2. Методы интенсификации и оценкиэнергоэффективности технологических процессов сельскохозяйственного производства

2.1. Основные понятия интенсификации технологических процессов

Под интенсификацией производственных (технологических) процессов АПК понимают получение прямого или косвенного экономического эффекта за счет увеличения производительности, КПД, уменьшения энерго- и материалоемкости оборудования, длительности лимитирующих стадий, повышения каче­ства продукта, эргономических и социальных показателей. Все перечисленные параметры являются составляющей энергетической эффективности производ­свенных процессов и представляют ее техникоэкономические и социальные характеристики (целевые функции). При интенсификации предпринимают це­ленаправленное изменение какой-либо группы факторов, которые оказывают влияние на целевые функции. Все эти технико-экономические показатели во многом взаимосвязаны друг с другом. Так уменьшение длительности лимити­рующих стадий технологического процесса обычно приводит к увеличению производительности, уменьшению энерго- и материалоемкости, способствует росту КПД.

В настоящее время одним из перспективных методов интенсификации технологических процессов и повышения эффективности технологического оборудования (ТО) признаются методы, основанные на энергетических воздействиях с применением различных электрической энергии.

Различают два вида задач интенсификации [1]:

1) совершенствование существующих технологических систем;

2) разработка принципиально новых.

Для интенсификации необходимо рассматривать механизмы, способствующие ускорению основных технологических стадий с получением продукта требуемого или повышенного качества (иногда можно, значительно выигрывая в скорости технологического процесса, несколько терять в качестве продукта).

Возможны несколько вариантов результатов интенсификации:

1) интенсификация способствует ускорению процесса при ухудшении качества продукта;

2) интенсификация способствует ускорению процесса при неизменном качестве продукта; например, увеличение скорости омывания дисперсных частиц при растворении ускоряет процесс, но предельная концентрация раствора не позволяет изменить содержание количества вещества в объеме жидкости;

3) интенсификация увеличивает скорость процесса и улучшает качество продукта; например, интенсификация процесса эмульгирования позволяет получить эмульсию с меньшими размерами частиц.

Для количественной характеристики интенсивности используют выражение

, (2.1)

которое показывает количество перенесенного вещества (энергии) М, кг (Дж) через единицу площади (объема) S, м² (м³) за единицу времени t, с.

Сформулировав зависимость i от основных геометрических и режимных параметров, физических параметров обрабатываемой среды, определяют необходимость увеличения или уменьшения указанных параметров для увеличения i .

Критерий i получен на основе линейных кинетических уравнений, которые в ряде случаев не охватывают всего многообразия и сложности явлений.

Линейные законы переноса типа , где F – движущая сила процесса; k – коэффициент скорости технологического процесса, могут быть ис­пользованы для анализа процесса интенсификации только в предположении о незначительности отклонения рассматриваемого процесса от состояния термодинамического равновесия и малости градиентов потенциалов переноса. Для анализа нелинейных соотношений между потоком переноса и градиентом по­тенциала используют принципы термодинамики необратимых процессов .

Для большинства тепломассообменных, ряда гидромеханических процессов при инженерных решениях по выбору факторов, на которые необходимо воздействовать для увеличения i, можно использовать пропорциональность М параметрам S, F и k. Обычно для интенсификации тепломассообменных про­цессов применяют перемешивание, организацию потоков и специальные физи­ческие эффекты. Для интенсификации механических и гидромеханических процессов необходимо активное влияние на движение отдельных элементов жидкости, газа и твердых тел.