Экспериментальное определение реодинамических характеристик картофельной мезги и теоретическое обоснование процессов ее гидротранспортирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.12, кандидат наук Пеленко, Федор Викторович

• Пеленко, Федор Викторович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Пеленко, Федор Викторович

ВВЕДЕНИЕ

1. Актуальность темы диссертации

2. Объект и предмет исследования

3. Цель и задачи работы

4. Методы исследования

5. Научная новизна диссертационной работы

6. Практическая значимость исследования

7. Объекты защиты

8. Результаты внедрения и апробация итогов исследований

9. Основные публикации

10. Структура и объем работы

Глава I. Аналитический обзор состояния вопроса реодинамики

суспензий и обоснование направлений исследования

1.1. Особенности реометрии и реодинамики объекта исследований

1.2. Основные научные направления исследований

1.3. Выводы по главе

Глава II. Экспериментальные исследования

структурно-механических свойств продуктов абразивной

обработки корнеплодов (картофельной мезги)

2.1. Исследование структуры фракционного состава мезги

2.2. Исследование реодинамики мезги методом ротационной вискозиметрии

2.2.1. Анализ и выбор аппаратурного обеспечения

экспериментальных исследований

2.2.2. Методика проведения эксперимента

2.2.3. Обоснование времени выхода реометра на стационарный режим

2.3. Выводы по главе

Глава III. Экспериментальное определение реодинамических характеристик картофельной мезги и их математическое моделирование

3.1. Зависимости реодинамических характеристик от влагосодержания, температуры и от скорости сдвига

3.2. Зависимость реодинамических характеристик мезги от степени измельчения

3.3. Аналитическое описание кривых течения мезги

реологическими уравнениями

3.4. Выводы по главе

Глава IV. Исследование гидродинамики течения мезги в рабочих каналах

4.1. Описание закономерностей движения мезги в цилиндрических каналах с учетом явления проскальзывания на стенке

4.1.1. Простейший случай течения в условиях "прилипания" (нулевой скорости на стенке)

4.1.2.Математическое описание течения картофельной мезги

с учетом явления проскальзывания потока на стенке трубы

4.2. Выводы по главе

5. Глава V. Результаты внедрения материалов исследования

5.1. Использование материалов диссертации в учебном процессе

5.2. Внедрение результатов в производство

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальное определение реодинамических характеристик картофельной мезги и теоретическое обоснование процессов ее гидротранспортирования»

ВВЕДЕНИЕ

1 .Актуальность темы диссертации.

Интенсификация процессов обработки и снижение потерь сырьевых ресурсов на стадии промышленного производства - важная задача подъема экономики пищевой отрасли страны.

Особенностью современного этапа развития агропромышленного комплекса (АПК) России является недостаточно широкое до сих пор практическое применение в пищевой промышленности высокоинтенсивных технологий и процессов глубокой переработки продовольственных ресурсов.

Сегодняшняя отечественная экономика, как и мировая, ориентирована на безотходные технологии, которые могут быть реализованы только за счет их научного обоснования и ускорения научно-технического прогресса соответствующей техники. В этих условиях важно изыскивать новые пути ресурсосберегающей переработки сырья, в частности, обработки клубнекорнеплодов. Если раньше продукты очистки пищевых объектов от кожуры в большинстве случаев эффективно не использовались, то сегодня принципиально важно сохранить эти материалы для дальнейшей утилизации.

Тенденция использования продуктов питания, полученных промышленными способами, справедлива для всех подотраслей пищевой промышленности, в том числе таких, как овощесушильная, крахмально-паточная, крупяная, кондитерская, рыбная, мясная, и некоторые другие.

Аналогичные процессы характерны и для сферы массового питания. Анализ около 300 видов кулинарной продукции: овощной, крупяной, рыбной и мясной, показывает, что наибольшие затраты труда (до 70%) приходятся на первичную обработку сырья при изготовлении полуфабрикатов.

Кроме экономии трудовых ресурсов новое поколение технологических процессов и аппаратов призвано существенно сократить непроизводительное 1( расходование . сырья. Даже , при проведении первичной обработки сырья в

промышленных условиях его потери составляют 12-30%. Причем такие

показатели достигаются только при эксплуатации вновь установленного оборудования, что при среднем сроке эксплуатации аппаратов в пищевой промышленности 10-12 лет реализуется не более чем на 5-10% всех предприятий.

Значительная трудоемкость первичной обработки и потери сырья приводят к достаточно высокой удельной энергоемкости применяемых технологических процессов и аппаратов.

На сегодняшний день очевидно несоответствие между рыночными тенденциями потребления продуктов питания, в предварительно обработанных промышленными методами до степени полуфабрикатов видах, и эксплуатацией в пищевой промышленности процессов и аппаратов для переработки целого ряда продуктов питания, особенно высокоресурсоемких на стадиях первичной обработки.

Решение проблемы создания ресурсосберегающих процессов и аппаратов может быть осуществлено путем более широкого использования методов абразивного воздействия для первичной обработки пищевых продуктов.

В рамках решения этой проблемы осуществлялся системный анализ проблемной ситуации, сложившейся в пищевых производствах при использовании технологических процессов и аппаратов для первичной обработки пищевого сырья. На основе этого анализа производилось формирование целостной системы создания ресурсосберегающих процессов и аппаратов абразивного действия.

За последние 20 лет в развитие материально-технической базы пищевых предприятий, например Санкт-Петербурга, вложены сотни миллионов рублей, однако имеется еще большое число нерешенных вопросов, в том числе таких, как высвобождение работников от тяжелого физического труда, создание малоотходных и безотходных технологий в том числе абразивных, ,-п1;, • ,',.<, , ч\'<у» .,, ■ ,„ чч

, ,1 • ' ! I I ' > ' 1 ' , I,"1 ' I V'1 '

В теоретическом плане представляются чрезвычайно актуальными постановка и реализация задач математического моделирования реодинамических, вязкостных характеристик продуктов абразивной обработки пищевого сырья, процессов транспортировки и технологической переработки получаемой мезги.

Действительно, при производстве группы пищевых изделий одной из важных проблем является внесение натуральных добавок (красители, витамины, наполнители, стабилизаторы, ароматизаторы и т.д.), которые необходимо в оптимальном количестве и равномерно распределять по всему объему. При производстве другой группы продукции требуется разделение ее на фракции и дальнейшее гидротранспортирование.

Повышение потребительских свойств отечественной продукции за счет внесения в нее биологически активных веществ собственного производства и вывод изделий на конкурентоспособный уровень представляется стратегической социально-экономической задачей отрасли.

Сегодня на российский рынок поступает значительное количество дорогостоящих импортных пищевых добавок. В то же время можно получить дешевые аналогичные компоненты из отечественного сырья за счет более глубокой, интенсивной технологической переработки корнеплодов. Одним из перспективных направлений реализации принципа безотходной технологии в пищевых производствах и изыскания дополнительной сырьевой базы является переработка продуктов очистки корнеплодов от кожуры, особенно таким прогрессивным методом, как абразивное воздействие.

Значительная часть (от 30% до 50%) перерабатываемых сегодня клубнекорнеплодов необратимо теряется в форме продуктов очистки при этом частично или полностью теряется и корнеплодный сок, (в США около 30% продуктов переработки растительного сырья запахивается в землю). В то же время кожура и клеточный сок корнеплодов представляют собой богатейший с биологической «точки зрения материал, содержащий ценные белковые и минеральные вещества, витамины, углеводы, микроэлементы и

ряд других полезных соединений. Важное место в кормовом балансе хозяйств страны занимают пищевые средства, которые являются отходами переработки сельскохозяйственного сырья. Кроме того, в последние годы, рядом зарубежных стран (Япония) ведутся плодотворные разработки пластических масс для автомобилестроительной отрасли из отходов переработки картофеля, что позволяет осуществлять эффективную утилизацию техники после выработки ее ресурса. Нетривиальное использование находит картофельная мезга в нефтегазодобывающей промышленности при бурении скважин не только как охлаждающий агент, но и в качестве смазки, как гидродинамическая прослойка для снижения коэффициента трения [78].

Несложные расчеты показывают, что при существующих объемах производства дополнительные сырьевые ресурсы от использования некондиционного картофеля, теряющегося безвозвратно для России, оцениваются для современного уровня технологии хранения, переработки и реализации ориентировочно в 4 млн. тонн ежегодно, что в денежном выражении составляет около 15 млн. $ в год.

Практическая реализация безотходных, в том числе абразивных технологий переработки клубнекорнеплодов, тормозится в настоящее время недостаточной разработанностью теоретических и экспериментальных исследований процессов абразивной обработки корнеплодов, а так же сложных, порою аномальных реологических свойств корнеплодной мезги, включая математическое описание особенностей гидромеханических процессов перемещения продуктов переработки в рабочих каналах аппаратов.

Таким образом, выбранная тема представляется актуальной. Актуальность диссертации обусловлена так же специфичностью объекта исследования, представляющего собой двухфазную суспензию (твердая фаза в жидкости), проявляющую аномалию вязкости и особенности пограничного

» ) * V ^ > ■■

течения, что до настоящего времени не нашло для данного вида сырья достаточного отражения в существующей литературе.

Работа проводилась в соответствии с фундаментальной НИР кафедры "Техники мясных и молочных производств" института холода и биотехнологий Санкт-петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (НИУ ИТМО) по теме: «Развитие научных основ и совершенствование оборудования мясных, молочных и других пищевых производств» (Государственная регистрация № 01.2.007 03504), которая относится к списку критических технологий РФ «Технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания, утвержденных Президентом РФ Пр - 843 от 21 мая 2006 года.

2.0бъект и предмет исследования.

Объектом исследования является картофельная мезга как продукт абразивной очистки клубня от кожуры, который представляет собой хлопьеобразные полидисперсные макрочастицы перидермы с размерами от 0,6 до 3,0 мм, взвешенные в водной среде с долей жидкой фазы 75-95% (доля сухой фракции, концентрация 0,25-0,05). Предмет исследования -реологические характеристики мезги и закономерности ее течения в каналах.

3. Цель и задачи работы.

Целью диссертационной работы является исследование реодинамики продуктов абразивной обработки корнеплодов, в частности картофельной мезги, выявление особенностей ее течения для снижения энергоемкост оборудования

и интенсификации процесса гидравлической транспортировки.

I , Для достижения поставленной цели необходимо 1 было решить

; t «", > „ - ,, м ч , ,

следующие основные задачи:

изучить закономерности изменения реологических свойств корнеплодной мезги в зависимости от температуры, влагосодержания, степени измельчения, скорости сдвига;

- осуществить математическое моделирование реологических свойств корнеплодной мезги;

- разработать математическую модель гидродинамического процесса транспортирования мезги в условиях проскальзывания на стенке трубы;

4.Методы исследования.

В работе использованы поисково-системный, аналитический и экспериментальный методы исследования. Поисковый метод применен при анализе современных литературных данных. Аналитический метод использован при математическом описании процессов течения картофельной мезги в условиях проскальзывания на стенке и количественном анализе результатов реометрии. Экспериментальные исследования проводились с применением вискозиметрической установки "11ео1ез12" по обоснованной методике. Для количественного анализа экспериментальных данных использованы современные методы компьютерной обработки информации и математической статистики.

5. Научная новизна диссертационной работы.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

выявлены реологический класс исследуемой среды, как неньютоновской жидкости (Бингамовско-пластическая) на начальном участке, а также аномалия ее вязкости;

дано объяснение механизма изменения реологических свойств картофельной мезги как аномально-вязкой среды; « ,

I 1'1«I I 1 I

получены статистические характеристики параметров фракционного

состава продуктов очистки корнеплодов картофеля от кожуры;

выявлены закономерности изменения реологических свойств корнеплодной мезги в зависимости от температуры, влагосодержания, степени измельчения и скорости деформации среды;

осуществлено математическое описание нестационарного режима пограничного течения корнеплодной мезги при ее реометрии;

сформирована математическая модель процесса гидродинамического транспортирования корнеплодной мезги в каналах машин и аппаратов в условиях проскальзывания на стенке.

6. Практическая значимость исследования.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

-получены зависимости вязкости картофельной мезги от температуры, влагосодержания, степени измельчения и скорости сдвига;

-полученные закономерности изменения структурно-механических свойств вторичного пищевого сырья позволили рассчитать и спроектировать аппарат для утилизации этого сырья и представить необходимые материалы в патентное ведомство в качестве заявки на изобретение.

-материалы исследований используются в учебном процессе факультета "Пищевой инженерии и автоматизации" ИХиБТ НИУ ИТМО при подготовке бакалавров, студентов и магистров по направлениям 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», 260602 «Пищевая инженерия малых предприятий», а также 150400 «Технологические машины и оборудование», в рамках магистерских Программ «Машины и агрегаты пищевой промышленности» и «Процессы и аппараты пищевых производств». Кроме того, полученные материалы используются в учебном процессе факультета "Пшцевых технологий". , ,

7. Объекты защиты.

Положения, выносимые на защиту: -полученные экспериментальные зависимости вязкости картофельной мезги от температуры, влагосодержания, степени измельчения и скорости сдвига; -объяснение проявляемой аномалии вязкости картофельной мезги в области скорости сдвига от 10 с"1 до 145 с"1;

-полученные данные по максимальному значению напряжений сдвига 2310 Па при течении картофельной мезги в диапазоне скоростей сдвига 0,333-1,0

с';

-оптимальное значение скорости сдвига ~ 80 с"1, обеспечивающее минимальные напряжения сдвига, составившие 900-1170 Па и энергоемкость процесса гидротранспортирования картофельной мезги; -уравнение нестационарного режима пограничного течения корнеплодной мезги при ее реометрии;

-реологические уравнения течения картофельной мезги; - полученные аналитические зависимости для профиля скоростей потока мезги и величины расхода с учетом явления проскальзывания на стенке трубы.

8. Результаты внедрения и апробация итогов исследований.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических и научно-практических конференциях (2003-2013г.г.) профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников ИХиБТ НИУ ИТМО, а также на научно-технических конференциях "Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока", посвященной 70-летию Алтайского края (Барнаул, 2007г.) и «Актуальные проблемы совершенствования торгово-технологического оборудования и повышение экономической эффективности торговых предприятий» (Санкт-Петербург, 2007г.). „ , , , (| , 4 ' (

Кроме того, материалы диссертации используются в учебном процессе

для подготовки бакалавров, студентов и магистров по направлениям 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», 260602 «Пищевая инженерия малых предприятий», а также 150400 «Технологические машины и оборудование», в рамках Программ «Машины и агрегаты пищевой промышленности» и «Процессы и аппараты пищевых производств» при изложении дисциплин «Специальное технологическое оборудование», и «Физико - механические свойства сырья и готовой продукции».

9. Основные публикации.

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в 13 печатных работах, из них 6 научных статей в рецензируемых изданиях ВАК РФ, а также 1 патент на изобретение.

10. Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Работа изложена на 107 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков и 8 таблиц. Библиография включает 110 наименований отечественных и зарубежных литературных источников.

1.1. Особенности реометрии и реодинамики объекта исследований.

Картофельная мезга, получаемая в результате очистки клубней от кожуры механическим способом посредством абразивного воздействия в жидкой среде, может быть классифицирована как грубая суспензия (мезга), в которой жидкой фазой является вода (75-95%) , а твердая фаза (25-5%) представляет собой хлопьеобразные полидисперсные макрочастицы перидермы с размерами от 0,6 до 3,0 мм.

В картофельной мезге, являющейся неньютоновской средой, при транспортировании наблюдаются процессы коагуляции хлопьев в более крупные агрегаты (флокулы) вследствие молекулярного взаимодействия поверхностей и обратные процессы их дезагрегации, диспергирования, разрушения, обусловленные гидродинамическим воздействием потока.

Обстоятельные теоретические исследования реологии двухфазных систем выполнили П. Ф. Овчинников, Н. Н. Круглицкий и Н. В. Михайлов [46], которые рассматривают суспензию как высокомолекулярную коллоидную структуру, где непрерывно происходит процесс коагуляции. Если суспензия содержит в качестве элементов дисперсной фазы нитевидные или стержнеобразные молекулы, то такая суспензия обладает тиксотропными свойствами. Кривая течения таких суспензий имеет Б-образный вид и характеризуется наличием начального напряжения сдвига. Предлагая модель течения суспензий, авторы работы [46] полагают, что поток в своем развитии с увеличением скорости проходит стадии от структурированного состояния к диспергированному. В соответствии с этой моделью они предлагают соответствующее реологическое уравнение кривой течения.

Реологическое уравнение используется по частям, в зависимости от состояния внутренней структуры потока. Изменение реологических

характеристик при разрушении структуры происходит по экспоненциальной зависимости. Кривая течения имеет точку перегиба, которая разделяет область возрастания и убывания скорости разрушения связей в структуре суспензии. Эффективную вязкость предлагается считать по формуле Френкеля.

Очевидно, что эта формула для корнеплодной мезги, имеющей иную структуру, чем волокнистые суспензии, напрямую применена быть не может, так как нитевидные волокна деформируются (меняют пространственную форму) и характер этой деформации существенно меняется с изменением скорости сдвига. Кроме того, предлагаемая модель течения разработана без учета сил трения в структурированном потоке.

Рассмотренные результаты исследований представляют несомненный теоретический интерес, так как в них сделана попытка содержательно увязать физику процесса течения суспензии с математическим описанием.

Необходимо отметить, что экспоненциальный закон разрушения структурированной системы дается и в работе М. В. Воларовича и сотрудников [22]. Кроме того, в ней рассмотрена одна из возможных теоретико-вероятностных схем интерпретации кинетики разрушения и тиксотропного восстановления пространственной сетки структурированных систем. На этой основе получены уравнения реологических кривых упруго-пластично-вязкого ламинарного течения дисперсных систем и материалов в виде:

где фт — коэффициент текучести предельно разрушенной си-стемы(эффективная подвижность);

тг — нижний предел прочности структурированных связей; а и р — параметры, зависящие от природы диспергированного вещества;

а 7 относительная скорость кинетики разрушения или тиксотропного

• ' * < |, *• л 'л1 ' 'л ' " .-Ч'М'"" '.„ц и

восстановления структуры;

р — порядок описываемого процесса; у- градиент скорости; х- касательные напряжения.

Однако, как показали наши исследования, предложенное уравнение, рекомендуемое для дисперсных систем вообще, для корнеплодной мезги с достаточной степенью точности не применимо. Наличие зоны аномалии вязкости нашей суспензии в зоне скоростей деформации 10 -145 с"1 (минимум касательных напряжений т при у = 81 с"1) влечет за собой изменение знака первой производной от т по у и определяет параболический характер зависимости т = т(у) при положительной второй производной, в то время, как приведенный экспоненциальный закон описывает монотонно возрастающую функцию т = т(у), причем с отрицательной второй производной. Кроме того, приведенное уравнение описывает реологическую кривую с нулевым значением предельных напряжений сдвига (ПНС), в то врем как для картофельной мезги характерно наличие высоких значений ПНС (Бингамовская среда). С содержательной точки зрения не прослеживается четкая смысловая связь данного аналитического выражения с физикой процесса течения (неясен физический смысл коэффициентов р и (рт).

Следует отметить, что наиболее выраженно тиксотропность, т. е. способность восстанавливать и упрочнять со временем внутреннюю структуру после ее разрушения, проявляется в больших потоках суспензии. В работе [97] показано, что для обеспечения полной диспергации потока суспензии и предотвращения образований флокул необходимо поддерживать в потоке достаточно интенсивную циркуляцию и высокий градиент скоростей. В зонах, не охваченных интенсивным возмущением, хлопья стремятся коагулировать в флокулы или образовывать местные слипшиеся сгустки. Чем выше концентрация суспензии и жестче хлопья, тем прочнее флокулы и тем большее усилие необходимо для их роспуска. Прекращение ^ 1 , активного воздействия на диспергированный .поток суспензии приводит к самопроизвольному образованию в нем флокул.

Предварительные исследования корнеплодной мезги показали, что особенности гидродинамики ее поведения и структурообразования соответствуют механизмам, описанным в работе [97]. Таким образом, корнеплодная суспензия проявляет явно выраженные тиксотропные свойства.

Обратимся к основным исследованиям реологии дисперсных систем близких по строению к корнеплодной суспензии.

Подробный обзор реологических уравнений для неньютоновских жидкостей дается в работе 3. Н. Шульмана и Б. М. Берковского [95]. Из приведенных в ней аналитических выражений наибольшего внимания заслуживает формула Рейнара—Филиппова.

= ~8чР-

п -- Ро- V

И 00

>еи

1 4- °-5 Ует^те

г2 о

где бу -символ Кронекера;

е^ -градиент сдвига;

тет, тте - параметры напряжения.

Уравнение содержит три существенно положительных параметра |1о , |1оо, То- При малых сдвиговых скоростях дробным слагаемым, добавляемым к единице в знаменателе, можно пренебречь, и тогда получится линейное уравнение ньютоновского закона для жидкости с вязкостью ц0 , что не соответствует экспериментальным характеристикам корнеплодной мезги. При больших сдвиговых скоростях также достигается ньютоновское поведение жидкости , но с коэффициентом вязкости (х». Тем не менее, хотя для данного уравнения характерно наличие предельных напряжений сдвига 5цр, но сама функция является монотонно возрастающей и не описывает

участок кривой аномальной вязкости картофельной мезги в диапазоне

1 > <

скоростей деформации 10-145 с"1.

Авторы отмечают, что как уравнение Рейнара—Филиппова, так и другие приведенные в работе [95] уравнения не являются физическими законами, а представляют собой эмпирические выражения, приближающиеся по количественным результатам к уравнениям действительного поведения различных веществ при их течении. Таким образом, нельзя рассчитывать на эффективное применение к корнеплодной суспензии реологических уравнений, полученных для других дисперсных систем.

Рассмотрение работ [33, 38, 42, 75], посвященных реологии полимерных соединений, состоящих из длинных цепных молекул, показывает, что принимаемые для них реологические уравнения также получены эмпирическим путем и имеют только частное приложение.

Особое место в области реологии полимеров занимают исследования Г. В. Виноградова и А. Я. Малкина [20]. Здесь необходимо отметить стремление исследователей получить четкую взаимосвязь между строгой математической моделью реологической характеристики исследуемого тела и физической трактовкой процесса. Хотя рассматриваемые авторами среды по внутренней структуре отличаются от корнеплодных суспензий, апробированный ими методологический подход к оценке кривых течения может быть с успехом использован и при анализе течения корнеплодной мезги. В этом отношении представляет интерес анализ кривой течения для линейных высокомолекулярных полимеров с узким молекулярно-массовым распределением [20, с. 194]. Указанная кривая течения по характеру близка к кривой течения корнеплодной суспензии.

Как показали исследования в работах [16, 27, 43, 69, 70, 72], для суспензий, включающих мелкие минеральные частицы, характер кривых течения другой, так как природа образования внутренней структуры этих суспензий иная, чем у корнеплодной суспензии. Такие суспензии относятся к категории бингамовских пластиков, кривые течения которых не отвечают экспериментальным, кривым течения,,корнеплодной « мезги. В .механике

V.1'?* -V V V Г-н V, 'Ч мгЬ' '' 1 : " ГЛ" ; '' '

I V1 суспензий для определения их эффективной динамической вязкости часто

пользуются формулой Эйнштейна [87],

цс= (1(1+2,5с),

где цс -динамический коэффициент вязкости однородной эквивалентной жидкости;

|х-динамический коэффициент вязкости жидкой фазы; с- объемная концентрация частиц дисперсной фазы в суспензии.

Совершенно очевидно, что эта формула не отражает физическую суть структурообразования в потоке суспензии: в формулу не входят, кроме концентрации, другие величины, характеризующие суспензию. Следовательно, эта зависимость не в полной мере несет аспекты физического смысла должной глубины и может быть использована на практике только в первом приближении.

Значительную практическую ценность в анализе реологических характеристик и реодинамических процессов имеют работы Н. В. Тябина [82]. Он впервые четко классифицировал механические модели, характеризующие реологические свойства материалов, и ввел строгое соответствие между механической и математической моделью реологических свойств рассматриваемой среды.

Для оценки реологических свойств корнеплодной мезги может представлять интерес предложенная Н. В. Тябиным и С. Л. Трусовым модель упругопластично-текучевязкого тела.

Рассмотренные авторами реологические уравнения не связываются с физической сущностью процессов, происходящих при движении неньютоновской среды, а для корнеплодной суспензии могут иметь лишь эмпирический характер. Поэтому практическое применение названных уравнений и физико-математических моделей ограничивается только теми частными суспензиями, для которых они получены.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пеленко, Федор Викторович, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1.Азаров Б.М., Арет В.А. Инженерная реология пищевых производств. - М.: МТИПП, 1978.- 112 с.

2.Алексеев Г.В. Научные основы создания ресурсосберегающих процессов и аппаратов абразивной переработки пищевого сырья. Докт. дисс., СПб.: СПбГУНиПТ, 2002. - 387 с.

3.Альтшпуль А.Д. Гидравлические потери на трение в турбопроводах. - М: Госэнергоиздат, 1963.

4. Арет В. А. Имитационная и инвариантная реометрия в процессах переработки пищевых масс. Дисс. на соиск. уч.степ. д.т.н. Кемерово.: КемТИПП,1981.

5.Арет В.А. Реодинамика и реометрия материалов пищевой промышленности // Проблемы процессов и оборудования пищевой технологии: Межвуз. сб. научн. тр. - СПб: СПбГУНиПТ, 2000. - С.111 - 126.

6.Аристов С.Н., Скульский О.И. Точное решение задачи течения шестиконстантной модели жидкости Джеффриса в плоском канале// Прикладная механика и техническая физика. 2002, т.43, №6, с.39-45.

7.Аристов С.Н., Скульский О.И. Точное решение задачи течения раствора полимера в плоском канале // Инженерно-физический журнал. 2003, т.76, №3, с. 1-8.

8.Артюшков Л.С. Динамика неньютоновских жидкостей.-Л.: ЛКИ, 1979.-228с.

9.Астарита Дж., Марруччи Дж. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей. - М.: Мир, 1978.

Ю.Бабкин В.А. Потери напора на трение при смешанном течении волокнистой суспензии в трубе.- Изв. Вузов. Лесной журнал (Архангельск), 1974, №4. "" 1 1 s ' < ,

П.Бабкин Б.А. Сопротивление при стержневом течении волокнистой

суспензии в трубе.- Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, 1974, №1.

12.Бабкин В.А. Стержневое течение волокнистой суспензии. - Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, 1972, №4.

13-Баренблатт Г.И., Булина И.Г., Калашников В.Н., Калиниченко Н.М. о структурах слабых растворов полимеров, обнаруживающих эффект гашения турбулентности. - Журн. прикл. Мех. и техн. физ., 1966, №6, с. 108-110.

14.Белкин И.М., Виноградов Г.В., Леонов А.И. Ротационные приборы. Измерения вязкости и физико-механических характеристик материалов. М., 1968.

15.Ванин Ю.П., Мигиренко Г.С. Экспериментальные исследования распределения полимерных добавок в пограничном слое за местом вдува. -Сб.: Исследования по управлению пограничным слоем. Новосибирск, 1978, с.86-91.

16.Ванчаков М.В., Сафонов Ю.К. К расчету реологических параметров каолиновой суспензии. . - В кн.: Вопросы автоматизации и механизации производства полуфабрикатов: Сборник трудов ВНИИБ, в Реологическаяып. 62. М., 1973.

17.Вейнов К.А., Изыксон Б.М., Бабурин C.B. О виде обобщенного реологического уравнения для волокнистых суспензий и бумаги. - В кн.: Совершенствование технологии бумаги: Сборник трудов ЦНИИБ, вып.7. М. 1972.

18.Вейнов К.А., Изыксон Б.М., Сурнин Б.М., Бабурин С.В .Исследование реологических свойств и поведения волокнистых суспензий. В кн.: Совершенствование технологии бумаги: Сборник трудов ЦНИИБ, вып.7, М., 1972.

19.Вейнов К.А., Изыксон Б.М., Бабурин C.B., Сурнин Б.М. Определение энергетических*затрат при гидротранспорте волокнистых суспензий. В кн.: Новое в технологии бумаги: Сборник трудов ЦНИИБ, вып. 8. М., 1973.

21.Войткунский Я.И. Динамика вязкой жидкости. - Изд. ЛКИ, 1968.

22.Воларович М.П., Авдеев М.Н., Медведева A.A. О статистическом законе распределения предела прочности структурных связей дисперсных систем и высокомолекулярных соединений. - Коллоидный жукнал, 1973, т. 35, вып.1.

23.Гноевой A.B., Климов Д.М., Чесноков В.М.. Основы теории течений бингамовских сред. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.-272с.

24.Гольдштейн С. Современное состояние гидроаэродинамики жидкости. И.Л., 1948.

25.Горбатов A.B., Маслов A.M., Ю.А. Мачихин и др. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов/ под ред. A.B. Горбатова. - М.: Лёгкая и пищевая пром-сть, 1982. - 296с.

26.Гухман A.A.. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массообмена. М.: Высш. шк., 1974., 328 с.

27.Житков A.B. Складское хозяйство предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. М.1971.

28.3айцев A.B., Пеленко Ф.В. Моделирование течения вязкой жидкости в трубе. // Электронный журнал ВАК "Процессы и аппараты пищевых производств". - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2012. - Вып. №1, март. -URL: http://processes.open-mechanics.com/articles/485.pdf.

29.Иванюта Ю.Ф., Чекалова Л.А. Исследование влияния добавок полимера на величину коэффициента местного сопротивления. - Инженерно-физический журн., 1974, т.26, №6, с. 965-971.

30.Изыксон Б.М. Оценка гидродинамического поведения целлюлозных суспензий на основе изучения их реологических свойств: Автореф. на соиск. ученой степени канд. техн. наук Л., 1976.

. 3 Г.Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C.! Теплопередача. . М., "Энергия", 1975.-488 с.

32.Калашников В.Н. Гидравлические проявления изменений физико-механичексой структуры жидкости при растворении небольших количеств высокополимеров. - Ин-т тепло- и массообмена им. A.B. Лыкова АН БССР, Препринт, Минск, 1975.

33.Картин В.А., Слонимский Г.А. Краткие очерки по физико-химии полимеров. М., 1967.

34.Климов В.И. Гидротранспорт волокнистых материалов в целлюлозно-бумажном производстве. М., 1971.

35.Кобец М.Л., Кобец Г.Ф. Биополимеры, снижающие гидравлическое сопротивление. - Сб.: Исследования по управлению пограничным слоем. Новосибирск, 1976, с. 71-85.

36.Левтов В.А., Регирер С.А., Шадрин Н.Х. Реология крови.- М.: Медицина, 1982.-272 с.

37.Лейбензон Л.С. О движении подогретой вязкой жидкости// Азерб. нефт. хоз-во. 1922. №2(3). С.59-66.

38.Лодж А. Эластичные жидкости. - М.: Наука, 1969.

39.Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа.- М., 1973.

40.Ломакин A.A. Центробежные и осевые насосы. М., 1966.

41.Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука, 1970, 939с.

42.Мидлман С. Течение полимеров. М., 1971.

43.Мирзаджанадзе А.Х., Мирзоян A.A., Гавинян Г.М., Сенд-Рза М.К. Гидравлика глинистых и цементных растворов. М.: Недра, 1966.

44.Мирзаджанзаде А.Х. Вопросы гидродинамики вязкопластичных и вязких жидкостей в нефтедобыче. - Баку: Азернефтнешр, 1959.

45. Михайлов Н.Б., Ребиндер П.А. О структурно- механических свойствах дисперсных и высокомолекулярных систем. - Коллоидный журнал, 1955, т. 17, вып.2.

46.Овчинников П.Ф., Круглицкий H.H., Михайлов Н.В. Реология тиксотропных систем. Киев, 1972.

47.Павловский В.А. К вопросу о теоретическом описании слабых водных растворов полимеров. - ДАН СССР, 1971, т.200, №4, с.809-912.

48.Пеленко Ф.В., Арет В.А., Орлов П.В. Добавки как регуляторы консистенции молочных продуктов // Пищевые ингредиенты . Сырье и добавки, 2002. - № 2. - С. 78 - 79.

49.Пеленко Ф.В., Алексеев Г.В. Исследование абразивных рабочих органов для обработки пищевого сырья / //СПБГУНИПТ.- СПб., 2002.-11с.:ил. 2, библиогр.: 2 назв.-рус.- Деп. в ВИНИТИ 04.04.02.,№ 615-В2002.

50.Пеленко Ф.В., Алексеев Г.В., Арет В.А. Об абразивном воздействии на пищевое сырье // Сборник научных трудов: Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств. М.: МГУПБ, 2002.- С. 302-303.

51.Пеленко Ф.В., Алексеев Г.В., Арет В.А. Структурно-механические свойства вторичного пищевого сырья // Сборник научных трудов: Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств. М.: МГУПБ, 2002.- С. 304-307.

52.Пеленко Ф.В., Арет В.А., Антонов А.И., Байченко JI.A., Орлов П.В. Реометрия суспензий на ротационном вискозиметре // Сб.научн.тр. «Технология и техника пищевых производств: итоги и перспективы развития на рубеже XX и XXI веков. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2003. - С. 265 - 270.

53.ПеленкоФ.В., ПеленкоВ.В., ШиршиковА.М., ИваненкоВ.П.

sjljr Консистентные кривые течения картофельной мезги.

ii^V ' C-1 Развитие теории и практики создания - оборудования для переработки пищевой продукции: Межвуз. сб. науч. тр., Ч.1.-СП6.: СПбГУНиПТ, 2004. -

с.14-17.

55.Пеленко В.В., Крысин А.Г., Пеленко Ф.В. Ламинарное течение неньютоновских жидкостей в цилиндрических трубах. Тенденции развития торгово-технологического оборудования и повышение экономической эффективности предприятий торговли и общественного питания: Межвуз. сб. науч. тр. - СПб.: СПбТЭИ, 2005. - с.43-47.

5 6.Пеленко Ф.В., Арет В. А. Моделирование реологических свойств некоторых молочных дисперсных смесей.- Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока: Сборник научных трудов с международным участием. Вып.4/ ГНУ Сибирский НИИ сыроделия СО РАСХН. Барнаул,2007,263.- с.144-147.

57.Пеленко Ф.В., Пеленко В.В., Арет В.А., Крысин А.Г., Ольшевский Р.Г. Особенности течения вязкопластических нелинейных сред в круглых прямых трубах // Вестник международной академии холода.Научно-теоретический журнал. - Санкт-Петербург - Москва: Издательский дом "Холодильная техника", 2008. - Вып. №2. - С. 34-36.

58.Пеленко Ф.В., Пеленко В.В., Арет В.А., Васильев Д.А., Морозов Е.А. Течение продуктов обработки растительного сырья в перерабатывающих аппаратах // Пищевая технология. - М.: Известия ВУЗов, 2008. - Вып. №5-6. -С. 77-80.

59.Пеленко Ф.В. , Пеленко В.В., Арет В.А., Гусев Б.К. Течение вязкопластических нелинейных сред с пограничным проскальзыванием // Вестник Красноярского государственного аграрного университета: Межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: Крас. ГАУ, 2008. - Вып. №2. - С. 54-57.

]чГ бО.Пеленко Ф.В., Пеленко В.В., Арет В.А., Верболоз Е.И. Внешнее трение в

/V'' ' моделировании работы червячного экструдера // Электронный журнал ВАК

61.Пеленко Ф.В., Пеленко В.В., Арет В.А., Верболоз Е.И., Иваненко В.П., Крысин А.Г. Особенности течения тонких пленок жидкости в условиях проскальзывания на обтекаемой поверхности. - Санкт-Петербург: Электронный журнал ВАК "Процессы и аппараты пищевых производств". СПбГУНиПТ, 2012. - Вып. №2, сентябрь.

62.Пеленко Ф.В., Пеленко В.В., Арет В.А., Дайнеко К.Э., Иваненко В.П., Крысин А.Г., Кайка А.Х., Тарабановский Ф.Б. Учет сил поверхностного натяжения в математической модели тепло-массопереноса при осушке поверхностной влаги сухофруктов. - Санкт-Петербург: Электронный журнал ВАК "Процессы и аппараты пищевых производств". СПбГУНиПТ, 2013. -Вып. №2, сентябрь.

63 .Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении в трубах. М.: Энергия, 1967, 411с.

64.Ребиндер П.А., Володовец И.Н. Физико-химическая механика пористых и волокнистых дисперсных структур.- В кн.: Проблемы физико-химической механики волокнистых и пористых дисперсных структур и материалов. Рига, 1967.

65.Рейзинь Р.Э. Изучение структурно-механических свойств суспензий технической беленой целлюлозы.- В кн.: Вопросы гидролиза химии древесины и лесохимии: Труды института лесохозяйственных проблем и химии древесины АН ЛатвССР, т. 17. Рига, 1959.

66.Рейзинь Р.Э. Структурно-механические свойства волокнистых масс и их значение при фракционирующем размоле: Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. Рига, 1958.

67.Розе Н.В. Об уравнениях движения некоторых неньютоновских

' ' ' 1 1 ' I ' V. ' 1 , 1

жидкостей. - В кн.: Машины и технология' переработки полимеров:

материалы конференции ЛТИ им. Ленсовета Л. 1967.

68.Романков П.Г., Курочкина М.Н. Гидромеханические процессы химической технологии.-Л.:ХИМИЯ, 1982.-288с.

69.Сафонов Ю.К. Исследование реологических свойств солодовых суспензий. - В кн.: Вопросы автоматизации и механизации производства полуфабрикатов: Сборник трудов ВНИИБ, вып. 62. М., 1973.

70.Сафонов Ю.К., Федоренко В.И. К расчету гидравлических сопротивлений при движении суспензий высоких концентраций. - В кн.: Вопросы автоматизации и механизации производства полуфабрикатов: Сборник трудов ВНИИБ, вып. 62. М., 1973.

71.Смирнов A.M. Гидромеханика неньютоновских жидкостей. - М.: изд. Военной краснознаменной академии химической защиты, 1970.

72.Смолдырев А.Е., Сафонов Ю.К. Трубопроводный транспорт концентрированных гидросмесей. М., 1973.

73.Смольский Б.М., Шульман З.П., Гориславец В.М. Геодинамика и теплообмен нелинейно-вязкопластичных материалов. - Минск: Наука и техника, 1970.

74. Coy С. Гидродинамика многофазных систем. М., 1971.

75.Ступин А.Б. Сопротивление и теплообмен при турбулентном течении слабых растворов полимеров. Автореф. дис. к.т.н. Киев, 1973.

76.Талмор 3., Гогос К. Теоретические основы переработки полимеров. М.: Химия, 1984. 628с.

77.Темам Р. Уравнение Навье - Стокса: Теория и численный анализ. М.: Мир, 1981, С.408.

78.Терентьев О. А. Гидродинамика волокнистых суспензий в целлюлозно-бумажном производстве. - М.: Лесная промышленность, 1980.-248 с.

79.Терентьев O.A. Определение гидравлических потерь проточной части

. ' i . i . - 1 ' ''г,

комплексного гидротрансформатора.- Изв. Вузов. Энергетика, 1971^ №6.'

80.Терентьев O.A., Федоров O.K., Гаузе A.A. Расчет структуры скоростей в ванне гндроразбнвателя.- В кн.: Машины и оборудование ЦБП: Межвузовский сборник, вып.1, Л., 1974.

81.Терентьев O.A. Основы теории движения волокнистых суспензий в машинах и аппаратах целлюлозно-бумажного производства. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. д.т.н. Л.: ЛТИЦБП, 1975.-42 с.

82.Тябин Н.В. Реологическая кибернетика. 4.1. Волгоград, 1977.

83.Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. - М.: Мир, 1964.

84.Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения. М., 1972.

85.Форгес O.A., Робертсон A.A., Мазон С.Г. Гидродинамическое поведение волокон, применяемых для выработки бумаги. - В кН.: Основные представления о волокнах, применяемых в бумажном производстве: Материалы симпозиума. М., 1962.

86.Флятте Д.М., Глобус Ф.Е. Хлопьеобразование волокнистых суспензий в зависимости от их концентраций. - Реф. Журн. Целлюлоза, бумага, картон, 1973, №4.

87.Фортье А. Механика суспензий М. 1971.

88.Халтурин В.М. Исследование энергетических характеристик потоков бумажных масс: Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. Л., 1976.

89.Циркунов Ю.М.. Обтекание тел потоком слабоконцентрированной газовзвеси. Дисс. на соиск. уч. ст. д.ф-м.н., СПб., 2005.-363 с.

90.Шайдуров Г.Ф. О вязкости и упругости бумажной массы.- Коллоидный журнал, 1955, № 17.

91.Шанкин П.А., Гудим Л.И. Течение псевдопластичных жидостей. - М.: изд. Московского текстильного института, 1974.

92.Шищенко Р.И.Гидравлика глинистых растворов. - Баку: Азнефтеиздат, 1951.

94.Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. - М., 1974.

95.Шульман З.Н., Берковский Б.М. Пограничный слой неньютоновских жидкостей. Минск, 1966.

96.Шульман З.П., Берковский Б.М. Пограничный слой неньютоновских жидкостей. - Минск: Наука и техника, 1968.

97.Щукин Е.Д., Ребиндер П.А. О механизме упругого последействия в структурированных суспензиях бетонита малой концентрации. - Коллоидный журнал, 1971, т. 33, № 3.

98.Den Doelder C.F.J., Koopmans R.J., Molenaar J, Van De Vtn A.A.F. Comparing the wall slip and the constitutive approach for modelling spurt instabilities in polimer melt flows// J. Non-Newtonian Fluid Mech. 1998. V.75.P.25-41.

99.Einstein A. Berichtigung zu meiner Arbeit: Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen. - Ann. Physik, 1911, Bb.34, S. 591 -592

100. Giese E., Giese J. Meterverkfestgkeit und Elastizietat von suspendier-den Faserstoffen. Zellstoff und Papier, 1967, Nr.6

101.Giese E., Janke H. Rohrreibungsprobleme. Zellastoff und Papier, 1965, Nr.8.

102.Giese E., Janke H. Neue stromungstechnische Erkenntnisse beim For-dern von Fasernetzwerken und deren unmittelbare Nutzung in der Praxis. - Zellstoff und Papier, 1973, Nr. 10.

ЮЗ.Нап Ch.D. Reology in polimer processing. Academic Press, New York - San Francisco - London, 1976.

104.James W. Daily, George Bugliarello. Basic Data for Dilute Fiberb Suspensions in Uniform Flow with Shear. Tappi, julu 1961, vol.44, No.7.

105.Malkus D.S., Nobel J.A., Plohr B.J. Dynamics of shear flow'of a non-Newtonian fluid//Journal of Computational Physics, 1990, V.87, P.464-487.

lOó.Skelland A.H.P. Non-Newtonian Flow and Heat Transfer. NewYork -London, 1967.

107.Skulskiy O.I., Slavnov Ye.V, Shakirov N.V. The hysteresis phenomenon in nonisothermal channel flow of a non-Newtonian liguid// J. Non-Newtonian Fluid Mech., 1999.81.P.17-26.

108.Truesdell C., Noll W. The non-linear fluid theories of mechanics, 111/3, Hunbuch der Physics, Berlin-Heidelberg-New York: Springer, 1965.

109.Ulbrecht J. Mitschka P. Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten Stronrungsvorgang und Warmeubergang. Leipzig, 1967.

1 lO.Ult Raij, Duglas Wahren. An Experimental Investigatier of Paper Pulp Stock Flow in Straight Pipe. - Svensk Papperstidning. 1964, No.5.