д.т.н., профессор, кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Dr. Sci. (Engin.), professor, physics, heat engineering and heat power engineering department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
к.т.н., доцент, кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Cand. Sci. (Engin.), associate professor, physics, heat engineering and heat power engineering department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
д.т.н., профессор, кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Dr. Sci. (Engin.), professor, physics, heat engineering and heat power engineering department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
к.ф-м.н., доцент, кафедра физики, теплотехники и теплоэнергетики, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Cand. Sci. (Phys.+-math.), associate professor, physics, heat engineering and heat power engineering department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
Показано, что эффективный перенос целевого компонента из сырья происходит в условиях турбулентного режима, обеспечиваемого наложением механических колебаний на двухфазную систему: твердое тело - жидкость. За счет такой гидродинамической обстановки в экстракторе интенсифицируются не только внешняя, но и внутренняя диффузия. Изучен способ интенсификации процесса экстрагирования с помощью низкочастотных механических колебаний в случае, когда колебательное движение совершает аппарат с подсырной сывороткой, содержащей взвешенные пористые частицы. Опыты проводились на лабораторных установках с подводом к двухфазной системе энергии извне, источником которой в первом случае являлся электромагнит, во втором – механический привод с эксцентриковым устройством. Представлены схемы установок. Режимные параметры изменялись в диапазонах: температура от 40 до 60 оС, частота колебаний от 30 до 40 кол/с, амплитуда от 1 до 6,5 мм. В процессе экстрагирования текущая концентрация экстрактивных веществ находилась из уравнения материального баланса. Приведены экстракционные кривые, полученные по экспериментальным данным. Наблюдалось нарастание извлечения экстрактивных веществ во времени, причем оно было интенсивнее с увеличением частоты колебаний. Установлено, что рост амплитуды не оказывает столь существенного влияния на изменение указанных показателей. Интенсивность колебаний составляла до 260 мм/с. При этом выход экстрактивных веществ в частности из люпина в форме крупки равнялся 25 %, а продолжительность процесса 18 мин. Эксперименты показали, что применение выбранного способа экстрагирования приводит к значительному ускорению процесса (до 2,5 раз) по сравнению с экстрагированием в плотном слое. Сделан вывод, что вследствие наложения на систему механических колебаний на поверхности и в порах твердой фазы возникают колебания давления, относительных скоростей, а также концентраций целевых компонентов двухфазной системы. В итоге создаются максимально возможные для исследованного процесса градиенты этих параметров.
It was shown that the effective transfer of the target component from the raw material occurs under a turbulent regime conditions provided by applying mechanical oscillations to a two-phase system: solid-liquid. Due to this hydrodynamic situation, not only external but also internal diffusion is intensified in the extractor. The method for intensifying the extraction process using low-frequency mechanical oscillations in the case when the vibrational motion is performed by a device with a cheese whey containing suspended porous particles was studied in the work. The experiments were carried out on the laboratory equipment with a supply to a two-phase energy system from the outside, the source of which in the first case was an electromagnet, in the second - a mechanical drive with an eccentric device. Schemes of equipment were also presented in the work. The regime parameters varied in the following ranges: temperature - 40-60 оС, oscillation frequency - 30 - 40 osc / s, amplitude - 1 - 6.5 mm. In the extraction process, the current concentration of extractive substances was obtained from the material balance equation. Extraction curves obtained from experimental data were presented. Increasing extraction of extractive substances in time was observed, it being more intense with the increasing frequency of oscillations. It was found that the growth of the amplitude does not have a significant influence on the change of these indices. The intensity of oscillations was up to 260 mm / s. At the same time, the yield of extractive substances in particular from lupine in the form of grits was 25%, and the duration of the process was 18 min. The experiments showed that the application of the chosen extraction method results into a significant acceleration of the process (up to 2.5 times) as compared to extraction in a dense layer. It is concluded that due to the imposition of mechanical oscillations on the surface and in the pores of the solid phase, there arise oscillations of pressure, relative velocities, as well as the concentrations of the target components of the two-phase system. As a result, the gradients of these parameters that are maximally possible for the investigated process were created.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.