Совершенствование теплогенератора ротационной хлебопекарной печи на основе математического моделирования

Состояние вопроса. В настоящее время в пищевой промышленности только 20–30 % предприятий, занимающихся выпечкой хлеба, оснащены по последнему слову техники, остальные используют изношенные основные фонды. На предприятиях широкое применение находят ротационные хлебопекарные печи, преимуществами которых являются: высокая производительность, равномерное пропекание изделий, приготовление нескольких видов выпечки за один цикл, возможность выпечки из замороженного теста. Тепловая работа ротационных печей на газообразном и жидком топливе организована при помощи теплогенератора, представляющего собой комбинацию двухходового трубчатого теплообменника и цилиндрической камеры сгорания (жаровой трубы). Затраты энергии на процесс в значительной степени зависят от эффективности его работы, поэтому возрастают требования к основным показателям работы теплогенератора: надежности, производительности, энергетической эффективности. В связи с этим стоит задача по совершенствованию и замене устаревших конструкций печей и их элементов новыми, обеспечивающими высокое качество продукции при снижении потребления топлива, пара и электроэнергии.

Материалы и методы. В качестве объекта исследования и усовершенствования конструктивного оформления теплогенератора использован теплогенератор ротационной хлебопекарной печи. Исследование проведено посредством численного эксперимента с использованием методов математического моделирования.

Результаты. В результате моделирования установлено, что наличие кожуха теплогенератора способствует повышению теплоотдачи, наибольшая теплоотдача имеет место при обдуве теплогенератора вдоль трубного пучка, начиная с жаровой трубы и заканчивая вторым ходом трубного пучка. Результаты проведенных численных исследований свидетельствует о том, что установка дефлекторов позволяет повысить температуру холодного теплоносителя на выходе из теплообменной части теплогенератора, при этом дефлекторы должны быть короткими и занимать 50–55 % площади в периферийной зоне и располагаться на расстоянии от 5 до 7 см от трубок теплогенератора, что способствует сокращению времени выхода печи на рабочий режим, снижению расхода топлива и повышению КПД хлебопекарной печи. На основе результатов численного моделирования была разработана и запатентована конструкция теплогенератора хлебопекарной ротационной печи.

Выводы. Результаты исследования имеют теоретическую и практическую значимость и могут послужить основой разработки инженерной методики теплового и конструктивного расчетов теплогенераторов при проектировании нового и модернизации существующего печного оборудования отечественного хлебопекарного производства. Разработанная конструкция теплогенератора может быть внедрена в производство.