8 / 60
6
ÕÐÀÍÅÍÈÅ È ÏÅÐÅÐÀÁÎÒКÀ ÑÅËÜÕÎÇÑÛÐÜß, ¹ 2, 2015
ществлялся при опущенном положении ванны и пе-
реключенной работе холодильного агрегата
1
в ре-
жиме «оттаивание». Масса вымороженного льда опре-
деляется за один цикл работы установки, который со-
ставлял 3600 с.
Система подачи жидкости в ванну
7
выморажи-
вающей установки включала насос
10
, магистрали
отвода
3
и подачи
8
продукта с регулировочными
вентилями и счетчиком расходомером
9
для конт-
роля расхода жидкости, подаваемой в ванну.
Система подачи хладагента во внутреннюю по-
лость цапф
12
испарителя состоит из холодильного
агрегата, включающего поршневой герметичныйй ком-
прессор, двухсекционный воздушный конденсатор,
ресивер, фильтр-осушитель, терморегулирующий
вентиль
6
, чувствительный баллон которого при-
креплен к магистрали всасывания хладагента в
компрессор, реле давления, соленоидные клапаны.
Мощность холодильного агрегата позволяла при экс-
периментах получать температуру кипения холо-
дильного агента от 262 до 250 К за счет варьиро-
вания холодопроизводительности компрессора. Дав-
ление во всасывающей и нагнетающей магистрали
компрессора контролировалось при помощи мано-
метров, размещенных на приборной панели
11
.
Для исследования влияния параметров процесса
концентрирования на характер работы выморажи-
вающей установки, затраты энергии и величину по-
терь целевых компонентов, отводимых с выморо-
женным льдом, было проведено планирование, по-
зволяющее варьировать всеми факторами и получать
количественные оценки эффектов их взаимодействия.
Математическое описание указанного процесса по-
лучали эмпирическим путем. Его уравнения в виде
полинома второй степени, находили, используя ста-
тистические методы обработки серии эксперимен-
тальных данных [6].
В качестве основных факторов, влияющих на про-
цесс концентрирования вымораживанием вишнево-
го сока, были выбраны:
т
0
— температура кипения
хладагента в испарителе вымораживающей установ-
ки, К;
f
— площадь поверхности теплообменных эле-
ментов, отнесенная к 1 м
3
полезного объема аппа-
рата, м
2
/м
3
;
Q
— расход сока, подаваемого в аппарат,
м
3
/с; СВ
н
— начальное содержание сухих веществ в
исходном соке, % [5, 6].
Все эти факторы совместимы и некоррелируемы
между собой. Изучая их взаимное влияние на про-
цесс, можно подобрать оптимальные режимы кон-
центрирования вишневого сока вымораживанием.
В ходе эксперимента температуру кипения хлад-
агента в испарителе вымораживающей установки из-
меняли в пределах 250,0…262,0 К; площадь поверх-
ности теплообменных элементов, отнесенная к 1 м
3
полезного объема аппарата, составляла 39,0–127,0 м
2
/м
3
;
расход сока, подаваемого в аппарат, изменяли в ин-
тервале (0–4,0)
·
10
-5
м
3
/с; начальное содержание су-
хих веществ в исходном соке изменяли от 12,0 до 24,0%.
Выбор интервалов изменения факторов зависит
от технологических условий процесса концентриро-
вания и технических характеристик вымораживаю-
щей установки. Критериями оценки влияния раз-
личных факторов на процесс концентрирования вы-
мораживанием были выбраны:
Y
1
— удельная цик-
ловая производительность по вымороженному льду
с 1 м
3
полезного объема аппарата, кгл/(м
3
·
с);
Y
2
—
удельные энергозатраты на 1 кг вымороженного льда,
кВт
·
ч/кгл;
Y
3
— содержание сухих веществ в раст-
воре, полученном при расплавлении вымороженно-
го льда, %.
При исследовании было применено композици-
онное ротатабельное униформпланирование и выб-
ран полный факторный эксперимент второго поряд-
ка для четырех независимых переменных. Чтобы ис-
ключить влияние неконтролируемых параметров на
результаты эксперимента, проведение опытов изме-
няли в случайном порядке.
В результате статистической обработки экспери-
ментальных данных получены уравнения регрессии,
записанные в кодированном виде, адекватно опи-
сывающие данный процесс под влиянием исследуе-
мых факторов:
Y
1
= 0,1748 – 0,0184
т
0
+ 0,0055
f
+ 0,0147
Q
–
– 0,0147СВн – 0,0005
т
0
f
+ 0,0016
т
0
Q
+
+ 0,0076
т
0
СВ
н
+ 0,0111
fQ
+ 0,0056
f
СВ
н
+
+ 0,0007
Q
СВ
н
– 0,0003
т
0
2
– 0,0030
f
2
–
– 0,0039
Q
2
+ 0,0046СВ
н
2
;
(1)
Y
2
= 0,2591 – 0,0621
т
0
+ 0,0323
f
+ 0,0453
Q
–
– 0,0444СВ
н
+ 0,0220Т
0
f
– 0,0032
т
0
Q
–
– 0,0067
т
0
СВ
н
+ 0,0077
fQ
– 0,0015
f
СВ
н
–
– 0,0093
Q
СВ
н
– 0,0036
т
0
2
+ 0,0014
f
2
+
+ 0,0106
Q
2
+ 0,0004СВ
н
2
;
(2)
Y
3
= 2,4910 – 0,6186
т
0
+ 0,0816
f
– 1,0601
Q
+
+ 0,3110СВ
н
+ 0,2843
т
0
f
– 0,0918
т
0
Q
+
+ 0,1949
т
0
СВ
н
– 0,8484
fQ
– 0,3541
f
СВ
н
–
– 0,0818
Q
СВ
н
– 0,1748
т
0
2
+ 0,1151
f
2
+
+ 0,0286
Q
2
+ 0,0799СВ
н
2
.
(3)
Анализ уравнений регрессии (1)–(3) позволяет вы-
делить факторы, оказывающие наибольшее влияние
на процесс вымораживания влаги.
На удельную цикловую производительность по вы-
мороженному льду наибольшее влияние оказывает
температура кипения хладагента в испарителе вымо-
раживающей установки, наименьшее — площадь по-
верхности теплообменных элементов, отнесенная к
1 м
3
полезного объема аппарата. Степень влияния
параметров относительно друг друга составляет 3,345,
причем знак плюс перед коэффициентом при ли-
нейных членах указывает на то, что при увеличении
входного параметра значение выходного параметра
увеличивается, а знак минус — убывает.
На удельные энергозатраты, наибольшее влияние
оказывает температура кипения хладагента в испа-
рителе вымораживающей установки, наименьшее —
площадь поверхности теплообменных элементов, от-
несенная к 1 м
3
полезного объема аппарата.
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библио ека