Файл: Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов.pdf

где Ui— напряжение питания трансформатора, В. Тогда потребляемая мощность

2% % p costp

где Т|тр— к. и. д. трансформатора.

Конденсаторная батарея. Величина энергии, запасаемая в накопите­ ле, зависит от технологической направленности процесса и аппаратурного его оформления. Накопителем энергии служат электрические конденса­ торы, способные отдавать накопленную энергию в виде коротких (10-4— 10~° с) импульсов большой мощности. Большинство используемых конденсаторов с твердым диэлектриком, однако не исключено использо­ вание и других типов [64]. Недостатком конденсаторов с одним высоко­ вольтным выводом является необходимость размещения их на диэлектри­ ческой подставке при последовательном включении. Также необходимо учитывать и их довольно большую собственную индуктивность [73]. ■Соединять конденсаторы следует специальной бифилярной ошиновкой [59, 64], которая снижает паразитную индуктивность.

Расчет и подбор конденсаторов для генератора производится на ос­ нове работы, совершенной искровым разрядом. Энергию, запасаемую в конденсаторе, можно приравнять произведенной работе с учетом к.п.д.

в зависимости от назначения имеют различные конструкции [82]. В боль­ шинстве случаев они представляют систему из двух металлических ша­ ров, из которых один подвижен, что позволяет регулировать разрядное напряжение.

ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЕ АППАРАТЫ

К электроимпульсным аппаратам можно предъ­ явить ряд общих требований: конструкция аппарата должна обес­ печивать высокую прочность, противостоящую импульсным на­ грузкам (это в равной мере относится и к мембране для мембран-

548

ных аппаратов); материал аппарата должен быть химически инертен; с учетом санитарных требований конструкция аппарата должна обеспечивать возможность быстрой и полной его раз­ борки; конструкция высоковольтного ввода должна обеспечи­ вать высокую электробезопасность; система крепления электро­ дов должна обеспечивать возможность быстрого и фиксирован­ ного варьирования расстояния между ними (предпочтительной является система крепления, при которой основная часть удар­

0

г

Рис. 254. Схемы расположения электродов:

в — п р о т и в о п о с т а в л е н н ы е ; б — п а р а л л е л ь н ы е ; в — к о а к с и а л ь н ы е ; г — с ек ц и о н н ы е .

ных нагрузок воспринимается металлическим стержнем элект­ рода); площадь контакта открытой поверхности электрода с жид­ костью должна быть минимальной; изоляция электрода должна быть электрически и механически прочной; система транспорти­ ровки продукта должна быть электрически безопасной; систе­ ма подвески и амортизации должна обеспечивать' гашение вибраций в минимальное время; системы приборов контроля должны обладать достаточной вибростойкостью и быть надежно электрически экранированы.

Проведенный перечень естественно не исчерпывает возмож­ ные дополнительные требования, возникающие в процессе ис­ следования и разработки электроимпульсной аппаратуры.

Одним из наиболее сложных узлов в электроимпульсной ап­ паратуре является система, образуемая положительным и отри­ цательным электродами. Конструкция электродов является опре­ деляющей для характера развития искрового канала и с этой точки зрения она — важнейшая для всего технологического ап-

549

парата в целом. Конструктивные формы электродов, с учетом электрических характеристик, предопределяются геометрией и технологической направленностью аппарата. В зависимости от взаиморасположения электродов в рабочей камере (рис. 254) их можно разделить на следующие виды: противопоставленные, т. е. ось одного является продолжением оси другого электрода; параллельные; коаксиальные, т. е. один электрод расположен внутри второго концентрического электрода; секционные, т. е. центральный электрод окружен отдельными пластинами-секция-

Рис. 255. Схемы электроимпульсных аппаратов:

а — п е р и о д и ч е с к о г о д е й с т в и я ; б— п о л у н е п р е р ы в н о г о д е й с т в и я : в — с т е р м о с т а т и р о в а * н а е м п р о ц е с с а ; г —с п о л ы м и э л е к т р о д а м и ; д —с м е х а н и ч е с к о й в ы г р у з к о й о с а д к а ; 1— э л е к т р о д ы ; 2 — д и э л е к т р и ч е с к а я к р ы ш к а ; 3— к о р п у с ; 4— т р у б о п р о в о д д л я в ы в о ­

д а р а б о ч е й ж и д к о с т и ; 5 — т р у б о п р о в о д д л я в в о д а р а б о ч е й ж и д к о с т и ; б— п р и е м н и к ; 7— за г р у з о ч н ы й б у н к е р ; S — к о н т р о л ь н а я р е ш е т к а ; 9— ш н е к ; 10— р у б а ш к а .

ми. Эту схему можно рассматривать, как частный случай преды­ дущего электрода, хотя она и имеет самостоятельное значе­ ние.

Наиболее предпочтительной является система электродов острие (+) — плоскость (—), при этом выделение энергии про­ исходит наиболее стабильно. Отрицательный электрод, как пра­ вило, заземлен. В качестве отрицательного электрода часто ис­ пользуют различные детали технологического аппарата — крыш­ ки, дно, стенки и т. д.

Наиболее быстрому разрушению подвергается изоляция электрода, непосредственно примыкающая к оголенной поверх­ ности токоведущего стержня, поэтому именно этот участок дол­ жен обладать максимальным сопротивлением к нагрузкам. В ка­ честве изоляции электродов используют вакуумную резину, стеклопластик, полиэтилен и в ряде электродов используются различные комбинации этих материалов.

Так как в импульсных и мембранных аппаратах много общих элементов, целесообразно рассмотреть их совместно. Электроимпульсный аппарат периодического действия (рис. 255, а) наибо­ лее прост. Близкий ему по конструкции аппарат, приведенный

550

на рис. 255, в, с полым электродом, что позволяет вводить обра­ батываемую среду непосредственно в зону разряда, кроме того, рубашка обеспечивает термостатирование процесса. Конструк­ ция аппарата, снабженного двумя полыми электродами, также обеспечивает подачу обрабатываемой среды в зону разряда (рис. 255, г). Аппараты, приведенные на рис. 255, б, д, предназ­ начены в основном для обработки систем твердое тело — жид­ кость и оборудованы системой транспортировки продукта. В пер­ вом случае перемещение продукта гравитационное: продукт пос­ ле прохождения контрольной решетки попадает в приемный

Рис. 256. Схемы мембранных аппаратов:

а — г о р и з о н т а л ь н о г о т и п а ; б— к о а к с и а л ь н о г о т и п а ; а — д в у х к а м е р н ы е ; I — ко р п у с ; 2 — э л е к т р о д ы ; 3— м е м б р а н а .

бункер, откуда периодически удаляется. Во втором случае из­ мельченный продукт из бункера удаляется шнековым транспор­ тером.

Электродная система в аппаратах двух типов: электрод — электрод, электрод — корпус аппарата.

В мембранных аппаратах (рис. 256) используют, как прави­ ло, электродную систему типа электрод— электрод. Мембрана может быть в различных положениях и формы. Так, горизон­ тальная мембрана в j, аппарате, приведенном на рис. 256, я, — плоская и прямоугольная, а на рис. 256, б — она представляет собой цилиндрическую оболочку. Последний случай энергетиче­ ски более приемлем, так как используется практически вся энергия искры, однако жесткость этой системы снижает к.п.д. аппарата. Недостаток первого аппарата — возможность осажде­ ния на поверхности мембраны, обращенной к электродам, пу­

Мембрану, закрепленную по периметру цилиндрического кор­ пуса, можно расположить вертикально (рис. 256, б). Количество рабочих камер может быть от одной до четырех. Преимущество этого аппарата заключается в возможности использования ос­ новной искровой камеры для комбинации ее с рабочими камера­ ми различного назначения.

551

В конструкции электроимпульсного аппарата должен учи­ тываться важный фактор — кавитация. В случае ударных волн эффект кавитации наиболее интенсивно развивается у свободной поверхности, т. е. у границы раздела жидкость — газ, волно­ вые сопротивления, которые сильно отличны одно от другого. В аппарате, приведенном на рис. 256, в, отражение происходит на границе раздела, закрытой второй мембраной, отделяющей обрабатываемую среду от воздуха. Однако для возникновения кавитации необходимо, чтобы толщина мембраны и характер ее закрепления были такими, чтобы время выравнивания давления

[42]

было больше времени появления кавитации

=л(т=т) ■ ,v- 76)

где 0 — постоянная времени ударной волны.

Следует учитывать, что за счет жесткости заделки краев мембраны, периферия ее практически не будет участвовать в формировании кавитации. Таким образом, с увеличением жест­ кости мембраны, объем зоны кавитации будет уменьшаться.

Магнитноимпульсные аппараты по принципам построения аналогичны электроимпульсным. Однако они имеют и некоторые специфические особенности. Аппараты этого типа (рис. 257) мож-

Рис. 257. Схемы магннтноимпульсных аппаратов:

а — д л я с о з д а н и я в ж и д к о с т я х с ж и м а ю щ и х у си л и й ; б — д л я с о з д а н и я в ж и д к о с т я х р а с т я г и в а ю щ и х у с и л и й ;

в — р а б о т а ю щ и й н а р а з р ы в ж и д к о с т и ; / — к о р п у с ; 2 — м е м б р а н а ; 3 — и н д у к т о р ; 4—о т р а ж а ю щ а я к р ы ш к а ; 5 — т о н к а я к р ы ш ­

к а ; 6 — м е т а л л и ч е с к и й д и с к ; 7 — ш т а н г а ; 8— п о р ш е н ь .

552