Том 82 № 1
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Перегляд Том 82 № 1 за Дата публікації
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
- ДокументІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСУ СУШІННЯ РОСЛИННОЇ СУМІШІ З СОЇ ТА БАТАТУ(2018) Жанна Олександрівна Петрова, К. С. Слободянюк
Постійний попит на сою і соєві продукти як на внутрішньому, так і зовнішньому ринках України зумовив розширення площі посівів під цією рослиною і вона стала одною з найприбутковіших культур, які вирощуються у сільськогосподарських підприємствах. Полінасичені жирні кислоти, які входять до складу клітинних мембран сої та інших структурних елементів рослинних тканин, виконують в організмі низку важливих функцій, зокрема забезпечують нормальний ріст та обмін речовин, еластичність судин. У зв'язку з існуючою проблемою дефіциту білка в харчуванні людей все більшої актуальності набувають для України дослідження шляхів підвищення економічної ефективності виробництва сої, формування та функціонування ринку сої та продуктів її переробки.
Тепловий вплив – одна з найбільш широко розповсюджених теплотехнологічних операцій в процесах обробки рослинної сировини, а тепловий нагрів з метою зменшення початкового вологовмісту сировини, що обробляється (сушіння) – один із найбільш розповсюджених способів консервування, підготовки і полуфабрикування харчових продуктів. На ряду з перевагами процесу сушіння виникає ряд недоліків процесу, найважливішим з яких, в сучасних умовах, є енерговитрати на виконання процесу. Процес сушіння - один з найбільш енергоємних операції, він використовує до 25% всієї промислової енергії. Через проблеми в екологічній і енергетичній галузях, включаючи викиди парникових газів, виснаження викопного палива тощо стає надзвичайно важливим зменшення споживання енергії у всіх галузях промисловості.
Створення рослинних композицій, поєднання двох сумісних за біохімічним складом матеріалів (сої та батату), дає можливість знизити енерговитрати на процес сушіння та зберегти біологічно активні речовини в процесі зберігання висушеної сировини. За своїм біохімічним складом батат містить каротиноїди, що є природніми стабілізаторами для білків сої і які перешкоджають окисленню її ліпідів. Отже, поєднання цих двох компонентів дозволяє природнім шляхом збільшити термін зберігання сировини. Через відсутність інформації в наукових інформаційних джерелах про вплив режимних параметрів сушіння (t, φ, υ) на кінетику сушіння соєво – бататної суміші, ця робота спрямована на дослідження процесу сушіння соєво - овочевих композицій з метою інтенсифікації процесу.
The constant demand for soy and soya products on both the domestic and foreign markets of Ukraine led to the expansion of the area under this plant and became one of the most profitable crops grown in agricultural enterprises. Polyunsaturated fatty acids, which are part of cellular soybean membranes and other structural elements of plant tissues, perform in the body a number of important functions, in particular, provide normal growth and metabolism, elasticity of blood vessels. Due to the existing problem of protein deficiency in people's nutrition, Ukraine is increasingly studying ways to increase the economic efficiency of soybean production, the formation and functioning of the soy market and its processing products.
Thermal effect is one of the most widely used heat engineering operations in the process of processing of plant raw materials, and heat heating in order to reduce the initial moisture content of processed material (drying) - one of the most common methods of preservation, preparation and semi-preparation of food products. Along with the advantages of the drying process, there are a number of flaws in the process, the most important of which, in modern conditions, is energy costs for the process. The drying process is one of the most energy-intensive operations, it uses up to 25% of all industrial energy. Due to problems in the environmental and energy sectors, including greenhouse gas emissions, fossil fuel depletion, etc., it is becoming increasingly important to reduce energy consumption in all industries.
The creation of plant compositions, a combination of two biochemical compositions (soybeans and sweet potatoes) compatible, makes it possible to reduce energy costs for the drying process and preserve biologically active substances during the storage of dried raw materials. In its biochemical composition, sweet potato contains carotenoids, which are natural stabilizers for soy proteins and prevent the oxidation of its lipids. Consequently, the combination of these two components can naturally increase the shelf life of raw materials. Due to the lack of information in scientific information sources on the influence of regime drying parameters (t, φ, υ) on the drying kinetics of soybean - vegetable mixture, this work is aimed at studying the process of drying soy and vegetable compositions in order to intensify the process.
- ДокументВПЛИВ ГІДРОДИНАМІЧНОЇ КАВІТАЦІЇ НА ЗМІНУ ТЕМПЕРАТУРНИХ ПОКАЗНИКІВ ВОДИ(2018) Леся Юріївна Авдєєва, Е. К. Жукотський, А. А. МакаренкоВ статті розглянуті питання, пов’язані із виникненням і розвитком явища гідродинамічної кавітації при обробці рідких середовищ. Показана актуальність і можливості практичного використання ефектів, що супроводжують гідродинамічну кавітацію, для інтенсифікації енергоємних процесів у різних галузях промисловості. Проаналізовано механізм інтенсифікуючого впливу дії ефектів кавітації в тепломасообмінних процесах. Описано переваги використання гідродинамічних кавітаторів статичногго типу на прикладі сопла Вентурі. Наведено результати експериментальних досліджень впливу ефектів гідродинамічної кавітації в соплі Вентурі на зміну температурних показників водопровідної води для визначення раціональних гідродинамічних умов проведення процесу обробки. Представлено дані, що характеризують зміни температурних показніків водопровідної води з різною початковою температурою в залежності від тривалості проведення процесу для сопел з різним діаметром горловини. Показано, що збільшення тривалості обробки посилює вплив кавітаційних ефектів на матеріал. Встановлено, що зменшення діаметру горловини сопла призводить до підвищення температури зразка в результаті його обробки. Найбільші кавітаційні ефекти виникають при діаметрі горловини сопла Вентурі 0,008 м і 0,012 м. Встановлення діафрагми, що перекриває потік на 75% показало додаткове загальне підвищення температури на 3-6 °С, порівняно до отриманих результатів для зразка обробленого в кавітаційному змішувачі без діафрагми. Підвищення температури за рахунок встановлення діафрагми пояснюється посиленням дії кумулятивних ефектів внаслідок гідродинамічної кавітаційної обробки. Аналіз результатів експериментальних досліджень дозволив отримати математичну залежність числа кавітації від швидкості зміни температури за якою можна оцінити ефективність роботи кавітаційного змішувача. The article deals with issues related to the emergence and development of the phenomenon of hydrodynamic cavitation in the processing of liquid media. The actuality and possibilities of practical use of the effects accompanying hydrodynamic cavitation for the intensification of energy-intensive processes in various industries are shown. The mechanism of intensifying influence of cavitation effects in heat and mass transfer processes is analyzed. The advantages of static type hydrodynamic cavitators using the Venturi nozzle example are described. The results of experimental studies of the influence of the effects of hydrodynamic cavitation in the Venturi nozzle on the change of the temperature indices of tap water for the determination of rational hydrodynamic conditions of the processing process are given. The data describing changes in temperature indices of tap water with different initial temperature are presented, depending on the duration of the process for nozzles with different diameter of the neck. It is shown that increasing the duration of processing enhances the effect of cavitation effects on the material. It was established that the decrease of the diameter of the nozzle's neck leads to an increase in the sample temperature as a result of its treatment. The largest cavitation effects arise at a diameter of the neck of the Venturi nozzle 0,008 m and 0,012 m. The installation of an aperture overlapping the flow by 75% showed an additional total temperature increase of 3-6 ° C, as compared to the results obtained for a sample treated in a cavitation mixer without a diaphragm. The increase in temperature due to the installation of the diaphragm is due to an increase in the effect of cumulative effects due to hydrodynamic cavitation treatment. The analysis of the results of experimental studies allowed to obtain mathematical dependence of the number of cavitation on the rate of change in temperature on which it is possible to estimate the efficiency of the cavitation mixer.
- ДокументДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ КОМПОСТУВАННЯ ХАРЧОВОЇ СКЛАДОВОЇ ТВЕРДИХ МУНІЦИПАЛЬНИХ ВІДХОДІВ З ВИКОРИСТАННЯМ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБАВОК(2018) Галина Всеволодівна Крусір, О. А. Сагдєєва, Олеся О. Чернишова, Марія Михайлівна Мадані, Олексій Леонтійович ГарковичЕфективне управління твердими муніципальними відходами є першочерговим завданням у сфері міжнародної та національної екологічної безпеки. В Україні воно фактично вирішується через зберігання сотень тисяч відходів на керованих та некерованих звалищах та полігонах. Оскільки до 40% твердих муніципальних відходів відноситься до органічних, що легко розкладаються (харчові відходи, відходи ринків, домогосподарств, міських зелених господарств, муніципальної мережі харчування), вилучення цієї частини відходів зі звалищ за рахунок компостування суттєво зменшить навантаження на фактично розміщенні та потенційно заплановані звалища. Аеробне компостування є однією з найкращих найбільш доступних технологій для інтегрованої системи управління відходами за рахунок мінімізації антропогенного впливу на довкілля, відповідності новітнім вітчизняним та зарубіжним розробкам, економічної та практичної прийнятності технології.Метою експериментального дослідження було вивчення можливості прискорення процесу компостування харчової складової твердих муніципальних відходів за рахунок внесення мінеральних добавок для впровадження в якості природоохоронної технології на звалищах. У статті представлено результати дослідження впливу мінеральної добавки на перебіг процесів компостування харчової складової твердих муніципальних відходів з метою його прискорення в мезофільному і термофільному температурних режимах з керованими параметрами. Для підвищення ефективності процесу компостування та порівняння особливостей перебігу процесів в якості мікробіологічного інокуляту використовували ґрунт, в якості мінеральної добавки – розчини мінеральних солей.Показано, що мінеральний комплекс прискорює процес компостування харчової складової твердих побутових відходів в 2,2 рази за термофільного режиму і в 1,4 рази за мезофільних умов проведення процесу компостування, що свідчить про ефективність його використання в процесах переробки твердих муніципальних відходів з метою підвищення загального рівня екологічної безпеки. Efficient management of municipal solid waste is a top priority in the field of international and national environmental safety. In Ukraine, it is actually dealt with through the storage of hundreds of thousands of waste at managed and unmanaged landfills. Since up to 40% of municipal solid waste is classified as organic (food waste, market waste, households’ waste, waste of municipal food network and urban green household), removing this part of waste from landfill by composting will substantially reduce the load on the actual placed and potentially planned landfill. Aerobic composting is one of the best available technologies for an integrated waste management system, minimizing anthropogenic environmental impact, complying with the latest domestic and foreign developments, economic and practical acceptance of technology.The purpose of the pilot study was to study the possibility of accelerating the composting process of the municipal solid waste's food component through the using of mineral additives for the introduction as a conservation technology in landfills. The article presents the study results of the mineral additive's influence on the composting process of the solid municipal waste's food component in order to accelerate it in the mesophilic and thermophilic temperature regimes with controlled parameters. To improve the composting process and to compare the peculiarities of the processes the soil was used as microbiological inoculums and the mineral salts’ solutes were used as a mineral additive. It was shown that the mineral complex accelerates the composting process of the municipal solid waste's food component by 2.2 times for the thermophilic regime and by 1.4 times for the mesophilic conditions of composting process, that testifies to the efficiency of its use in the municipal solid waste’ recycling processes in order to improve the overall level of environmental safety.
- ДокументОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ПРОЦЕСУ ІНФРАЧЕРВОНОГО СУШІННЯ ЗЕРНОВОЇ ПРОДУКЦІЇ З ВІБРОХВИЛЬОВИМ КОНВЕЄРОМ(2018) Ігор Павлович Паламарчук, С. В. Крючев, Валентина О. ВерхоланцеваПроведений аналіз конвеєрних апаратів для забезпечення необхідного вологовидалення сипкої сільськогосподарської сировини дозволив обґрунтувати ефективність вібраційних конвеєрних схем. Класичні віброконвеєрні машини базуються на електромагнітному віброзбудженні та використанні жорсткого вантажонесучого органу, що вимагає значних витрат енергії та матеріалу. Дана проблема вирішується за рахунок використання механічного віброзбудження та недеформувального транспортуючого елементу, що притаманні віброхвильвим конвеєрним апаратам. Представлена принципова схема віброхвильової терморадіаційної сушарки, яка дозволяє ефективно вирішити проблеми достатньо інтенсивної та рівномірної обробки при мінімізації енерго- та матеріаловитрат, поміроного термічного навантаження на шари продукції та максимального збереження її вихідних властивостей. На основі експериментальних досліджень розробленої дослідної моделі даної сушарки було складено критеріальне рівняння тепломасобміну, що дозволяє проектувати сушарки із заданими параметрами процесу. The analysis of conveyor devices to ensure the necessary moisture removal of loose agricultural raw materials allowed to substantiate the effectiveness of vibration conveyor circuits. Classic vibroconveyor machines are based on electromagnetic vibroexcitation and the use of a rigid carrier, which requires significant energy and material costs. This problem is solved by the use of mechanical vibration and undetectable transporter element inherent in vibrating conveyor devices. Mechanical vibrators are aggregated in the support bundles of the tape mechanism, providing with sufficiently compact performance of the standing or running wave on the surface of the deformation carrier body. Necessary parameters of this wave for the appropriate promotion of bulk masses of grain products with a given speed are determined from experimental studies in the variation of angular frequencies and amplitudes of the oscillations of the drive shafts of the designated vibroscuders. The required speed of movement of products processed on a projected wave conveyor is determined by the condition of achieving the desired level of moisture content of the raw material during its single passage along the processing zone, which ensures the continuity of the dehydration cycle and the sufficiently high productivity of the dryer. The principal scheme of the vibratory thermo-radiation dryer is presented, which allows to effectively solve the problems of sufficiently intensive and uniform treatment with minimization of energy and material costs, the moderate thermal load on the product layers and maximal preservation of its initial properties. On the basis of experimental researches of the developed experimental model of this dryer, a criterial equation of the heat capacity was compiled, which allows the design of driers with the given parameters of the process. Among such parameters, the characteristics of the oscillation processes, which lead to the appearance of a wave on the surface of the tape, were used. This approach allows us to maximally approximate the results of mathematical modeling of this drying process to real conditions.
- ДокументВИЛУЧЕННЯ БІЛКІВ ЗІ СТІЧНИХ ВОД ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ ШЛЯХОМ ЗАСТОСУВАННЯ НВЧ ВИПРОМІНЮВАННЯ(2018) Віра Василівна Сабадаш, Ярослав Михайлович ГумницькийВ роботі приведено результати досліджень кінетики вилучення білків з модельного середовища, зміни оптичної густини дисперсій білка в результаті дії на досліджувану дисперсію випромінювання надвисокочастотного діапазону. Процес денатурації дисперсій білка, що моделюють стічні води підприємств харчової промисловості, здійснювали під дією НВЧ випромінювання з частотою 2450 Гц. Обробленню піддавали водні дисперсії альбуміну та казеїну з масовою часткою сухих речовин 5% за потужності надвисокочастотного випромінювання 800 Вт. Контроль за процесом денатурації білка здійснювали за зміною оптичної густини досліджуваних дисперсій. Експериментальні дослідження показали, що ступінь вилучення альбуміну без застосування інших методів розділення становила 80%, а казеїну 35%. Виведено теоретичну залежність для розрахунку зміни температури досліджуваного об’єкту від потужності генератора електромагнітних хвиль та часу дії на об’єкт випромінювання надвисокочастотного діапазону. В основу розрахунків кінетики нагрівання електролітів у полі дії електромагнітного випромінювання поставлено зв'язок між напруженістю електромагнітного поля, що генерується в резонаторній НВЧ-камері, та потужністю НВЧ-генератора. Експериментальне дослідження кінетики денатурації водних дисперсій білка показало хорошу збіжність експериментальних та розрахункових даних. За допомого приведеного рівняння можна з достатньою точністю визначати теплофізичні параметри процесу нагрівання вологих об’єктів та дисперсій до 100°С, або для діелектриків з низьким вмістом вологи. Розроблений спосіб обробки стічних вод передбачає введення НВЧ модуля у технологічну схему очищення стічних вод біотехнологічних виробництв. Це дозволить здійснювати знезараження стічних вод та ефективного вилучення білкових сполук шляхом переведення білків у коагульований стан та збільшити ефективність очищення стічних вод. The paper presents the results of investigations of the kinetics of protein extraction from the model dispersions and changes in the optical density of protein solutions as a result of influence of the ultrahigh-frequency radiation on the test dispersion. The process of denaturation of protein solutions that simulate wastewater from food industry enterprises under the influence of microwave radiation at a frequency of 2450 Hz was carried out. The samples of aqueous dispersions of albumin and casein with a mass fraction of dry matter of 5% were treated of ultrahigh-frequency radiation of the power of 800 W. Control of process of the protein denaturation was carried out by changing the optical density of the investigated samples. Experimental studies have shown that the degree of albumin excretion without application of other methods of separation was 80% and casein 35%. The theoretical dependence for calculating the temperature change of the investigated object from the power of the generator of electromagnetic waves and the time of action on the object of radiation of the ultrahigh-frequency range was derived. The basis of calculations of the kinetics of heating of electrolytes in the field of electromagnetic radiation is the relationship between the intensity of the electromagnetic field generated in the chamber of microwave resonator and the power of the microwave generator. An experimental study of the kinetics of denaturation of aqueous dispersion of the protein showed good correlation of experimental and calculated data. Application of the given equation it is possible to determine with sufficient accuracy the thermophysical parameters of the process of heating the wet objects and solutions to 100ºС or for dielectrics with low moisture content. The developed method of treatment of sewage involves the introduction of a microwave module in the technological scheme of sewage treatment of biotechnological industries. This will allow for the disinfection of sewage and the effective removal of protein compounds by converting proteins into a coagulated state and increasing the efficiency of wastewater treatment.
- ДокументДОСЛІДЖЕННЯ СТІЙКОСТІ ТЕЧІЇ ГРАВІТАЦІЙНО СТІКАЮЧОЇ ПЛІВКИ РІДИНИ В ДВОФАЗНИХ СИСТЕМАХ(2018) В. О. Туз, Н. Л. Лебедь
Використання методів пасивної інтенсифікації у вигляді поверхонь з капілярно-пористим покриттям в контактних апаратах істотно ускладнює гідродинамічну картину взаємодії системи «поверхня – плівка рідини – газовий потік». Інтенсифікуючи процеси тепло- і масообміну, штучна шорсткість зменшує робочий діапазон контактних апаратів, шляхом зниження границі захлинання. Результати рішення математичної моделі системи «плівка рідини – газовий (паровий) потік» у вигляді системи диференціальних рівнянь з відповідними граничними умовами для гладкої вертикальної поверхні не коректно використовувати для визначення параметрів плівки при кризових явищах у випадку застосування каналів з капілярно-пористими структурами. Представлений аналіз результатів експериментального дослідження гідродинаміки двофазного потоку в каналах з капілярно-пористим покриттям, при відповідних граничних умовах, дозволив визначити верхній діапазон навантажень до початку захлинання по рідкій і газовій фазах в контактних тепломасообмінних апаратах. Аналітичне рішення задачі з визначення границь кризових явищ з урахуванням результатів експериментального дослідження гідродинаміки двофазного потоку в каналах з капілярно-пористим покриттям, при відповідних граничних умовах, дозволило визначити верхній діапазон навантажень до початку захлинання по рідкій і газовій фазах в контактних тепломасообмінних апаратах.
The use of passive intensification methods in the form of surfaces with a capillary-porous coating in contact devices greatly complicates the hydrodynamic structure of the interaction of the system "surface - liquid film - gas stream". Intensifying the processes of heat and mass transfer, artificial roughness increases the working range of contact devices, by reducing the break border.
The complexity of the analytical study of the stability of the system "liquid film - gas or steam flow" by solving a mathematical model, which is a system of differential equations with corresponding boundary conditions, consists in the fact that the functional dependence for the boundary phase separation is unknown. By using the equation of the surface separation in the form of a wave function that satisfies this system of differential equations and boundary conditions, it is necessary to determine the parameters of the waves. It is assumed that the tangential and normal components of the gas stress on the surface of the liquid film can be expressed by the dependence due to the deviation of the phase separation surface from the liquid-film-unshaked waves. Under such assumptions, the solution is reduced to considering the motion of a liquid film at given boundary conditions on the channel wall and on a free surface.
The results of the solution of mathematical model of system "liquid film - gas (steam) flow" for a smooth vertical surface are not correctly used to determine the film parameters at crisis phenomena’s in the case of channels with a capillary-porous structure.
The represented analysis of results of the experimental study of the hydrodynamics of two-phase flow in the channels with capillary-porous coating, at the appropriate boundary conditions, allowed to determine the upper range of loads prior to the beginning of break on the liquid and gas phases in contact heat and mass exchange devices. An analytical solution to the task of determining the boundaries of crisis phenomena, taking into account the results of an experimental study of the hydrodynamics of a two-phase flow in channels with capillary-porous coating, at appropriate boundary conditions, allowed to determine the upper range of loads prior to the beginning of break on the liquid and gas phases in contact heat and mass exchange devices.
- ДокументАПАРАТИ ДЛЯ РОЗДІЛЕННЯ ПРОДУКТІВ ВИНОРОБСТВА(2018) К. А. Ковалевський, М. І. Валько, О. І. Мамай, Т. О. Кузьмина, Т. О. ЯковенкоВ статті наводяться результати досліджень щодо застосування гідроциклонів для відокремлення твердих частинок з виноградного сусла, виноградного насіння з вичавок, а також для освітлення дифузійного соку після екстракції виноградних вичавок, стічних вод та інших забруднених рідин. В результаті проведених досліджень визначені оптимальні параметри гідроциклонів при відокремленні різних твердих частинок. Запропоновано режими роботи гідроциклонів, при яких досягаються максимальні ефекти розподілу. Для розподілу використовуються різні конструкції гідроциклонів, з регулюванням отвору виходу осадів з обертовим активатором, тощо.The article presents the results of research on the use of hydrocyclones for the separation of solid grapevine particles, grape seeds from squashes, as well as for the diffusion juice illumination after the extraction of grape vinegar, sewage and other contaminated liquids. Studies were conducted on the separation of grape seeds mixed with yeast bard.To achieve the desired effect of separation on the hydrocyclone it is necessary to thoroughly analytically ground and experimentally determine the necessary parameters of the size of its parts. One way to regulate the separation of solid particles from winemaking products is to change the size of the opening of the lower drain fitting or to change the design of the conical part.The construction of a hydrocyclone with a controlled opening of sediments was found to be used to separate solids from grape and fruit berries (juice), separation of lime vine. In addition, with this design, it is possible to determine the structural dimensions of the hydrocyclones for other products, for example, to separate the grape seed from the flow of water with squeegees.As a result of the researches, optimal parameters of the hydrocyclones were determined at separation of various solid particles. The modes of operation of hydrocyclones, in which the maximum distribution effects are achieved, are proposed. Different structures of the hydrocyclones are used for distribution, with adjustment of the opening of sediment release with a rotary activator, and others like that. Due to the improvement of flow distribution at the entrance to the hydrocyclone, increasing the speed of the flow of the activator, the effect of cleaning the suspension from impurities increases by 15-20%.The use of a hydrocyclone for the separation of suspensions of tartaric lime makes it possible to completely separate impurities with minor losses.To study the efficiency of the distribution of each product it is necessary to conduct a test of hydrocyclone with increased height and diameter of the cylindrical part of the body, the conical part with different angles of conicality and the size of the aperture for the lower drain of glass.
- ДокументPERFORMANCE CHARACTERISTICS OF ADSORPTIVE REGENERATOR OF LOW-POTENTIAL HEAT AND MOISTURE BASED ON COMPOSITE ADSORBENTS ‘SILICA GEL – SODIUM SULPHATE’ SYNTHESIZED BY SOL – GEL METHOD(2018) Олена Анатолівна Бєляновська, Роман Дмитрович Литовченко, Костянтин Михайлович Сухий, Михайло Порфирович Сухий, Михайло Володимирович ГубинськийДосліджені експлуатаційні характеристики адсорбційного регенератора низько-потенційного тепла та вологи на основі композитних сорбентів «силікагель – натрій сульфат», синтезованих золь – гель методом. Розроблені математична модель та алгоритм визначення базових параметрів процесів експлуатації адсорбційного регенератора в умовах сектора житлово-комунального господарства. Запропонований алгоритм включає розрахунок об’єму повітря, який пройшов через шар теплоакумулюючого матеріалу, концентрації води в повiтрi на виході з теплового акумулятора, адсорбції, теплоти адсорбції, кінцевої температури холодного повітря, температури повітря після змішування холодного повітря з вулиці та теплого повітря в приміщенні при подачi, розрахунок концентрації води в повiтрi на виході з теплового акумулятора, об’єму повітря, який пройшов через шар теплоакумулюючого матеріалу, адсорбції та теплоти адсорбції, кінцевої температури теплого повітря, температури повітря після змішування холодного повітря з вулиці та теплого повітря з приміщення при викиді, визначення температурного коефіцієнта корисної дії, сумарної адсорбції та часу досягнення максимальної адсорбції. Підтверджена кореляція температур повітря біля теплого та холодного кінці регенератора, а також теплових коефіцієнтів корисної дії, встановлених за результатами розрахунків згідно запропонованого алгоритму та дослідним шляхом. Проведено математичне моделювання процесів експлуатації адсорбційних регенераторів на основі композитів «силікагель – натрій сульфат» в умовах типової системи вентиляції житлових приміщень. Показана залежність теплового коефіцієнта корисної дії від часу перемикання потоків повітря, швидкості руху потоків повітря, а також температур зовнішнього та внутрішнього повітря в стаціонарних умовах. Максимальні значення теплових коефіцієнтів корисної дії встановлені при швидкості вологого повітря близько 0,22 – 0,32 м/с та часу перемикання потоків 5 – 10 хв.. Виявлено вплив швидкості руху потоків вологого повітря на час досягнення максимальної адсорбції. Результати проведеного дослідження можуть бути використані при розробці енергоефективних вентиляційних систем та пристроїв для житлових та складських приміщень. The performance characteristics of the adsorptive regenerator of the low-potential heat and moisture on basis of the composite sorbents ‘silica gel - sodium sulfate’ synthesized by sol-gel method are studied. The mathematical model and algorithm for determining the basic parameters of adsorptive regenerator exploitive processes in the housing and communal services sector are developed. The proposed algorithm includes calculating the volume of air passed through the layer of heat-accumulating material, the concentration of water in the flow at the exit from the regenerator, the adsorption, the heat of adsorption, the final temperature of the cold air, the air temperature after mixing the cold air from the street and the warm air in the room at the warm end of the regenerator during inflow, calculation of the final concentration of water in the flow at the cold end of the regenerator, the volume of air passing through the layer of heat-accumulating material, adsorption and heat of adsorption, the final temperature of the air at the cold end of the regenerator, the air temperature after mixing of the cold air from the street and the warm air from the room at the cold end of regenerator during outflow, determining the temperature efficiency coefficient, summarized adsorption and maximal adsorption time. The correlation of air temperatures near the warm and cold end of the regenerator, as well as the thermal efficiency coefficients stated by the results of calculations according to the proposed algorithm and experimental way is confirmed. The mathematical modeling of the processes of operation of adsorption regenerators on the basis of ‘silica gel - sodium sulfate’ composites in the conditions of the typical ventilation system of residential premises is carried out. The dependences of the temperature efficiency coefficient vs. the time of switching air flows and the velocity of air flow, as well as the temperatures of external and internal air under stationary conditions are shown. The results of the research can be used in the development of energy-efficient ventilation systems and devices for residential and warehouse premises
- ДокументФОРМУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИСТКИ РОСЛИННОЇ ОЛІЇ В УМОВАХ МІНІ-ЦЕХІВ(2018) Петро Ігорович Осадчук, Іван І. ДударевСтворено комплекс технічних засобів, що включає обладнання і блоки пресування насіння, адсорбентної рафінації, гідратації і коагуляції, центрифугування і дезодорації, очищення і мікрофільтрації олії. Конструкції технічних засобів дозволяють компонувати окремі складові частини поблочно (модульно), враховуючи умови їх розміщення у мало контурних цехах. У технологічному процесі, за необхідності використовується ультразвуковий кавітатор для зниження кислотності олії. Сформований за цим принципом комплекс забезпечує одержання екологічно чистої рослинної олії за безвідхідною технологією, що актуальна для фермерських господарств. Олія такої якості відноситься до категорії кашерних продуктів. To obtain high-quality edible oils, these should be as much as possible cleaned from concomitant substances, mechanical impurities, phosphatides, waxes, soap and hydrophobic fractions. This process can be realized on the basis of physical methods developed by us with the help of special centrifugal devices, ceramic microfilters, hydration means for purifying phosphatidic concentrate with subsequent belting filtration of mono-dibasic unsaturated acids A complex of technical means was developed, including equipment and blocks for pressing the seed, adsorbent refinement, hydration and coagulation, centrifugation and deodorization, cleaning and microfiltration of oils. Structures of technical means allow to compose separate components of a unit (modular), taking into account the conditions of their placement in small contour workshops. In the technological process, if necessary, an ultrasonic cavitator is used to reduce the acidity of the oil. The complex formed on this principle ensures the production of ecologically pure vegetable oil in the non-waste technology and in the conditions of the farms. Oil of this quality belongs to the category of casserole products.The technological process involves pressing the seeds, then feeding to a centrifuge for purification from mechanical impurities, for removing water and lightly flowing fractions into a vacuum chamber and microfiltration and lighting in the super-cleaner unit, an ultrasonic cavitator is used to reduce the acidity of the oil. The vegetable oil retains its organoleptic qualities and the nutritional value of the product. Such an effect is achieved by the use of only the production of oils, physical and mechanical processes, without chemical treatment. The technology is implemented by a compact small-scale technical complex, executed in a modular-block type, which is easy to control.
- ДокументКІНЕТИКА ЕКСТРАГУВАННЯ КУПРУМУ СУЛЬФАТУ З ОДИНАРНОГО КАПІЛЯРА В УМОВАХ ВАКУУМУВАННЯ СИСТЕМИ(2018) Дмитро Миколайович Симак, В. І. СклабінськийДосліджувався процес екстрагування твердої речовини з капілярів циліндричної форми з метою визначення кінетики даного процесу. Твердою фазою служив купруму сульфат, який екстрагувався дистильованою водою. Екстрагування твердої фази складається з процесу розчинення цільового компоненту та дифузії розчиненої речовини у капілярі. Лімітуючою стадією даного процесу є дифузія компоненту всередині капіляру, що відбувається за законом молекулярної дифузії Фіка. У промислових умовах інтенсифікація процесу екстрагування відбувається за рахунок подрібнення твердого матеріалу або збільшення температури. У роботі досліджувався процес екстрагування в умовах вакуумування системи, при якому виникає кипіння рідини та утворення парової фази. Зародження, ріст та відрив парових бульбашок всередині капілярів приводить до переміщення рідини, що сприяє її заміні, створенні умов нестаціонарності, достачанні свіжої рідини до поверхні розчинення. Наведено експериментальну установку, методику виконання досліджень та експериментальні результати для капіляра діаметром 0,8 мм. Представлено графічно залежність переміщення зони розчинення у капілярі для трьох випадків за однакової температури 750С: розчинення під час механічного перемішування, постійного вакуумування та періодичного вакуумування. Найвища швидкість екстрагування відповідає періодичному вакуумуванню. Визначено ефективні коефіцієнти дифузії у капілярах та відношення коефіцієнтів за вакуумування до екстрагування в умовах механічного перемішування. Показано, що за постійного вакуумування процесу екстрагування швидкість екстрагування зростає у 2,8 рази; за періодичного вакуумування, при якому відбувається сплескування парової фази і переміщення рідини у капілярі, у 6,3 рази. The process of extracting of solid substance from cylindrical capillaries to determine the kinetics of this process was investigated. As the solid phase served sulfur sulfate, which was extracted with distilled water. Extraction of the solid phase consists of the process of dissolving of the target component and diffusion of the dissolved substance in the capillary. The limiting stage of this process is the diffusion of a component inside the capillary, which occurs under the law of molecular diffusion of Fick. In industrial conditions, the intensification of the extraction process occurs by grinding of a solid material or increasing of the temperature. In this paper, the process of extraction under conditions of vacuuming of the system, in which occurs boiling of the fluid and formation of a vapor phase, is investigated. The origin, growth and separation of the vapor bubbles within the capillaries leads to the displacement of the fluid, which facilitates its replacement, the creation of non-stationary conditions, the supply of fresh liquid to the surface of the dissolution. The experimental apparatus, methodology of research and experimental results for a capillary with a diameter of 0,8 mm are given. Graphically, the dependence of the displacement of the dissolution zone in the capillary is presented for three cases at the same temperature of 750С: dissolution during mechanical mixing, constant vacuuming and periodic vacuuming. The highest rate of extraction corresponds to periodic vacuuming. The effective coefficients of diffusion in the capillaries and the ratio of the coefficients of vacuuming to extraction under conditions of mechanical mixing are determined. It is shown that during the continuous vacuuming of the extraction process, the extraction rate increases in 2,8 times; for periodic vacuuming, at which there is an explosion of the vapor phase and the movement of liquid in the capillary, in 6,3 times.
- ДокументМЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ПРОЦЕСУ КОНЦЕНТРУВАННЯ ХАРЧОВИХ РОЗЧИНІВ ТА ЕКСТРАКТІВ У МІКРОХВИЛЬОВОМУ ВАКУУМ-ВИПАРНОМУ АПАРАТІ(2018) Наталя Володимирівна Ружицька, Тетяна Анатолїївна Різниченко, Олександр Кирилович ВойтенкоДля інтенсифікації процесу вакуум-випарювання запропоновано забезпечити рівномірність енергопідведення і виключити проміжний теплоносій за рахунок використання мікрохвильових технологій. При мікрохвильовому підведенні енергія надходить безпосередньо до молекул води в продукті, осередки пароутворення виникають у всьому об’ємі і виконують функцію гріючої поверхні. В результаті експериментального моделювання процесу мікрохвильового вакуум-випарювання розчинів цукру одержано коефіцієнти критеріального рівняння процесу.Наведено методику розрахунку процесу вакуум-випарювання в умовах дії мікрохвильового поля. В основі методики розрахунку критеріальне рівняння процесу випарювання в умовах вакууму та мікрохвильового енергопідведення, змінними якого є число енергетичної дії, безрозмірний параметр площі дзеркала продукту та безрозмірний тиск. Алгоритм включає розрахунки теплофізичних властивостей продукту, геометричних характеристик ємності, швидкості видалення вологи, поточну концентрацію сухих речовин у розчині, необхідну тривалість процесу, витрати енергії та економічні характеристики. Цикли розрахунку повторюються поки концентрація розчину в апараті сягне заданого для кінцевого продукту значення. Наведено результати перевірки запропонованої методики для розчинів цукру, кави, стевії. Встановлено, що відносна похибка для визначеної за алгоритмом швидкості видалення вологи відносно експерименту для розчинів цукру, стевії та кави складає 0,2…12 %.На основі розробленого мікрохвильового вакуум-випарного апарату запропоновано технологію одержання рідкого концентрату стевії – природного цукрозамінника. Екстракт стевії, який направляється на концентрування, одержується у мікрохвильовому екстракторі,а концентрація сухих речовин у кінцевому продукті - близько 12 %. For vacuum-vaporization process intensification it is offered to provide energy supply uniformity and exclude intermediate heat medium by using of microwave technologies. While microwave supply energy comes directly to water molecules in product, vaporization centers appear in whole volume and perform function of heating surface.As a result of experimental modeling of sugar solutions microwave vacuum vaporization the constants of criterion equation are received.The method of calculation of vacuum vaporization under microwave action is given. The base of the calculation method is criterion equation of vaporization under vacuum and microwave energy supply conditions, which variables are energy action criterion, dimensionless parameter of product mirror area and dimensionless pressure. The algorithm includes calculations of product thermophysical properties, vessel geometrical characteristics, water removing velocity, current dry matter concentration, necessary process duration, energy consumption and economical characteristics. Calculation cycles repeat until solution concentration in apparatus reaches the value prescribed for the final product. The results of verification of proposed method for sugar solutions, coffe and stevia extracts are given. It is defined, that relative error for calculated water removing velocity relatively to experiment for sugar, coffee and stevia solutions is 0,2…12 %.On the base of elaborated microwave vacuum evaporation apparatus a technology of production liquid stevia concentrate, a natural sugar substitute, is offered. Stevia extract that is being concentrated is received in microwave extractor. Dry matter concentration in final product is about 12 %.
- ДокументМОДЕЛЮВАННЯ РУХУ БУЛЬБАШОК СТИСНЕНОГО ПОВІТРЯ У АПАРАТІ З ПНЕВМАТИЧНИМ ПЕРЕМІШУВАННЯМ(2018) Олег Михайлович Данилюк, Володимир Михайлович Атаманюк, Ярослав Михайлович ГумницькийПроведено огляд і аналіз літературних джерел, які відображають основні результати та напрямки досліджень процесу розчинення під час пневматичного перемішування. Вони показують, які проблемні напрями науки потребують детальніших досліджень. Обгрунтовано вибір методу розчинення під час пневматичного перемішування розчину. Розглянуто переваги даного методу. До переваг використання пневматичного перемішування належить рівномірний та інтенсивний масообмін між твердою фазою та рідиною. Використання стисненого повітря для перемішування спрощує внутрішню конструкцію апарату. Завдяки цьому також виключається забруднення розчину продуктами корозії чи ерозії перемішуючих пристроїв. Описано процес утворення окремої бульбашки у рідкому середовищі з певної глибини під час повільного витікання повітря у рідину із отвору з гострими кромками. Експериментально досліджено процес руху бульбашки стисненого повітря у водному розчині бензойної кислоти в апараті для розчинення під час пневматичного перемішування. Описано процес утворення бульбашок в умовах квазістатичного режиму диспергування стисненим повітрям розчину. Визначено відривний розмір бульбашок повітря з отворів барботеру. Розраховані швидкість спливання бульбашок повітря в апараті та частота їх утворення з отворів барботеру. Розраховано фіктивні швидкості руху бульбашок стисненого повітря в апараті за різних витрат повітря. Наведено результати розрахунків дисипації енергії в апараті для розчинення бензойної кислоти. Визначені параметри руху бульбашки стисненого повітря узагальнені у вигляді таблиці та графіка. Визначено оптимальні значення витрати повітря та час, за яких доцільно здійснювати процес розчинення під час пневматичного перемішування. This article reviews and analyzes literary sources, which reflect the main results and directions of research of the dissolution process during pneumatic mixing. They show which problem areas of science require more detailed research. The choice of the method of dissolution during the pneumatic mixing of the solution is substantiated.. The advantages of this method are considered. The advantages of using a pneumatic mixing system include the uniform and intensive mass transfer between the solid phase and the liquid. The use of compressed air for mixing simplifies the internal design of the machine. This also eliminates the pollution of the solution by products of corrosion or erosion of mixing devices. The process of formation of a separate bubble in a liquid medium from a certain depth during the slow flow of air into a liquid from a hole with sharp edges is described. The process of bubble movement of compressed air in an aqueous solution of benzoic acid, in the apparatus for dissolution during pneumatic mixing is experimentally investigated. The process of formation of bubbles is described in the conditions of the quasi-static regime of dispersion with compressed air of a solution. Determined tear-off size of air bubbles from the bubbler apertures. The velocity of air bubbles in the apparatus is calculated and the frequency of their formation from the bubbler apertures. The fictitious velocities of bubbles of compressed air in the apparatus for different air flows are calculated. The calculations results of dissipation of energy in the apparatus for dissolution of benzoic acid are presented. The specified parameters of the bubble movement of compressed air are summarized in the form of a table and a graph. The optimal values of air flow and the time during which it is expedient to carry out the dissolution process during pneumatic mixing are determined.
- ДокументМОДЕЛЮВАННЯ ІЗОТЕРМІЧНОГО РЕАКТОРА ДЛЯ НАСИЧЕННЯ САХАРОЗОЮ ЦУКАТІВ З ГАРБУЗА(2018) Ірина Олександрівна Гузьова, Володимир Михайлович АтаманюкУніверсальна моделююча програма ChemCad дозволяє провести моделювання процесу насичення плодів гарбуза цукром. Результати моделювання дають можливість здійснення технологічного процесу з мінімальними енергозатратами та максимальним збереженням поживних речовин в готовому продукті, в якому єдиним консервантом буде цукор.За допомогою універсальної моделюючої програми ChemСad був змодельований ізотермічний реактор насичення частинок гарбуза цукром, який працює за умов постійної концентрації сахарози в сиропі і одночасним збільшенням концентрації сахарози в цукатах. Такий процес був змодельований стаціонарним з інтенсивним перемішуванням, працює в ізотермічному режимі і в якому кількість випаруваної води компенсує кількість виділеної води з цукату.Для моделювання необхідно було попередньо шляхом аналізу математичного опису знайти умови реалізації ізотермічного режиму, розробити математичне забезпечення для проектування реактора.Отримані числові значення результату моделювання, розрахункові та графічні залежності насичення цукатів сахарозою та проаналізовані отримані результати. Доведено, що проводити процес насичення цукатів цукром в стаціонарному режимі доцільно, з точки зору збереження органолептичних властивостей, оптимального насичення цукату, який буде довго зберігати свої властивості і не пліснявіти. ChemCad's universal simulator allows you to simulate the process of saturation of pumpkin fruit with sugar. The simulation results allow the implementation of a technological process with minimal energy consumption and maximum preservation of nutrients in the finished product, in which the only preservative is sugar. With the help of the universal simulation program ChemСad, an isothermal saturation reactor for sugar pumpkin particles was modeled, which operates under the constant concentration of sucrose in syrup and simultaneously increases the concentration of sucrose in candied fruits.Such a process was modeled by stationary with intense mixing, operating in isothermal mode and in which amount of evaporated water compensates for the amount of water extracted from candied fruit. For simulation, it was necessary to pre-analyze the mathematical description of the conditions for the implementation of the isothermal regime, to develop a mathematical support for the design of the reactor.For simulation, it was necessary to pre-analyze the mathematical description of the conditions for the implementation of the isothermal regime, to develop a mathematical support for the design of the reactor to include:- determination of the constant concentration of sugar in vaporized syrup at the end of the process, the flow of solution and vapor;- duration of sucrose saturation under stationary conditions;- definition of reactor design characteristics, diameter height and height of the liquid;Numerical simulation values, graphical and computational relationships are obtained, the result is analyzed.It is proved that the process of saturation of succulents with sugar in the steady state is advisable, in terms of preservation of organoleptic properties, optimum saturation of candied fruit, which will retain its properties and molds for a long time.
- ДокументМОДЕЛЮВАННЯ ФАЗОВИХ ПЕРЕХОДІВ «ТВЕРДЕ ТІЛО - РІДИНА» ТЕПЛОАКУМУЛЮЮЧИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ ДОСЛІДЖЕННІ ПРОЦЕСУ ТЕПЛООБМІНУ(2018) Тетяна Володимирівна Корінчевська, Юрій Федорович Снєжкін, Володимир А. МихайликНа сьогодні задача акумулювання теплової енергії є досить актуальною. Перспективним напрямком є використання теплоакумулюючих матеріалів з фазовим переходом. При цьому важливо вибрати матеріал, який зможе забезпечити теплові та експлуатаційні параметри процесу. Як такий матеріал запропоновано використовувати суміш на основі 85 % парафіну та 15 % буровугільного воску, що використовується в ливарному виробництві. В даній роботі розглянуті теоречні та експериментальні дослідження процесу теплообміну при фазових переходах «тверде тіло - рідина», що відбуваються при нагріванні та охолоджені теплоакумулюючого матеріалу. Для вивчення процесу була прийнята модель акумулятора капсульного типу, що складається з теплоакумулюючих елементів, якими є тонкостінні металеві трубчасті контейнери, заповнені матеріалом з фазовим переходом. Експериментально та теоретично процес теплообміну з урахуванням фазового переходу теплоакумулюючого матеріалу було змодельовано на прикладі окремого теплоакумулюючого елемента. В результаті отримано розподіл температури в теплоакумулюючому елементі під час охолодження (від 80 до 22 °С) та нагрівання при контакті зовнішньої стінки металевої капсули з теплоносієм, нагрітим до 80 °С та з теплоносієм, що нагрівається зі швидкістю 0,35, 0,77 і 1,17 К/хв. від 22 до 80 °С. Було підтверджено, що при використанні невеликих об’ємів капсул конвективною складовою в рівнянні теплопровідності можна знехтувати. Співставлення даних результатів з експериментальними показало адекватність результатів розрахунків. Порівняння результатів експериментальних та теоретичних досліджень підтверджують можливість використання принципу ефективної теплоємності для розрахунку теплообміну при фазовому переході та дозволяють досить точно передбачити фактичний час нагрівання та охолодження. Результати розрахунків також підтвердили дані, одержані експериментально – під час нагрівання з високою швидкістю спостерігається висока неоднорідність температурного поля в межах розрізу. Експериментально виявлено, що не має сенсу застосовувати високу швидкість нагрівання. В результаті визначені особливості кінетики нагрівання та охолодження при фазовому переході, що дозволило встановити раціональний режим нагрівання. At present, the problem of heat storage is very relevant. The promising direction is the use of the heat storage materials with phase change. It is important to choose a material that can provide the thermal and operational parameters of the process. As a material, a mixture of 85% wax and 15% brown coal wax was suggested to be used. This mixture is used in foundry work. In this paper, theoretical and experimental studies of the heat transfer process during solid - liquid phase change occurring during heating and cooling of the heat storage material are considered. The model of a heat storage system of capsular type was adopted to study the process. It consists of the heat storage elements – thin-walled metallic tubular containers filled with phase change material. The heat transfer process taking into account phase change of the heat storage material is experimentally and theoretically simulated on the example of a separate heat storage element. As a result, the temperature distribution is obtained in the heat storage element during cooling (from 80 to 22 °C) and heating at contact external wall of metal capsule with heat carrier heated to 80 °C and heat carrier, which heated with a speed of 0.35, 0.77 and 1.17 K/min. from 22 to 80 °C. It was confirmed that the convective component in the heat conduction equation can be neglected at using small volume of capsule. Comparison of theoretical and experimental results showed the adequacy of the results of calculations. Comparison of experimental and theoretical studies confirm the ability to use the principle of effective specific heat to calculate the heat transfer at the phase change and allows one to accurately predict the actual time of heating and cooling. The results of studies also confirmed the data obtained experimentally - high heterogeneity of the temperature field is observed within the cross section during heating with high speed. It is experimentally revealed that it makes no sense to use a high heating rate. As a result, features of the kinetics of heating and cooling have been determined during the phase change. This will make it allowed to determine a rational mode of heating.
- ДокументДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРОДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕМЕНТІВ ЗАХИСТУ ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ(2018) Ірина Борисівна Рябова, Олена Анатоліївна Петухова, Стелла Анатоліївна Горносталь, Сергій Миколайович ЩербакВажливою складовою собівартості продукції харчових виробництв є елементи забезпечення їх безпечного виробництва, одним з яких являється внутрішній протипожежний водопровід, який обов’язковий для встановлення в приміщеннях харчових виробництв з відповідною категорією за вибухопожежною та пожежною небезпекою, ступенем вогнестійкості та об’ємом виробничого корпусу. З введенням в дію ДБН В 2.5-64:2012 «Внутрішній водопровід та каналізація» кожна шафа окрім встановленого в ній пожежного кран-комплекту діаметром 50 або 65 мм, обов’язково комплектується додатковим пожежним кран-комплектом діаметром 25 або 33 мм, який призначений для швидкого введення вогнегасної речовини в початковій стадії розвитку пожежі, а тому забезпечує зниження збитків від неї. Додаткові кран-комплекти комплектуються рукавом (довжина рукава – до 30 м, діаметр рукава – 25 мм або 33 мм, тип рукава – напівжорсткий) та розпорошувачем (діаметр випускного отвору розпорошувача від 4 до 12 мм). До переваг таких пристроїв відносять невеликі габарити, застосування спеціальних насадок розпорошувача дозволяє створювати дрібнодисперсний струмінь води, який не пошкоджує оточуючи речи та обладнання, гнучкий рукав комплекту дозволяє обійти технологічні установки, що зустрічаються на шляху, установка перекривного пристрою дозволяє перервати роботу в будь-який момент і відновити її за необхідності, вартість вогнегасної речовини – води, як і самої установки – невелика. В залежності від умов використання додаткового пожежного кран-комплекту різні характеристики його складових можуть забезпечити підвищення або зниження ефективності його роботи. Тому запропоновано спосіб визначення характеристик складових додаткового пожежного кран-комплекту для конкретних умов його експлуатації. Вірний вибір параметрів складових дозволить з урахуванням гідродинамічних характеристик системи, що забезпечує роботу таких пристроїв, з найменшими економічними втратами забезпечити успішне гасіння пожежі та знизити збитки від неї. An important component of the cost of food products is the elements of ensuring their safe production, one of which is the internal fire water supply, which is obligatory for installation in the premises of food production enterprises with the appropriate category for fire and fire hazard, fire resistance and the volume of the production building. With the introduction of the DBN V 2.5-64:2012 "Internal plumbing and sewage system", each cabinet, except for installed fire faucet with a diameter of 50 or 65 mm, necessarily completes an additional fire faucet with a diameter of 25 or 33 mm, which is designed for the rapid introduction of extinguishing agent in the initial stage of the development of the fire, and therefore provides a reduction of losses from it. Additional fire faucets are completed with a sleeve (length of the sleeve - up to 30 m, diameter of the sleeve - 25 mm or 33 mm, type of sleeve - semi-rigid) and the sprayer (diameter of the outlet of the sprayer from 4 to 12 mm). The advantages of such devices include small dimensions. The use of special spray nozzles allows you to create a fine splash of water that does not damage the surroundings of speech and equipment. The flexible sleeve of the kit allows you to bypass technological installations that are found on the track. The installation of the overlapping device allows you to interrupt the work at any time and restore it as needed. The cost of extinguishing agent and the installation itself is small. Depending on the conditions of the use of an additional fire faucet, the various characteristics of its components can provide an increase or decrease in the efficiency of its operation. Therefore, a method of determining the characteristics of components of an additional fire faucet for the specific conditions of its operation is proposed. The correct choice of parameters of components will allow, taking into account the hydrodynamic characteristics of the system, ensuring the operation of such devices, with the least economic losses, ensure the successful extinguishing of the fire and reduce losses from it.
- ДокументОПТИМІЗАЦІЙНЕ КОМПОНУВАННЯ ФАЗНИХ РОЗДІЛЮВАЧІВ З ЗАСТОСУВАННЯМ МОДУЛЬНИХ СЕПАРАЦІЙНИХ ПРИСТРОЇВ(2018) О. О. Ляпощенко, В. О. Іванов, І. В. Павленко, М. М. Дем’яненко, О. Є. Старинський, В. В. КовтунУ даній статті розглядаються способи підвищення ефективності, оптимізації та інтенсифікації процесів сепарації та сепараційного обладнання установок стабілізації нафти/конденсату. Робота включає в себе теоретичне ознайомлення з процесом сепарації газорідинних сумішей та труднощами, які пов’язані з ним. Проведено аналіз досліджуваного обладнання, а саме його конструктивних особливостей, принципу роботи, переваг та недоліків, визначена оптимальна компоновка апаратів. Запропоновано новий нестандартний підхід до вдосконалення існуючого сепараційного обладнання, а саме метод оптимізаційного компонування фазних розділювачів з застосуванням модульних сепараційних пристроїв. Було проведене комп’ютерне моделювання багатофазних течій у внутрішньому об’ємі вертикального фазного розділювача та одного з модульних сепараційних пристроїв, що реалізує спосіб динамічної сепарації. Достовірність комп’ютерного моделювання підтверджується верифікацією отриманих даних за результатом чисельного експерименту з режимними параметрами роботи сепаратора. Спосіб динамічної сепарації являється не традиційним методом розділення гетерогенних систем, його особливістю являється застосування автоматичного регулювання гідравлічного опору, де регулюючою дією є сили пружності. Для чисельного розрахунку гідродинаміки вертикального фазного розділювача використовувався програмний комплекс, що реалізує метод скінченних об’ємів, а саме FlowVision. Оскільки, при роботі модульного сепараційного пристрою мають місце аерогідропружні явища необхідно розглядати механіку руху газорідинного потоку з одного боку та твердого деформованого тіла з іншого боку. Враховуюче це для його дослідження використовувався програмний комплекс ANSYS Workbench, а саме модулі, які засновані на методах скінченних об’ємів та елементів, відповідно Fluid Flow Fluent та Transient Structural, об’єднанні за допомогою System Coupling. Наведені конструкції нових модульних сепараційних елементів та рекомендації для оптимізації їх компоновки у фазних розділювачах, що дозволять значно збільшити ефективність та інтенсивність процесів розділення емульсій та газорідинних сумішей і в цілому підвищать якість цільових компонентів. This article discusses ways of the efficiency improvement, optimization and intensification of the separation processes, which takes place in stabilizer units for oil and condensate. The work includes the theoretical introduction to the separation of gas-liquid mixtures and difficulties associated with process. Investigated equipment, specifically their design features, operating principle, advantages and disadvantages was analyzed, in consequence of which the optimal equipment packaging was determined. The non-typical approach for improvement of most commonly used separation equipment is proposed, namely method of optimizing phase separation equipment packaging, which includes using of modular separation devices. For this purpose numerical simulations of multiphase flow in the vertical phase separator internal volume and one of the modular separation devices, which implement the dynamic separation method, were carried out. The reliability of computer simulation is confirmed by verification data, which obtained from the results of numerical experiment, with the separator functioning parameters. The method of dynamic separation isn't traditional method for heterogeneous systems separation. The main feature of this method is using of hydraulic resistance automatic regulation, in this case regulating forces are the elastic forces. For numerical calculation of the vertical phase separator hydrodynamics was used software complex namely FlowVision, which implements the finite volume method. Since, in case of the modular separation devices functioning take place the aerohydroelasticitys phenomena’s, it is necessary to be consider mechanics of the gas-liquid flow motion of the on one side and mechanics of the solid deformable body on the other hand. Taking into account the above for investigations of this modular separation device was used the ANSYS Workbench software complex, namely modules, which are based on the finite volume and finite element methods, respectively Fluid Flow Fluent and Transient Structural, which combined by System Coupling module. The presented designs of new modular separation elements and recommendations for their optimal disposition in phase separation equipment will significantly increase the efficiency and intensity of emulsions and gas-liquid mixtures separation processes, moreover it's all will improve the quality of the target components.
- ДокументВПЛИВ РОЗЧИННИХ РЕЧОВИН НА СТАН ВОДИ В РОСЛИННИХ ТКАНИНАХ ТА КІНЕТИКУ ЇХ СУШІННЯ(2018) Наталія В. ДмитренкоВ роботі наведено літературні дані щодо впливу розчинних речовин різного типу на процес та механізм зв’язування води. Порівняно результати визначення стану води у вихідній рослинній сировині, які були отримані з розрахунку за межею гігроскопічності, з результатами прямого експерименту за методом диференціальної сканувальної калориметрії. Встановлено, що додаткове зв’язування води, вище ніж отримане з розрахунку, обумовлено наявністю розчинних речовин в рослинному соку. Сумісним аналізом експериментальних кривих зміни стану води, енергограм сушіння, кривих сушіння та кривих швидкості сушіння показано, що критичні точки процесу сушіння знаходяться у відповідності з динамікою зміни стану води в рослинних тканинах та кінетикою зміни питомої теплоти її випаровування. Встановлено значне зростання енерговитрат на випаровування води вже в другому періоді сушіння. Отримані результати дозволяють стверджувати, що воно відбувається через початок видалення води з гідратних оболонок розчинених речовин. На підґрунті проведеного дослідження уточнено механізм і послідовність видалення води зі зрізів рослинних тканин при сушінні. The paper presents literary data on the influence of soluble substances of different types on the process and mechanism of water binding in aqueous solutions. Using the method of differential scanning calorimetry, the state of water in the parenchyma tissues of apples and potatoes, in the root crops carrots and beet, and the woody tissues of annual willow shoots was determined. A change in the state of water in these plant tissues during dehydration has been studied. The results of the determination of the state of water in the initial plant raw material obtained from the calorimetric experiment were compared with the results obtained from the calculation according to the hygroscopicity limit according to the assumptions of the sorption isotherms method. It has been established that the amount of bound water in the tissues of plants obtained from the calorimetric experiment is higher than the amount of bound water obtained on the calculation from the limit hygroscopicity of plant tissues. The additional binding of water is due to the presence of soluble substances in plant juice. Using the method of synchronous measurement of mass loss of tissues during drying and the amount of heat consumed for dehydration, an experimental determination of the specific heat of evaporation of water from plant tissues during drying was performed (the drying energy curves have obtained). Using joint analysis curves of change of the state of water in plant tissues, curves of drying energy, drying curves and drying rate curves, it was established that the critical points of the drying process are in accordance with the dynamics of changes in the state of water in plant tissues and the kinetics of the change in the specific heat of evaporation of water. A significant increase in energy consumption for the evaporation of water was detected already in the second drying period of plant tissues. The results obtained allow us to state that this increase in energy costs is due to the beginning of the removal of water from the hydrated shells of substances dissolved in plant juice. On the basis of the research, the mechanism and sequence of water removal from the cut of plant tissues during drying has been made more accurate.
- ДокументИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЙ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ(2018) А. В. Гаврилов, Ігор Віталійович Безбах, Всеволод Петрович Мордынский, Олег Григорьевич БурдоРассмотрены мировые тенденции на рынке сушеных продуктов и концентратов. Анализируются энерготехнологии основных процессов обезвоживания – выпарки и сушки. Сравниваются современные технологи обезвоживания и обсуждаются научно-технические противоречия процессов выпарки и сушки. Показаны энергетические преимущества выпарки и ограничения по конечному влагосодержанию готового продукта. Приведены модели материальных балансов при комбинированных технологиях «выпарка - сушка». Представлены инновационные разработки техники обезвоживания – термомеханический агрегат и микроволновой вакуум-выпарной аппарат. Обсуждаются конструктивные варианты агрегата, возможности решать в нем параллельно задачи дробления, плющения, перемешивания и транспортировки продукта. Обоснованы механизмы интенсификации процесса тепломассопереноса в термомеханическом агрегате. Приведены значения коэффициентов теплопередачи в термомеханических агрегатах при обработке сырья в консервных, молочных, пищеконцентратных и винодельческих производствах. Проведено сравнение удельных энергетических затрат в термомеханическом агрегате и в традиционных ленточных и барабанных сушилках. Исследуются инновационные технологии обезвоживания в электромагнитных полях. Показаны перспективы сушилок с электромагнитным подводом энергии микроволнового диапазона. Исследуются процессы выпаривания в традиционных аппаратах и в вакуумных микроволновых. Приведены модели трансформации, транспорта и потерь энергии в традиционной технологии производства томатной пасты и в установке с термомеханическим агрегатом с ротационным термосифоном. Показано, что инновационная технология позволяет на 40% интенсифицировать процесс выпарки и на 35% снизить удельные расходы энергии. Обоснованы перспективы ступенчатых схем обезвоживания «выпарка - сушка». Проведено развитие методов энергетического менеджмента для исследования энергетической эффективности на основе нового числа подобия – числа энергетического действия. The world tendencies in the dried products and concentrates market are considered. The energy technologies of the basic processes of dehydration (evaporation and drying) are analyzed. Modern dehydration technologies are compared and the scientific and technical contradictions of the processes of evaporation and drying are discussed. The energy advantages of the evaporation and the limitations by the final moisture content of the finished product are shown. Models of material balances with combined technologies of "evaporation - drying" are given. Innovative developments in dehydration engineering are presented - a thermomechanical unit and a microwave vacuum evaporator. The constructive variants of the unit are discussed, the possibilities of solving in it the tasks of crushing, flattening, mixing and transporting the product in parallel. The mechanisms of intensification of the process of heat and mass transfer in a thermomechanical aggregate are justified. The values of the heat transfer coefficients in thermomechanical aggregates are given for the processing of raw materials in canning, dairy, food-concentrates and wineries. The specific energy costs in a thermomechanical aggregate and in traditional belt and cylinder dryers are compared. Innovative technologies of dehydration in electromagnetic fields are investigated. The prospects of dryers with electromagnetic energy supply of the microwave range are shown. Evaporation processes are studied in conventional apparatuses and in vacuum microwave ones. Models of transformation, transport and energy losses in the traditional technology of tomato paste production and in a device with a thermomechanical unit with a rotary thermosyphon are presented. It is shown that the innovative technology allows to intensify the process of evaporation by 40% and to reduce the energy consumption by 35%. The prospects of stepwise dehydration schemes of "evaporation - drying" are substantiated. Energy management methods have been developed to study energy efficiency based on a new number of similarity – the number of energy actions.
- ДокументМАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И МЕТОД РАСЧЕТА ДИНАМИКИ СУШКИ И ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ БИОМАССЫ(2018) Наталья Николаевна Сороковая, Дмитрий Николаевич КоринчукРазработана математическая модель и численный метод расчета динамики тепломассопереноса, фазовых превращений и усадки при сушке коллоидных капиллярно-пористых тел цилиндрической формы в условиях равномерного обдува теплоносителем. Математическая модель строилась на базе дифференциального уравнения переноса субстанции (энергии, массы, импульса) в деформируемых системах. Проведены экспериментальные исследования кинетики обезвоживания частиц энергетической вербы в потоке воздуха с целью верификации математической модели. Обоснована возможность ее использования для расчета совместных процессов сушки и начального этапа термического разложения биомассы. С использованием ранее полученных данных по значениям энергии активации Аэф(Т) для различных видов биомассы проведено математическое моделирование динамики и кинетики высокотемпературной сушки в потоке дымовых газов энергетической вербы, которая сопровождается термодеструкцией гемиоцеллюлозы. Результаты численных экспериментов свидетельствуют об адекватности предложенного подхода, эффективности математической модели и метода ее реализации. На их основе возможно проводить исследование динамики тепломассопереноса при сушке частиц различных видов измельченной биомассы; определение температуры начала и окончания первой стадии термического разложения; момента достижения равновесного влагосодержания в зависимости от свойств материала и сушильного агента. Эти данные позволяют выбирать оптимальные с точки зрения сохранения энергии и качества высушиваемого продукта режимные параметры процесса. A mathematical model and a numerical method for calculating the dynamics of heat and mass transfer, phase transformations and shrinkage during the drying of colloidal capillary-porous cylindrical bodies under conditions of equitable winding by a coolant are developed. The mathematical model was based on the differential equation of substance (energy, mass, impulse) transfer in deformable systems. It includes the equations diffusion-filtration transfer of energy for the system as a whole, and the mass transfer of the liquid, vapor and air phases in the pores of the body. Expressions for the intensity of evaporation of a liquid, capillary pressure, and the diffusion coefficients are presented. The relative volume strain was found by means of an analytical solution of the thermoconcentration deformation equation. Based on the explicit three-layer counting difference scheme and the procedure splitting of algorithm by physical factors, a numerical method for realizing this mathematical model is developed.Experimental studies of the kinetics of dehydration of energy willow particles in the airflow were carried out to verify the mathematical model. Its applicability for calculating combined processes of drying and of the initial stage of thermal decomposition of biomass is substantiated. Using the previously obtained data on the activation energy values for various types of biomass, a mathematical simulation of the dynamics and kinetics of high-temperature drying in the flue gas flow of energy willow was carried out, which is accompanied by thermal destruction of hemiocellulose. The results of numerical experiments indicate the adequacy of the proposed approach, the effectiveness of the mathematical model and the method of its implementation. On their basis, it is possible to study the dynamics of heat and mass transfer when drying particles of different types of ground biomass; determination of the temperature of the beginning and ending of the first stage of thermal decomposition; the moment when the equilibrium moisture content is reached, depending on the properties of the material and the drying agent. These data allow choosing the process parameters that are optimal in terms of energy saving and quality of the dried product.
- ДокументПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСУ ОЧИСТКИ ВОДИ МЕТОДОМ БЛОЧНОГО ВИМОРОЖУВАННЯ(2018) Федір Анатолійович Трішин, Павло Іванович Светлічний, Олександр Романович Трач, Юлія Віталіївна ОрловськаМетою роботи є вивчення впливу ультразвуку малої потужності на процеси тепло- і масообміну в установках блочного виморожування. Доведено, що ефективним засобом управління потоками енергії при блочному виморожування є застосування ультразвукового поля. Зафіксовано збільшення маси блоку льоду завдяки зростанню коефіцієнту масовіддачі на 15-20%, зниження вмісту солей в стоках на 40% та зниження пористості блоку льоду на 22% Визначено залежність кінетики сепарування та кристалізації блоку льоду від потужності і частоти ультразвуку. Методами теорії подібності проведено узагальнення отриманих експериментальних даних. Отримана залежність Stw(Euw, Gr), що може бути використана для оптимізації та конструкторських розрахунків установок блочного виморожування з ультразвуковим інтенсифікатором в діапазоні частот від 20 до 60 кГц. For the period from 1900 to 1995, freshwater consumption in the world increased six-fold. Scientists predict that by 2030, 47 % of the population of the Earth will have difficulty with access to drinking water. In that regard, the development of energy-efficient methods for obtaining purified water is of practical and scientific interest. 96% of total desalinated water in the world is obtained with distillation desalination plants, 2.9% – with electrodialysis plants, 1% – by reverse osmosis plants, and 0.1% – with the share freezing and ion exchange desalination plants. There is a growing interest in the technologies of block freezing for water cleaning. Systems of this type are characterized by simplicity of design, compactness, and energy efficiency. Over the last years, the interest in intensification of the processes which use ultrasonic radiation has been increased. Despite a wide range of studies, the use of moderate and low power ultrasound to crystallize and separate water is still insufficiently studied. The objective of this work is to study the influence of the low power ultrasound on the processes of heat and mass exchange in block freezing units. In experiments, an ultrasonic generator with variable frequency (from 10 to 80 KHz) and power used. The use of ultrasonic field has been proved to be an effective method of controlling energy flow during block freezing. It has been established that ultrasound increases the mass of ice, and intensifies the freezing process. It has been observed that the ice block mass increases when the weight ratio increases by 15-20 %, and the salt content in the drains and the ice block porosity decrease by 40 % and by 22 %, respectively. It has been determined that there is dependence of the separation and crystallization kinetics of the ice block from the ultrasound power and frequency. Low temperature separation under the influence of ultrasonic fields characterized by significantly lower energy consumption compared with traditional distillation. To summarize the obtained experimental data, the methods of similarity theory have been used. The dependence Stw(Euw,Gr) has been obtained which can be used for optimization and design calculations of block freezing units with ultrasonic intensifier within the frequency range of 20 KHz to 60 KHz.