Исследование полей температур, относительной влажности и потенциала влажности в хранилище сочного растительного сырья

Строительство и архитектура/5. Теплогазоснабжение и вентиляция

Аспирант Кузнецов Е.П., к.т.н. Кучеренко М.Н.

Тольяттинский государственный университет, Россия

Исследование полей температур, относительной влажности и потенциала влажности в хранилище сочного растительного сырья

Конечная задача хранения сочного растительного сырья (СРС) – при заданном температурно-влажностном режиме максимальная сохранность влаги в сырье. Рассмотрим задачу решения сохранности влаги в сырье, используя термодинамический подход, основанный на теории потенциала влажности. В этом случае для характеристики состояния влаги в системе «насыпь СРС - воздух» используется единое термодинамическое уравнение состояния относительного изменения свободной энергии для влаги в жидком состоянии в виде[1,2]:

(1)

где s = ¶F/¶T – энтропия; р = ¶F/¶V – давление; m = ¶F/¶m – химический потенциал фазы.

Согласно теории потенциала влажности, движущей силой процесса влагообмена является градиент или разность потенциалов влажности, которая определяет возможность, направление переноса и предел переходного процесса влагообмена для взаимодействующих сред.

Влагопоток W, г, от насыпи СРС массой G_мат,т, к продувочному воздуху[3]:

W=a_q(q_Н - q_К)G_мат,

(2)

где q_Н, q_К – начальный и конечный потенциал влажности воздуха в слое продукции, в процессе хранения, °В; a_q - коэффициент влагопереноса, кг/(кг×ч×°В).

Для применения потенциала влажности как движущей силы тепломассопереноса при определении времени работы активной вентиляции, температуры, влажности подаваемого системами приточной вентиляции воздуха проведены натурные исследования для проверки положения о постоянстве равновесной влажности, потенциала влажности в хранилищах при контейнерном способе хранении СРС.

Натурные исследования теплофизических условий хранения СРС при контейнерном хранении СРС проводились с целью получения экспериментальных результатов в камере плодоовощной базы №1 Безенчукского АПК Самарской обл.

Для снижения количества точек замера на плодоовощной базе был выделен отсек с размерами в плане 4,5 на 4,5 м., отгороженный от основного хранилища фанерой по деревянному каркасу. В этом отсеке расположено 27 контейнеров типа К450 с картофелем. В характерных зонах камеры проводились замеры температуры и влажности точки 1-6, 1'-6', 1''-6'' рис.1. В центре каждого контейнера располагалась полая трубка диаметром 20мм., через которую помещался датчик HIH-4602-A Series. Всего температура и влажность фиксировалась в 45 точках.

Рис.1 Отсек для проведения натурного эксперимента с указанием точек замеров находящихся вне контейнеров

Для проведения натурного эксперимента использовался емкостной датчик влажности со встроенным термистором HIH-4602-A Series производства компании Honeywell International Inc. USA. Данный тип датчика позволит определять одновременно температуру и влажность.

Результаты проведенного натурного эксперимента представлены на рис.2-4.

Рис.2 Поля температур, в ^оС

Натурные исследования показали соответствие теплофизических условий хранения в контейнерах с СРС.

Анализ полей температур в объеме камеры показал, что температура воздуха в контейнерном и свободном пространстве камеры отличается от температуры при которой образцы продукта хранятся в контейнерах. Температура воздуха в штабеле из контейнеров с СРС выше чем в свободном объеме камеры на 0,6 – 1,7⁰С.

Анализ полей относительной влажности выполненных в хранилище, выявил характерную неравномерность по площади и всему объему штабеля и

Рис.3 Поля относительной влажности, в %

Рис.4 Поля потенциала влажности, в ^оВ

контейнеров. Также можно отметить, что повышенная влажность, значения которой выше рекомендованной для хранения соответствующего вида СРС может вызвать появление капельной влаги.

Поля потенциалов влажности имеют выраженный равномерный характер в объеме хранилища, что свидетельствует о правомерности применения понятия потенциал влажности и I-d-q-диаграммы в расчете времени работы активной вентиляции, температуры и влажности подаваемого системами приточной вентиляции воздуха.

Литература:

1. Богословский, В.Н. О потенциале влажности / В.Н. Богословский // ИФЖ. –1965. –Т.8. –С.216–222.

2. Богословский, В.Н. Применение потенциала влажности к расчету теплообмена между воздухом и жидкостью/ В.Н. Богословский, А.Н. Гоздков // Водоснабжение и санитарная техника. –1985. –№ 10. – С. 8–9.

3. Микроклимат производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений / Бодров В.И. [и др.]. – Н.Новгород.: ННГАСУ, 2008. – 623 с.