Спосіб визначення реостабільності сумішей з невизначеними теплофізичними властивостями в реальних теплогідродинамічних, біо- і хіміко-технологічних процесах

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб визначення реостабільності сумішей з невизначеними теплофізичними властивостями в реальних теплогідродинамічних, біо- і хіміко-технологічних процесах, що включає аналіз експериментально отриманих залежностей, який відрізняється тим, що зі зразком натурної суміші проводять дослідження інтенсивності теплообміну за умов вільної конвекції, у зовнішню металеву посудину експериментального стенда заливають гарячий теплоносій -воду, у внутрішню металеву посудину експериментального стенда заливають досліджувану натурну суміш, внутрішню металеву посудину з натурною сумішшю розміщають у зовнішній металевій посудині, установку закривають кришкою, проводять фіксування зміни температур у об'ємах обох посудин в п'яти точках рівномірно розподілених вздовж теплообмінної поверхні через фіксований проміжок часу, вимірювання припиняють, коли температурний напір між гарячим теплоносієм і натурною сумішшю дорівнює , проводять дослідження інтенсивності теплообміну за умов вимушеної конвекції, у зовнішню металеву посудину експериментального стенда заливають гарячий теплоносій - воду, у внутрішню металеву посудину експериментального стенда заливають досліджувану натурну суміш, внутрішню металеву посудину з натурною сумішшю розміщають у зовнішній металевій посудині, у внутрішню металеву посудину встановлюють та приводять в дію пропелерну мішалку, установку закривають кришкою, проводять фіксування зміни температур у об'ємах обох посудин в п'яти точках рівномірно розподілених вздовж теплообмінної поверхні через фіксований проміжок часу, вимірювання припиняють, коли температурний напір між гарячим теплоносієм і натурною сумішшю дорівнює , експерименти з однією і тією ж натурною сумішшю проводять декілька разів в такій послідовності за умови вільної конвекції, за умови вимушеної конвекції для різних швидкостей руху, інтенсивно перемішують натурну суміш і руйнують її структуру та проводять експеримент за умови вільної конвекції, будують залежність швидкості зміни температури в суміші , вибирають метод обробки експериментальних даних, будують графічні залежності зміни експериментального коефіцієнта тепловіддачі від циліндричної теплообмінної поверхні до натурної суміші зі зміною осередненої по об'єму і в часі температури та від лінійної швидкості крайньої точки пропелерної мішалки , на основі чого проводять попереднє оцінювання належності натурної суміші до відповідного класу рідин: ньютонівська, неньютонівська, за графічною залежністю  визначається еквівалент комплексу фізичних властивостей для натурної суміші  шляхом послідовних наближень

,

де  - множник, який визначають для вільної конвекції за залежністю  для вимушеної - ;  - константа критеріального рівняння,  - для умов вільної конвекції, вимушеної - , визначають поправку на напрям теплообміну  шляхом послідовних наближень із застосуванням теплофізичних властивостей "частково-модельних рідин", будують експериментальні залежності еквівалента комплексу фізичних властивостей натурної суміші від осередненої по об'єму і в часі температури  в умовах вільної конвекції та від лінійної швидкості крайньої точки пропелерної мішалки  в умовах вимушеної конвекції, вибирають "модельні рідини" до натурної суміші в умовах вільної вимушеної конвекції, проводять аналіз експериментальних залежностей, вибраних "модельних рідин", на основі якого оцінюють належність натурної суміші до ньютонівських чи неньютонівських, визначають наявність та стан структури суміші, виявляють ознаки зміни реологічної структури в натурній суміші.

Текст

Реферат: Винахід належить до області теплофізичних вимірювань та до способів експериментальних досліджень і перевірки особливостей реологічної поведінки складних багатофазних полікомпонентних структурних речовин, хімічно реагуючих сумішей, біохімічних середовищ в конкретних теплогідродинамічних умовах і може бути використаний для ідентифікації UA 110718 C2 (12) UA 110718 C2 багатокомпонентних, багатофазних рідин та сумішей органічного походження, що використовуються як сировина в переробній, харчовій, хімічній промисловості, в системах біоконверсії, біоенергетики, а також для оцінювання рівня інтенсивності теплообміну в проектуванні теплотехнологічного обладнання зазначених галузей. Спосіб включає проведення експериментальних досліджень вимушеного руху досліджуваних структурних сумішей, проводять експериментальне і теоретичне дослідження процесу теплообміну в натурній суміші за умов вільної і вимушеної конвекції на спеціальному базовому експериментальному стенді. За отриманими експериментальними залежностями виявляють умови, за яких суміш в закономірностях інтенсивності теплообміну відповідає ньютонівській рідині, виявляють зміни реологічних властивостей в суміші в залежності від теплогідродинамічної ситуації в ній. 5 10 Винахід належить до області теплофізичних вимірювань та до способів експериментальних досліджень і перевірки особливостей реологічної поведінки складних багатофазних полікомпонентних структурних речовин, хімічно реагуючих сумішей, біохімічних середовищ в конкретних теплогідродинамічних умовах і може бути використаний для ідентифікації багатокомпонентних, багатофазних рідин та сумішей органічного походження, що використовуються як сировина в переробній, харчовій, хімічній промисловості, в системах біоконверсії, біоенергетики, а також для оцінювання рівня інтенсивності теплообміну в проектуванні теплотехнологічного обладнання зазначених галузей. Відомим є спосіб визначення коефіцієнта тепловіддачі за умов конвективного теплообміну органічної суміші [Патент на корисну модель України № 24616, кл. G01N25/18. заявл. 05.02.2007.: опубл. 10.07.2007., Бюл. № 10], який полягає у вимірюванні температури теплоносіїв, вимірюванні маси трійного теплоносія та суміші, а температуру трійного теплоносія та суміші вимірюють через проміжки часу і визначають експериментальний коефіцієнт конвективної тепловіддачі в базовому режимі теплообміну 15 баз суміші a експ і температурному напорі між грійною стінкою і сумішшю aбаз при температурі експ t , які відповідають шуканим режимам, а комплекс фізичних властивостей для базового режиму теплообміну визначають за залежністю КФВбаз  експ 20  баз експ , (1) А де А - коефіцієнт, що враховує всі параметри, які входять в критеріальне рівняння для базового режиму теплообміну, окрім теплофізичних властивостей, а з використанням критеріальних рівнянь, які відповідають шуканому режиму теплообміну, і значень комплексу фізичних властивостей для базового режиму розраховують комплекс фізичних властивостей, що відповідає шуканому режиму теплообміну розрахунковий шуканий коефіцієнт тепловіддачі 25 30 35 40 45 50 55 критеріальним рівнянням з врахуванням КФВшук , причому експериментальноексп шук ер визначають за структурованим КФВшук . експ Недоліками відомого способу є обмежені функціональні можливості - визначення лише коефіцієнтів тепловіддачі для заданих умов теплообміну. Найбільш близьким по суті є спосіб визначення реостабільності суміші шляхом ротаційної віскозиметрії, який полягає у проведенні експериментальних досліджень вимушеного руху досліджуваних структурних сумішей, вимірюванні залежності деформації зсуву від часу за умови сталого напруження зсуву та вимірювання залежності напруження зсуву від деформації за умови сталої швидкості зсуву, побудові повних реологічних кривих течії у вигляді залежностей ефективної в'язкості від швидкості зсуву, напруження зсуву та від тривалості деформації зсуву. Аналізуючи експериментально отримані залежності робиться висновок про реостабільнсть або реонестабільність суміші. [Пивинский Ю.Е. Реология дилатантных и тиксотропных дисперсных систем/ Ю.Е. Пивинский. - Санкт-Петербург: РИО СПбГТИ(ТУ) 2001. - 174 с.]. Недоліками відомого способу є те, що спосіб не дозволяє змоделювати рух суміші в теплогідродинамічних умовах які створюються під час реальних теплотехнологічних, біо- і хіміко-технологічних процесах. Інтенсивність конвективного теплообміну значною мірою обумовлює ефективну в'язкість та реологічні показники, що властиві суміші в даних реальних теплогідродинамічних умовах. Отже, ефективна в'язкість, що обумовлюється реальним процесом, може не співпадати з в'язкістю, визначеною в штучно створених умовах механічними способами. В основу винаходу поставлено задачу створення способу визначення реостабільності сумішей з невизначеними теплофізичними властивостями в реальних теплогідродинамічних, біо- і хіміко-технологічних процесах, в якому за рахунок проведення комплексу експериментальних досліджень процесу теплообміну в суміші за умов вільної і вимушеної конвекції на спеціально створеному базовому експериментальному стенді та застосування теорії подібності у новому аспекті для обробки та аналізу результатів експериментів, досягається можливість багатоваріантних досліджень процесів теплообміну в суміші, виявити умови поведінки суміші за законами ньютонівської рідини, тобто умови, за яких суміш в закономірностях інтенсивності теплообміну відповідає ньютонівській рідині, оцінити наявність та стан структури суміші, зруйнована чи незруйнована, а також виявити зміни реологічної поведінки суміші в залежності від теплогідродинамічної ситуації в ній та в процесі хімічних та 1 UA 110718 C2 5 10 15 біохімічних перетворень, виявити схильність суміші до втрати реостабільності, що приводить до підвищення точності визначення коефіцієнтів тепловіддачі для проектування теплообмінного обладнання і, внаслідок цього, покращення енергоефективності теплотехнологічних систем. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення реостабільності сумішей з невизначеними теплофізичними властивостями в реальних теплогідродинамічних, біо- і хімікотехнологічних процесах, що включає аналізування експериментально отриманих залежностей, будується залежність еквівалента комплексу фізичних властивостей від характерної швидкості руху натурної суміші таким чином, що виключається вплив температури та температурного напору, причому залежність будується в діапазоні температур та швидкостей, які властиві реальному технологічному процесу, а в діапазоні характерних швидкостей, де значення еквівалента комплексу фізичних властивостей не змінюється, поводження суміші трактується як ньютонівське, а в діапазоні характерних швидкостей, де значення еквівалента комплексу фізичних властивостей збільшується, поводження суміші трактується як неньютонівське з руйнуванням структури. На Фіг. 1 та Фіг. 2 представлено експериментальний стенд для реалізації способу. На Фіг. 3 показано структуру натурної суміші. На Фіг. 4 наведено структуру реалізації способу. На Фіг. 5 представлено приклад характерних залежностей 20 експ ЕКФВб  f ( t, w max ) криві 9, 9', 9" показують, що суміш (рідина) у всьому діапазоні зміни параметрів досліджень поводить себе як ньютонівська рідина (суміш); криві 10 і 11 - це криві явно реонестабільної суміші, але присутні ділянки, які за поведінкою відповідають ньютонівській рідині. На Фіг. 6 Залежність експ ЕКФВб від w max для рідкого гною великої рогатої худоби вологістю 92 %, 94 % і свиней вологістю 90 %, 94 %. На Фіг. 7. Залежність 25 30 35 40 45 експ ЕКФВб від w max для ньютонівських та близьких до ньютонівських рідин. Пристрій для здійснення способу, який являє собою базовий експериментальний стенд із двох установок: для дослідження теплообміну за умов вільної (Фіг. 1) та вимушеної конвекції (Фіг. 2). Установка дослідження теплообміну за умов вільної конвекції (Фіг. 1) складається із зовнішньої металевої посудини 1 з циліндричними стінками, зовнішня поверхня якої ізольована, в якій коаксіально розміщено внутрішню металеву циліндричну посудину 2 за допомогою фіксуючої теплоізоляційної тришарової підставки 3, утворюючи циліндричну теплообмінну поверхню, та ізольованої ззовні металевої кришки 4. Основними елементами установки є дві робочі порожнини - зовнішня, ємністю V1 , та внутрішня, ємністю V2 , в яких встановлено датчики вимірювання температури трійного теплоносія 5 та натурної суміші 6, організовано автоматичне фіксування температур по об'єму трійного теплоносія та натурної суміші 7, результати вимірювань передаються на комп'ютер 8. Для дослідження теплообміну за умов вимушеної конвекції базова експериментальна установка (Фіг. 2) містить зовнішню металеву посудину 1, в якій розміщено внутрішню циліндричну металеву посудину 2 за допомогою фіксуючої теплоізоляційної тришарової підставки 3, утворюючи циліндричну теплообмінну поверхню, у внутрішній посудині співвісно розміщено пропелерну мішалку 5, яка з'єднана з електродвигуном 6 через теплоізоляційну кришку з отворами 4. Спосіб здійснюється наступним чином. Спосіб ґрунтується на тому, що в результаті структуризації критеріального рівняння теплообміну та представлення його у вигляді комплексів, можна відокремити спеціалізований комплекс фізичних властивостей КФВ   C  КФВ  gn1  w n2  In3  t n4 П , (2) де 50 t  (t c  t ) , де t c - температура стінки теплообмінної поверхні, °C, t - визначальна характерна температура суміші: за умов вимушеної течії в трубі - температура рідини на вході в трубу, за умов вільного руху - температура рідини за межами граничного шару, °C; w визначальна характерна швидкість суміші, м/с; l - визначальний розмір, м; g - прискорення  - поправка на напрям теплообміну; C - константа критеріального рівняння для конкретних умов теплообміну; n1 , n 2 , n 3 , n 4 - показники степеня. КФВ містить вільного падіння, м/с; 55 набір теплофізичних властивостей у степенях, які відповідають теплообміну, а отже, конкретному критеріальному рівнянню. 2 конкретним умовам UA 110718 C2 5 Натурна суміш (Фіг. 3) - складна, трифазна, багатокомпонентна речовина органічного походження, теплофізичні і реологічні властивості якої не досліджені та змінюються в процесі технологічної обробки. Псевдосуцільне середовище суміші (Фіг. 3) містить газову фазу, натурна суміш здатна до розшарування за рахунок флотації твердих частинок, коагуляції. Представлені складні суміші потрібно нагрівати, термостабілізувати, охолоджувати і в таких умовах по окреме визначення кожного із теплофізичних параметрів не дозволить отримати адекватний результат. Експериментально визначивши коефіцієнт тепловіддачі, а в натурній суміші, знаходимо експериментальний еквівалент комплексу фізичних властивостей 10 експ ЕКФВб (формула 1), який відображає вплив не тільки окремих теплофізичних параметрів, але їх сукупності на інтенсивність теплообміну, що дозволяє більш обґрунтовано визначати фізичні зв'язки в досліджуваному процесі. Отже, комплекс експ ЕКФВб (КФВ) характеризує рівень інтенсивності теплообміну в даній суміші. Визначивши розрахунком КФВ для рідин із дослідженими теплофізичними властивостями та знаючи 15 експ можна вибрати "модельну рідину" до ЕКФВб натурної суміші в конкретних умовах, чим оцінити особливості реологічної поведінки суміші. Структура реалізації способу (Фіг. 4) має ітераційну структуру, складається із таких модулів (Фіг. 4): І - експериментальний блок; II - блок отримання характеристики 20 25 експ ЕКФВб  f ( t, w max ) ; III - блок вибору "модельної рідини"; IV - логічна частина: блок прийняття рішень; V - результат; і полягає в наступному. Зі зразком натурної суміші проводяться дослідження інтенсивності теплообміну в умовах вільної конвекції, на установці (Фіг. 1) базового експериментального стенду та в умовах вимушеної конвекції на установці (Фіг. 2) в потрібному діапазоні характерних температур t і швидкостей руху wmax натурної суміші. Проведення експерименту здійснюється таким чином. У робочу порожнину посудини 1 заливається гарячий теплоносій (вода, початкова температура змінювалась в межах 45…92 °C). У порожнину посудини 2 заливається холодний теплоносій (досліджувана натурна рідина, суміш). Після чого посудина 2 з холодним теплоносієм розміщається в посудині 1. Рівень рідин у робочих порожнинах однаковий. Установка закривається кришкою 4. Далі проводиться вимірювання температур у зовнішньому об'ємі V1 та в об'ємі V2 внутрішньої порожнини через визначений проміжок часу. Дослід закінчується, коли середній температурний напір дорівнює t  3...5 C . Тривалість проведення однієї серії вимірювань дорівнює   15...25 хвилин. 30 1 2 35 1 Вимірювання температур теплоносіїв здійснювалось в п'яти точках 1 ...5 в об'ємі V1 , та в п'яти 2 точках 1 ...5 в об'ємі V2 , рівномірно розподілених вздовж теплообмінної поверхні (Фіг. 1) датчиками температури з аналогово-цифровими перетворювачами. Фіксування температур відбувається одночасно в десяти точках і результат вимірювань передається на комп'ютер. Проведення серії досліджень за умов вимушеної конвекції здійснюється таким чином. Після розміщення посудини 2 (Фіг. 2) з холодним теплоносієм в посудині 1 з гарячим теплоносієм, встановлюється та приводиться в дію перемішувальний пристрій 5. В межах серії дослідів 1 1 кількість обертів мішалки стала. Вимірюються температури в п'яти точках 1 ...5 в об'ємі V1 , та 2 в п'яти точках 1 ...5 2 в об'ємі V2 через визначений проміжок часу. Дослід закінчується з , досягненням середнього температурного напору t  15...53 C . Тривалість проведення  40 45 одного експерименту за умов вимушеної конвекції знаходиться в межах   10...40 хвилин. Базовий експеримент з однією і тією ж сумішшю проводиться декілька разів в такій послідовності: за умов вільної конвекції, структура суміші не зруйнована; за умов вимушеної конвекції для різних швидкостей руху; за умов вільної конвекції, структура суміші попередньо зруйнована. Базовий експеримент проводиться в умовах реальних біо- і хіміко-технологічних процесів, які відбуваються і натурних теплообмінних установках, наприклад: в умовах процесів зброджування та ферментації на різних стадіях, під час реакції переетерифікації тощо. Аналізується швидкість зміни температури в суміші за залежністю dt / d  f ( ) та вибирається метод обробки експериментальних даних. В результаті отримуються графічні залежності експериментального коефіцієнта тепловіддачі 50 Ha основі експериментальної залежності  б  f ( t, w max ) . експ  б  f ( t, w max ) проводиться попереднє експ гіпотетичне оцінювання належності натурної суміші до відповідного класу рідин: ньютонівська, неньютонівська реостабільна, неньютонівська реонестабільна. 3 UA 110718 C2 Визначається базовий еквівалент комплексу фізичних властивостей для реальної речовини б експ ЕКФВб шляхом послідовних наближень за  експ  f ( t, w max ) експ б ЕКФВ де 5 Пб б експ ,  Сб  Пб  (Рrp / Prcт )0,25 б - множник, який враховує визначальний геометричний параметр базової експериментальної установки та температурний напір: вільна конвекція Пб  (g  t)0,25  H0,25 , H0,3 б ; C б - константа базового критеріального 20,41 , рівняння ( Сб  0,0549 для базового експерименту за умов вимушеної конвекції; Сб  1 3 - за вимушена конвекція Пб  w 0,589  (g  t б )0,1   умов вільної конвекції). Поправка на напрям теплообміну Prp / Prcт  0,25 б визначається шляхом послідовних наближень із застосування теплофізичних властивостей "частково-модельних 10 рідин". Методи визначення Pr / Pr  p 0,25 cт б для сумішей різного класу наведено в таблиці. Таким чином за результатами базового експерименту маємо характеристику рідини: вільна конвекція, ламінарна течія, в'язкісно-гравітаційний режим руху суміші вимушена конвекція, ламінарний рух суміші 15 експ ЕКФВб  f ( t, w max ) . (4) За методами, наведеними в Табл. 1 вибираються "модельні рідини" до натурної суміші в умовах вільної, вимушеної конвекції, для кожної характерної швидкості. Проводиться аналіз експериментальних залежностей (3, 4), вибраних "модельних рідин" та експ характерних залежностей ЕКФВб 20 експ ЕКФВб  f (t) ; (3)  f ( t, w max ) для різного класу рідин, на основі якого оцінюють належність суміші до ньютонівських чи неньютонівських, реостабільних чи реонестабільних середовищ в конкретних теплогідродинамічних умовах, а також: визначають наявність та стан структури суміші; виявляють зміни реологічних властивостей в суміші в залежності від теплогідродинамічної ситуації в ній та в процесі хімічних і біохімічних перетворень. Таблиця Способи врахування поправки на напрям теплообміну та способи вибору "модельних рідин" Рідина, суміш Вимушена конвекція Умови базового експериме Вільна нту конвекція Рідина, суміш Ньютонівські, близькі до ньютонівських, неньютонівські Неньютонівські реонестабільні реостабільні Врахування поправки на напрям теплообміну експ  ЕКФВб   [ЕКФВрозр ]ч м б в діапазоні температур суміші та стінки t p ...t ст зa наявності розрахункової залежності  Prч  м  f ЕКФВрозр б   чм експ [КФВрозр ]ч м [ЕКФВб ]с б   min t t за наявності розрахункової залежності для модельних рідин від температури t і концентрації b [ЕКФВрозр ]ч  м  f (b, t ) б Вибір "модельної рідини» Ньютонівські, близькі до Неньютонівські реонестабільні ньютонівських, неньютонійські Прийнято, що теплофізичні реостабільні властивості "модельної рідини" для Прийнято, що теплофізичні реонестабільних рідин, еквівалентні властивості "модельної рідини" натурній рідині тільки за певних повною мірою еквівалентні натурній теплогідродинамічних умов суміші, (рідині, розчину) 25 4 UA 110718 C2 Продовження таблиці 1 експ розр : ЕКФВб   ЕКФВб   min  с  м     Умови базового експериме нту Вимушена експ конвекція [КФВрозр ] [ЕКФВб ]с б м   min t t експ [ЕКФВб ]с  [КФВрозр ]м  min б t  tм t  tм ,  експ  де ЕКФВб с - визначальний комплекс натурної суміші, структура якої знаходиться у певному стані (ступені зруйнованості) експ [КФВрозр ]м [ЕКФВб ] с б   min t t Вільна конвекція експ [ЕКФВб ] с  [КФВрозр ]м  min б t  tм 5 10 15 Крім того, даний спосіб дозволяє визначити метод та можливості інтенсифікації процесів теплообміну в натурній суміші: завдяки багатоваріантному базовому експерименту проводиться тестування можливостей руйнування структури даної натурної суміші - чи піддається руйнуванню, чи є можливість переходу неньютонівської суміші в ньютонівську і за яких температур та швидкостей, наскільки можна інтенсифікувати теплообмін за рахунок цього. На Фіг. 5 наведено приклад характерних залежностей: криві 9, 9', 9" показують, що суміш (рідина) у всьому діапазоні зміни параметрів досліджень поводить себе як ньютонівська рідина; криві 10 і 11 - це криві явно реонестабільної суміші, але присутні ділянки, які характерні за поведінкою ньютонівській рідині. Маючи остаточні висновки про властивості рідини, виконується перевірка гіпотези належності натурної суміші до відповідного класу рідин (класифікація сумішей показано на Фіг. 4, блок V ). Якщо виникає необхідність, виконується коригування. В процесі перебігу біо- і хіміко-технологічних перетворень в натурній суміші (Фіг. 3, 5, 6) кожний із теплофізичних параметрів змінюються в різних співвідношеннях c  c ;    ;    ;    , (5) що відбивається на закономірностях залежності  б  f ( t, w max ) але експериментально експ встановлено, що на зміну абсолютного значення комплексу 20 експ ЕКФВб за сталої характерної експ t впливає    , а на зміну закономірності ЕКФВб  f ( t, w max ) вирішальним є    та    . температури суміші Приклад застосування даного способу наведений на Фіг. 6. Дослідження проводились з тиксотропними сумішами - рідким гноєм великої рогатої худоби і свиней. Тривалість проведення експерименту дорівнює   35  40 хвилин. 25 Графік залежності експ ЕКФВб  f ( w max ) , w max  f (n) , тиксотропної речовини за сталої температури (Фіг. 6) має характерну форму, яка вказує на зміну реологічного стану тиксотропної речовини з ознаками зменшення ефективної в'язкості. Крім того, залежності на Фіг. 6 показують, що температура також впливає на стан реологічної структури тиксотропної суміші. Це пояснюється тим, що із всіх теплофізичних властивостей, які входять в експериментальний 30 комплекс експ ЕКФВб , густина і в'язкість значно залежать від температури і реологічної передісторії суміші. Визначити перехід тиксотропної натурної суміші до стану ньютонівської рідини можна дослідивши характеристику 35 експ ЕКФВб  f (n) тиксотропної речовини для різних температур (Фіг. 6): для гною свиней в стані бродіння вологістю 94 %, та ВРХ вологістю 92 % для значень w max від 0,18 м/с і вище відбувається руйнування структури і суміш набуває ньютонівських властивостей, тобто є можливість інтенсифікації теплообміну. 5 UA 110718 C2 Експериментальна залежність експ ЕКФВб  f (n) для ньютонівських рідин та близьких до ньютонівських наближається до лінійної (Фіг. 7), що видно на прикладі сироватки свіжої і в стадії бродіння, гліцерину безводного, цукрового розчину, концентрація 50 %. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 Спосіб визначення реостабільності сумішей з невизначеними теплофізичними властивостями в реальних теплогідродинамічних, біо- і хіміко-технологічних процесах, що включає аналіз експериментально отриманих залежностей, який відрізняється тим, що зі зразком натурної суміші проводять дослідження інтенсивності теплообміну за умов вільної конвекції, у зовнішню металеву посудину експериментального стенда заливають гарячий теплоносій - воду, у внутрішню металеву посудину експериментального стенда заливають досліджувану натурну суміш, внутрішню металеву посудину з натурною сумішшю розміщають у зовнішній металевій посудині, установку закривають кришкою, проводять фіксування зміни температур у об'ємах обох посудин в п'яти точках рівномірно розподілених вздовж теплообмінної поверхні через фіксований проміжок часу, вимірювання припиняють, коли температурний напір між гарячим теплоносієм і натурною сумішшю дорівнює t  3...5 C , проводять дослідження інтенсивності теплообміну за умов вимушеної конвекції, у зовнішню металеву посудину експериментального стенда заливають гарячий теплоносій - воду, у внутрішню металеву посудину експериментального стенда заливають досліджувану натурну суміш, внутрішню металеву посудину з натурною сумішшю розміщають у зовнішній металевій посудині, у внутрішню металеву посудину встановлюють та приводять в дію пропелерну мішалку, установку закривають кришкою, проводять фіксування зміни температур у об'ємах обох посудин в п'яти точках рівномірно розподілених вздовж теплообмінної поверхні через фіксований проміжок часу, вимірювання припиняють, коли температурний напір між гарячим теплоносієм і натурною сумішшю дорівнює t  1,5...3 C , експерименти з однією і тією ж натурною сумішшю проводять декілька разів в такій послідовності за умови вільної конвекції, за умови вимушеної конвекції для різних швидкостей руху, інтенсивно перемішують натурну суміш і руйнують її структуру та проводять експеримент за умови вільної конвекції, будують залежність швидкості зміни температури в суміші dt / d  f () , вибирають метод обробки експериментальних даних, будують графічні залежності зміни експериментального коефіцієнта тепловіддачі від циліндричної теплообмінної поверхні до натурної суміші зі зміною осередненої по об'єму і в часі температури та від лінійної швидкості крайньої точки пропелерної мішалки б  f ( t, w max ) , на основі чого експ проводять попереднє оцінювання належності натурної суміші до відповідного класу рідин: ньютонівська, неньютонівська, за графічною залежністю б  f ( t, w max ) визначається експ експ еквівалент комплексу фізичних властивостей для натурної суміші ЕКФВб шляхом послідовних наближень експ ЕКФВ б  б експ С б  Пб  (Рrp / Prcт )0,25 б , де Пб - множник, який визначають для вільної конвекції за залежністю Пб  (g  t )0,25  H0,25 для 40 H0,3 б ; Cб - константа критеріального рівняння, Сб  13 - для , 20,41 умов вільної конвекції, вимушеної - Сб  0,0549 , визначають поправку на напрям теплообміну вимушеної - Пб  w 0,589  (g  t б )0,1  Prp / Prcт 0,25 б шляхом послідовних наближень із застосуванням теплофізичних властивостей 45 "частково-модельних рідин", будують експериментальні залежності еквівалента комплексу фізичних властивостей натурної суміші від осередненої по об'єму і в часі температури експ ЕКФВб  f ( t ) в умовах вільної конвекції та від лінійної швидкості крайньої точки пропелерної 50 експ мішалки ЕКФВб  f ( t, wmax ) в умовах вимушеної конвекції, вибирають "модельні рідини" до натурної суміші в умовах вільної вимушеної конвекції, проводять аналіз експериментальних залежностей, вибраних "модельних рідин", на основі якого оцінюють належність натурної суміші до ньютонівських чи неньютонівських, визначають наявність та стан структури суміші, виявляють ознаки зміни реологічної структури в натурній суміші. 6 UA 110718 C2 7 UA 110718 C2 8 UA 110718 C2 9 UA 110718 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Tkachenko Stanislav Yosypovych, Pishenina Nadia Volodymyrivna, Rumyantseva Tetyana Yuriivna

Автори російською

Ткаченко Станислав Иосифович, Пишенина Надежда Владимировна, Румянцева Татьяна Юриевна

МПК / Мітки

МПК: G01N 25/18, G01N 11/00

Мітки: хіміко-технологічних, сумішей, реостабільності, реальних, властивостями, біо, процесах, теплогідродинамічних, теплофізичними, невизначеними, визначення, спосіб

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/12-110718-sposib-viznachennya-reostabilnosti-sumishejj-z-neviznachenimi-teplofizichnimi-vlastivostyami-v-realnikh-teplogidrodinamichnikh-bio-i-khimiko-tekhnologichnikh-procesakh.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення реостабільності сумішей з невизначеними теплофізичними властивостями в реальних теплогідродинамічних, біо- і хіміко-технологічних процесах</a>

Подібні патенти