Термодинамічне визначення параметрів фазових переходів в умовах вакуумних технологій

Abstract

У статті наведено інформацію про сучасні технології застосування вакуумної обробки середовищ у процесах фазових переходів в режимах випарювання, кристалізації, сушіння тощо та за пакування харчової продукції. Загальним у названих технологіях є спільне підґрунтя, яке стосується залежностей між тиском і температурою фазових переходів. Останнє привело до створення дискретно-імпульсних технологій, замкнутих енергетичних контурів, методів інтенсифікації масо- і енергообмінних процесів тощо. Теоретично обґрунтовано параметри перехідних процесів за змінних тисків у рідинних середовищах харчових виробництв. Визначено відмінності технологій вакуумної обробки середовищ на основі закономірностей фазових переходів, енергетичних і матеріальних балансів в умовах адіабатних процесів. Узагальнено сучасні напрями поєднання вакуумних та інших фізичних методів оброблення харчових середовищ з метою одержання і стабілізації асептичних станів. Визначено можливість оцінок меж термодинамічних трансформацій складових середовищ з використанням табличних даних води і водяної пари та співвідношень, які стосуються адіабатного стискання газів. З ’ясовано, що для зони вологої насиченої пари визначення аналогів показників адіабат потребує нової запропонованої розрахункової моделі. Наведено дані щодо енергетичних витрат на стискання вторинної пари та ефективності енергетичної рекуперації. Перехідні процеси вакуумного упаковування продукції пов’язані зі змінною динамікою тисків і температур рідинної та парової фаз, закономірності перебігу яких потребують подальших досліджень. The paper provides information about modern technologies of application of vacuum processing of media in the processes of phase transitions in the modes of evaporation, crystallization, drying, food packaging etc. A common ground of these technologies is universal for the relationship between pressure and temperature of phase transitions. The latter led to the creation of discrete-impulse technologies, closed energy circuits, methods of intensification of mass and energy exchange processes, etc. The parameters of transition processes at variable pressures in liquid media of food production are theoretically substantiated. The differences of technologies of vacuum processing of media on the basis of regularities of phase transitions, energy and material balances in the conditions of adiabatic processes have been determined. The modern directions of combination of vacuum and other physical methods of processing of food media with the purpose of obtaining and stabilizing aseptic states have been generalized. The possibility of estimation of the boundaries of thermodynamic transformations of constituent media with the use of tabular data of water and water vapor and ratios relating to adiabatic compression of gases has been determined. It has been found that for the wet saturated vapor zone, the determination of adiabat analogues requires a new proposed computational model. Data on energy costs for secondary vapor compression and energy recovery efficiency are given. The transient processes of vacuum packaging of products are related to the variable dynamics of the pressures and temperatures of the liquid and vapor phases, the regularities of which require further investigation.