ); максимальная производительность вентиляционной системы по воздуху (L);начальные параметры ВП (до увлажнения): температура (tнач) и относительная влажность (φнач); конечная величина относительной влажности ВП после увлажнения (φкон); масса картофеля в хранилище (m); масса воды (М) в корпусе УЗР.
Алгоритм расчета системы увлажнения с применением УЗР [1, 2]:
1. Определяется суммарное количество влаги (Wсумм), непрерывно вносимой в вентиляционный поток с целью обеспечения требуемой величины относительной влажности (φкон = 95 %) [1]. Расчет производится с учетом максимальной величины (Wсумм), которая соответствует лечебному периоду хранения картофеля. При этом исходные параметры ВП составляют tнач ≈ + 15 °С; φнач ≈ 75 % [1].
Wсумм = Δd∙L, (1)
где Δd = dк – dн – разница влагосодержания конечного и начального параметров воздуха, кг/кг; L – производительность вентиляционной системы хранилища по воздуху, кг/с.
(2)
где νк – удельная величина подачи воздуха, м3/(ч·т); ρ – плотность воздуха, кг/ м3.
Величина Δd определяется расчетно-графическим способом по i-d-диаграмме состояния влажного воздуха [1].
2. Вычисляется фактическая максимальная производительность одного УЗР с УЗ-излучателем [1, 2] с известной величиной мощности РУЗ.:
(3)
Температура воздуха tВ принимается с учетом обеспечения санитарных требований, эксплуатационной надёжности аппарата и экономической целесообразности.
3. На основании вычисленных значений Wсумм и Wmax определяется необходимое количество аппаратов (N, ед.):
(4)
При 0 < ΔN ≤ 0,5 (где ΔN = N′ – Nmin; Nmin – ближайшее к N′ меньшее целое число), то величина N может быть принята равной Nmin. При этом в исходных данных следует увеличить значение tВ до величины, при которой ΔN равно нулю. Необходимо учитывать, что при увеличении tВ возрастают энергозатраты на нагрев воды в корпусе УЗР.
Если при расчете N′ определено, что 0,5 < ΔN ≤ 1,0, то величина N принимается равной ближайшему к N′ большему целому числу. В этом случае общая фактическая производительность аппаратов будет несколько больше требуемой Wсумм. Избыток производительности может быть уменьшен за счет снижения температуры распыляемой воды (tВ) одного из УЗР.
4. Определяются энергозатраты (РN) каждого аппарата и энергоемкость системы увлажнения ВП.
Энергоемкость процесса увлажнения (Е) равна отношению суммарной электрической мощности (∑Р) приборов и устройств, входящих в систему увлажнения, к сумме максимальных производительностей УЗР системы увлажнения (∑Wmax):
(5)
(6)
где Рi – электрическая мощность, потребляемая i-м УЗР системы увлажнения, Вт; Р – электрическая мощность, потребляемая контроллером и коммутационными устройствами системы управления аппаратами, Вт; N – количество УЗР, входящих в систему увлажнения, ед.
Рi определяется суммой мощностей всех электропотребителей, входящих в состав УЗР [1, 2]:
(7)
где Ргтвч – электрическая мощность, потребляемая генератором тока высокой частоты, Вт; Рв – электрическая мощность, потребляемая вентилятором, создающим аэрозолевыводящий воздушный поток, Вт; Рвн – электрическая мощность водонагревателя, Вт; Ра – электрическая мощность, затрачиваемая на питание системы управления гидроклапаном подпитывающего устройства, Вт.
В результате производственныхиспытаний выявлено, что величина ∑Рi в большей степени (до 80 %) определяется суммой слагаемых Ргтвч и Рвн. Практика производства подтвердила, что представленная инженерная методика расчета системы увлажнения с применением УЗР нового типа [1, 2] может быть использована для хранилищ сочной сельскохозяйственной продукции.
Библиографическая ссылка
Беззубцева М.М., Волков В.С. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭНЕРГОЕМКОСТИ СИСТЕМЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО УВЛАЖНЕНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ПОТОКА В КАРТОФЕЛЕХРАНИЛИЩАХ // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 2. – С. 101-102;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=31373 (дата обращения: 03.12.2024).