Статья: ПРЕДПРОЕКТНАЯ ОЦЕНКА И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ДЛЯ КРИОГЕННЫХ СИСТЕМ АККУМУЛИРОВАНИЯ ЭНЕРГИИ (2024)

25 января 2024 г. в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете ИТМО (Университет ИТМО) в Образовательном центре «Энергоэффек - тивные инженерные системы» состоялась научно-техническая конференция «Климатические аспекты применения низкотемпературной техники: Глобальные проблемы и диверсификационные императивы техники низких температур в условиях неоклиматической реальности». Организаторы конференции: Международная академия холода (МАХ), Университет ИТМО, Рабочая группа «Свойства хладагентов и теплоносителей» Национального комитета по теплофизическим свойствам веществ РАН. Информационную поддержку осуществляли журналы «Вестник Международной академии холода», «Империя холода», «Холодильная техника», интернет-порталы «Holodinfo. ru», «Академия КриоФрост»

Представлены результаты экспериментальных исследований коэффициента теплопередачи КТТ коротких тепловых труб (ТТ) с выполненным в виде сопла Лаваля паровым каналом и с частично закрученным течением пара внутри канала. Частичная закрутка струйного парового потока создается с помощью наклонных инжекторных каналов диаметром 1 мм в плоском многослойном сеточном испарителе, с углом наклона φ относительно продольной оси в азимутальном направлении, против часовой стрелки, в диапазоне 0° < φ < 60°. Анализ рекомендуемой формы парового канала, проведенный с помощью оценки числа Ричардсона Ri струйного потока пара над испарителем, позволил оценить величину безразмерного продольного радиуса кривизны δ/R conf конфузорной части парового канала, который определяют из условия минимальных потерь на трение при течении влажного пара в пограничном слое δ по вогнутой стенке конфузорной части канала с продольным радиусом кривизны Rconf. Форма вогнутой диффузорной части парового канала определена из условия параллельности векторов скорости движущихся паровых струй продольной оси диффузорной части парового канала ТТ. Результаты численного моделирования коэффициентов гидравлического сопротивления ξ vp закрытого плоскими крышками парового канала ТТ при частично закрученном струйном течении пара, полученные с помощь программы ANSYS, показывает снижение ξ vp при высоких значениях температурного напора на испаритель в диапазоне скоростей течения пара 1 м/с < u z ≤ 100 м/с и в интервале углов закрутки 0°<φ<30°. При φ>30° начинается резкий рост коэффициента гидравлического сопротивления ξvp. Проведенное систематическое исследование коэффициентов теплопередачи КТТ с помощью набора тождественных ТТ с различными углами наклона инжекторных каналов в испарителях, с одинаковой массой заправки рабочей жидкостью (δm/m ≤ 0,1 %), представляет собой экстремальную выпуклую функцию в зависимости от угла наклона φ инжекторных каналов, с максимумом при угле закрутки потока пара φ = 26°±2°. Величина превышения КТТ с закрученным потоком пара над аналогичными КТТ с прямым потоком пара достигает 10 %.

Перспективным направлением усовершенствования методов контроля качества сельскохозяйственной продукции является изучение возможности выявления скрытых (внутренних) дефектов сельскохозяйственной продукции путем применения неразрушающих методов, например методов спектрального анализа, в том числе, метода микрофокусной рентгенографии, который позволяет выявить дефекты орехов культурных сортов благодаря визуализации внутренней их внутренней структуры. Целью работы являлось установление корреляционной взаимосвязи между параметрами рентгенографических проекций и внутренними дефектами грецкого ореха и орехов миндаля и возможности использования метода микрофокусной рентгенографии для контроля качества цельных орехов культурных сортов. В качестве объектов исследования использовали образцы ореха грецкого (Juglans regia L.) и миндаля (Prunus amygdalus Batsch), выращенные на опытной станции Никитского ботанического сада (Республика Крым), урожай 2020 и 2021 гг. Для получения рентгенографических цифровых изображений орехов применяли многофункциональную передвижную рентгенографическую установку ПРДУ-02. Анализ полученных цифровых рентгенографических изображений орехов проводили в 2 этапа. На этапе интегральной обработки цифровых рентгенографических изображений рассчитывали среднюю яркость рентген-проекции (E, ед. яркости) и площадь рентген-проекции (S, см 2), на этапе фазового анализа устанавливали долю площади пустот и долю суммарной площади ядра со скорлупой от общей площади рентген-проекции (Sпуст / S, % и Sя + с / S, %). Полученные значения коэффициентов корреляции свидетельствуют о высокой корреляции массы и параметров рентгеновских изображений Е и S для грецкого ореха. Умеренная корреляция параметров E (RXY = 0,64) и S (RXY = 0,61) выявлена для орехов миндаля. Корреляция массы орехов и доли суммарной площади ядра и скорлупы от общей площади рентген-проекции, Sя + с /S менее выражена, что можно объяснить наложением погрешности фазового анализа, в результате которого получены значения S я + с / S.

В работе представлены результаты научных исследований по изучению процесса получения водных растительных экстрактов из пряно-ароматических и пряно-вкусовых растений. Оценивалось влияние условий экстракции, таких как продолжительность выдерживания, температура на общее содержание фенолов и антирадикальную активность получаемых экстрактов. Использовались ароматические растения: розмарин, композиция из трав тмина и душицы. В качестве метода извлечения была применена экстракция с использованием воды в качестве растворителя. Оптимизация приготовления экстрактов осуществлялась по двум параметрам: продолжительность выдержки (10-20-30 мин), температура экстракции (40-60-80 °C). В экстрактах определяли антирадикальную активность с помощью метода (DPPH) (1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazil), где оптическую плотность измеряли при длине волны 517 нм, и рассчитывали антирадикальную активность. Также определяли общее содержание фенолов с использованием реагента Фолина–Чокалтеу. Оптическую плотность измеряли при длине волны 765 нм, и результаты выражали в миллиграммах эквивалентов галловой кислоты на 100 г сухого вещества. Установлено, что наивысшее значение антирадикальной активности наблюдалось при получении экстрактов из розмарина согласно следующим параметрам: 60 °C — 30 мин. Также определено, что наивысшее значение общего содержания фенолов было при получении экстрактов из розмарина при следующих параметрах: 80 °C — 30 мин. Следовательно, эти условия могут быть применены для дальнейшей экстракции с целью их использования при приготовлении обогащенных продуктов для функционального питания.

Представлены результаты исследований удельной теплоемкости рафинированных растительных масел в зависимости от содержания в их составе мононенасыщенных и диненасыщенных жирных кислот триацилглицеринов в диапазоне температур от 20 до 150 °C. Установлено, что при увеличении суммарной концентрации моноеновых жирных кислот в растительных маслах их удельная теплоёмкость нелинейно увеличивается, а при увеличении суммарной концентрации диеновых жирных кислот в растительных маслах их удельная теплоёмкость нелинейно уменьшается. Получены расчетные зависимости удельной теплоёмкости рафинированных растительных масел от температуры, а также от суммарного содержания мононенасыщенных (МНЖК) или диненасыщенных (ДНЖК) жирных кислот в составе рафинированных растительных масел в температурном интервале от 40 до 140 °C

По результатам анализа баз данных опросов обитателей жилых помещений в различных климатических регионах установлено, что теплоощущения в помещениях разных классов комфортности отличаются незначительно вследствие адаптационных механизмов организма. Определены диапазоны температуры воздуха помещений разных классов комфортности для характерных показателей метаболизма и теплоизоляции одежды. Выполнен расчет снижения энергопотребления при изменении уставок системы терморегулирования от высокого класса комфортности к более низкому для условий различных климатических зон. Установлено, что при переходе с класса А на класс С достигается наибольшая экономия энергии без ущерба тепловому комфорту людей в помещении. В холодном климате наибольшая экономия энергии происходит за счет экономии на нагреве внутреннего воздуха помещения. В жарком климате наибольшая экономия энергии происходит засчет экономии на охлаждении внутреннего воздуха помещения.

В работе рассмотрена проблема совершенствования холодильных машин с двухступенчатым сжатием за счет осуществления замены двухступенчатого компрессора на одноступенчатый тихоходный. Тихоходные компрессоры имеют рабочий процесс сжатия, при котором показатель эквивалентной политропы близок к единице. Соответственно температура в конце сжатия позволяет не переходить на многоступенчатое сжатие при отношении давлений 100 и более. Известны данные по моделированию рабочего процесса хладагента R744, поэтому именно он был выбран в качестве рабочего тела для исследований. Теоретические исследования показали, что применение тихоходных компрессоров позволит снизить потребляемую мощность до 25 %, повысить холодильный коэффициент на 30 % и при этом значительно упростить схему холодильной машины с выигрышем по массогабаритным показателям до 20 %

Рассмотрено влияние на холодопроизводительность установки кондиционирования воздуха неравномерностей в поле скоростей воздушного потока, набегающего на фронтальное сечение трубчато-ребристого испарителя непосредственного кипения. Проведено численное моделирование, расчёт в специализированных программных пакетах характеристик испарителя при неравномерном обдуве и проведено экспериментальное исследование, подтверждающее результат моделирования. Установлено, что вследствие неравномерности поля скоростей воздушного потока и некорректной работы терморегулирующего вентиля производительность испарителя в случае неравномерного обдува не соответствует заявленной изготовителем. С целью повышения производительности испарителя предложено новое схемное решение распределения хладагента в трубных проходах и выполнено моделирование режимных параметров теплообменника модернизированной конфигурации при не перпендикулярном угле атаки воздушного потока. По результатам экспериментальных исследований аппарата подтверждены результаты математического моделирования и установлено, что его производительность после модернизации соответствует заявленной производителем. Предложенное решение не приводит к увеличению габаритных размеров установки и к изменению остальных компоненты системы. Описанная методика по изменению трубных проходов испарителя успешно распространена на другие типоразмеры автономного судового кондиционера

Процесс регулирования производительности винтовых компрессоров требует применения эффективных и надежных систем регулирования. Практика показывает, что встроенные регуляторы производительности зарекомендовали себя как оптимальное техническое решение в данном направлении. Однако, в ряде случаев, устройство таких регуляторов требует внесения конструктивных изменений в компрессоре, с образованием дополнительных полостей в корпусе, наличия подвижных элементов, сложных систем привода и т. д. Данные обстоятельства отрицательно сказываются на простоте и надежности регулятора, а также становятся причиной увеличения протечек рабочего вещества. В данном ключе разработка простой и эффективной конструкции регулирования производительности встроенного типа является актуальной.