Результаты применения первой теоремы подобия к моделированию процессов электроконтактного нагрева жидкостей на основе экспериментальных данных

Аннотация

В сельскохозяйственном производстве термическая обработка жидкостей распространена широко: нагрев воды для поения животных, приготовления кормов, санитарно-гигиенических нужд, пастеризация жидких сред, включая молоко. Наиболее простым в плане технической реализации и энергоэффективным является электроконтактный нагрев, во время которого нагрев жидкости осуществляется путем передачи ей тепловой энергии от теплообменной поверхности, через которую протекает электрический ток. Электроконтактный нагрев позволяет относительно просто контролировать параметры термического процесса и выявлять рациональные режимы, что представляет особый интерес при исследовании быстропротекающих и непростых для регистрации режимов в индукционных пастеризаторах молока высокой частоты. Целью является оценка возможности использования первой теоремы подобия для распространения результатов экспериментальных исследований на моделирование устройств и процессов электроконтактного нагрева иной производительности по нагреваемой жидкости. Использованы методы обработки экспериментальных данных, теория подобия. Применение первой теоремы подобия при определении критериев подобия для распространения результатов экспериментальных исследований на иные прогнозируемые показатели технологического процесса и моделирования с использованием уравнений исследуемого процесса вполне возможно. Результатом экспериментальных исследований являются: мощность P = 8000 Вт, напряжение на выходе трансформатора U = 50 В, ток через стенку теплообменника I = 160 А, массовый расход воды G = 500 кг/ч, температура воды на выходе T_2ж = 31,793°C. С использованием первой теоремы подобия результаты экспериментальных исследований распространены на массовый расход воды G = 1000 кг/ч, мощность P = 64960 Вт, температуру воды на выходе T_2ж = 78,98°C. Первая теорема подобия не указывает способы установления подобия и способы его реализации при построении моделей. Решение этой задачи остается за разработчиком: возможно менять напряжение, ток, площадь теплопередачи, производительность и др.