Экспериментальное исследование пастеризационной установки с индукционным нагревателем

Внедрение: 2013 г.

Модуль E14-140 был применён в задаче определения оптимальных параметров индукционного нагревателя в составе пастеризационной установки [1].

Лабораторная установка (рисунок 1) выполнена на базе промышленной пастеризационной установки ПМР-02-ВТ, в которой роторный нагреватель заменен индукционным нагревателем промышленной частоты, выполненном в виде цилиндрической катушки, намотанной на трубу, из пищевой термостойкой пластмассы, внутри которой находятся 2 коаксиально расположенные стальные трубы и центральный стержень. Через зазор между ними протекает нагреваемое молоко. 

Рисунок 1. Схема лабораторной установки: 1 – уравнительный бак; 2 – молочный насос; 3 – секция регенерации теплообменника; 4 – индукционный нагреватель с выдерживателем; 5 – клапан рециркуляционный; 6 – секция охлаждения; 7 – преобразователь частоты; ТE1…TE6 – датчики температуры ТCM-100.

Установка работает следующим образом: из уравнительного бака 1 теплое молоко из молокопровода центробежным насосом 2 подается в первую секцию регенератора 3, где подогревается за счет теплоты уже пастеризованного молока до 60…65 “С. В индукционном нагревателе 4 молоко нагревается до температуры пастеризации, проходит через трехпозиционный клапан 5 и поступает в выдерживатель. Далее транспортируется в регенератор, где охлаждается в 2 этапа: сначала в секции 3 за счет подводимого молока, затем в следующей секции 6 холодной водой. Для проведения экспериментальных исследований с целью регулирования частоты вращения электродвигателя молочного насоса используется преобразователь частоты 7. При изменении производительности насоса изменяется температура молока, которая контролируется датчиком ТЕ3. 

Контроль температуры в точках ТE1…TE6 установки осуществляется с помощью датчиков ТСМ-100, подключенных через АЦП Е14-140 к персональному компьютеру (ПК).

Примечание от L-Card: Вариант применения Е14-140 для измерения температуры совместно с термометрами сопротивления описан в статье: Термометры сопротивления – с каким АЦП применять?

Для определения конструктивных параметров индукционного нагревателя использовался сетевой анализатор, с помощью которого определяем напряжение, силу тока, угол сдвига фаз, активную, реактивную и полную мощности в цепи индуктора.

В ходе экспериментального исследования были определены оптимальные параметры индуктора относительно потребляемой мощности и производительности установки.

Модернизированная конструкция установки дает возможность: 

• повысить тепловой коэффициент полезного действия за счет преобразования электроэнергии в тепловую в один этап и без использования промежуточных теплоносителей; 
• увеличить надежность, так как нагревательная установка не имеет подвижных частей; 
•  повысить качество за счет больших возможностей по точному поддержанию температуры пастеризации. 

Рисунок 2. Пастеризационная установка ПМР-02-ВТ.

Источник:
Макарова Г.В., Соловьев С.В. Экспериментальное исследование пастеризационной установки с индукционным нагревателем // Аграрная наука XXI века: проблемы и перспективы. Материалы Международной научно-практической конференции 18-19 апреля 2013 года. – Великие Луки. – 2013. – С. 315-319.

Разработчик: Г.В. Макарова, С.В. Соловьев (ФГБОУ ВПО «Великолукская ГСХА»)