Выпуск: № 1 (2024)

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/Rconf 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 ξvp закрытого плоскими крышками парового канала ТТ при частично закрученном струйном течении пара, полученные с помощь программы ANSYS, показывает снижение ξvp при высоких значениях температурного напора на испаритель в диапазоне скоростей течения пара 1 м/с < uz ≤ 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 %

Выполнен обзор и оценка полноты экспериментального исследования термодинамических свойств (ТДС) пропилциклогексана в различных областях параметров состояния. Процесс анализа экспериментальных данных о ТДС показал недостаточную исследованность в некоторых областях параметров. Для обеспечения численной устойчивости и физического поведения уравнения в неисследованных диапазонах параметров состояния, массив экспериментальных данных дополнялся расчетными данными. Расчетные данные о термодинамических свойствах пропилциклогексана получены апробированными методиками расчета в рамках теории термодинамического подобия. Фундаментальное уравнение состояния (ФУС) пропилциклогексана разработано на массиве экспериментальных и расчетных данных посредством современного математического алгоритма на базе метода случайного поиска. ФУС корректно и точно описывает все ТДС исследуемого вещества в диапазоне температур от тройной точки до 700 К при давлениях до 100 МПа. Уравнение выражено через один из термодинамических потенциалов — энергию Гельмгольца. Собственными переменными этого потенциала являются — приведенная температура и приведенная плотность. Уравнение содержит 11 слагаемых, из которых шесть полиномиальные и пять экспоненциальные. Уравнения состояния является эмпирическим, но, тем не менее, удовлетворяет классическим условиям критической точки и правилу Максвелла. Кроме этого, экстраполяционный характер уравнения подтверждается правильным описанием хода идеальных кривых и производных термодинамического потенциала. Средние относительные отклонения расчетных значений ТДС по ФУС имеют следующие значения: плотность жидкой фазы — ±0,31 %, давление насыщенных паров — ±0,42 %, плотность насыщенной жидкой фазы — ±0,18 %, изобарная теплоемкость жидкой фазы на линии насыщения — ±0,54 %; скорость звука — ±0,17 %

Россия входит в десятку стран по добыче водных биологических ресурсов. Потенциал вторичного рыбного сырья, накапливаемого при разделке рыб, в настоящее время не раскрыт полностью. На территории Калининградской обл. наиболее перспективными источниками исследований являются: судак, треска, лещ, салака, килька. Целью данной работы является оценка эффективности применения ферментов для обработки продуктов разделки судака, а именно покровной ткани. Покровная ткань составляет 2–7 % общей массы рыбы и состоит из значительного количества коллагеновых белков. в составе. В данном исследовании были обоснованы параметры ферментативного гидролиза покровных тканей судака с использованием следующих протеолитических ферментных препаратов: папаин (производство Animox, Германия) и фермента Alcalase® 2,4 L (производство Novozymes, Дания). По данным производителя оба фермента проявляют наибольшую активность при температуре 50 °C и нейтральном рН 6–7, что соответствует естественному рН рыбного сырья. Варьировали количество вносимого ферментного препарата для достижения наибольшего выхода конечного продукта. Анализировали влияние продолжительности процесса. Для обоснования времени проведения ферментолиза путем формольного титрования оценивали количество накопленного небелкового аминного азота в протеиновом экстракте. Степень гидролиза является критерием эффективности ферментных препаратов. Оценивали прирост продуктов расщепления белка в растворимой фракции и негидролизованном субстрате. В ходе всего времени ферментолиза, с шагом в 30 мин, определяли количество сухих веществ. Ферментолиз вели в течение 12 ч при постоянном перемешивании и гидромодуле 1:3. По результатам проведенных исследований для ферментативного гидролиза покровных тканей рыб обоснован выбор ферментного препарата папаин: при дозировке фермента 1,5 % к массе сырья и проведении ферментолиза в течение 3,5 ч получен наиболее высокий показатель степени гидролиза сырья равный 75 %

Консервирование с помощью замораживания является эффективным методом сохранения качества и пищевой ценности фруктов и овощей, а также продления их срока годности. Скорость замораживания влияет на качество замороженного плодоовощного сырья. Цель данной работы — обзор результатов научных исследований использования ультразвуковой технологи в качестве предварительной обработки фруктов и овощей перед замораживанием. Проведенный научный поиск и анализ результатов исследований показывает целесообразность использования ультразвука в качестве предварительной обработки плодов и овощей перед замораживанием. По сравнению с обычным замораживанием, дополнительное применение ультразвука при замораживании способствует сокращению времени замораживания, а также улучшает физико-химические показатели качества, включая потерю влаги, цвет, твердость, химический состав, общее количество фенолов и антоцианов, а также микроструктуру. В данном обзоре показано кавитационное действие ультразвука и его влияние на время замораживания, а также физико-химические показатели замороженных фруктов и овощей. Вместе с тем применение ультразвука при заморозке продуктов может оказывать негативное влияние на эффективность замораживания и качественные характеристики продукта, по причине неравномерного распределения мощ - ности ультразвука. Необходимо проводить дополнительные исследования для определения соответствующих параметров обработки ультразвуком с учетом состава плодоовощного сырья, его физико-химических свойств, а также модификации морозильного оборудования

Представлен анализ основных факторов расширения отрасли производства быстрозамороженных пищевых продуктов в России, включая перечень основных методов быстрого замораживания, используемых во всем мире. Представлена классификация процесса замораживания, регламентируемая Международным институтом холода (МИХ) в соответствии с уровнями средней скорости замораживания (кристаллизации). Рассмотрена физическая модель процесса быстрого замораживания, согласно которой обосновано понятие истинного «шока» при замораживании в противовес не официальному термину «шоковая заморозка». Обоснована перспективность использования для быстрого замораживания пищевых продуктов криогенного метода на базе жидкого азота, рассмотрены его преимущества и основной недостаток, связанный с высоким расходом и затратами на криоагент, представлены пути снижения его значимости. Получены, на примере обработки сырья из мяса бройлеров, баранины и конины, результаты опытного определения основных параметров процесса быстрого криогенного и комбинированного (азот — воздух) замораживания, представленные графическими данными в виде термограмм, кривых изменения плотности теплового потока и коэффициентов теплоотдачи. Представлено описание экспериментального стенда, на базе азотной мини камеры, позволившего создать рациональные условия быстрого криогенного замораживания мясного сырья, подтвержденные полученными значениями скорости замораживания (кристаллизации). Представлены результаты совместных исследований показателей пищевой и биологической ценности мясного сырья, замороженного для сравнения традиционным воздушным, комбинированным (азот — воздух) и криогенным способами, доказывающие преимущества последнего, включая оценку структуры образования кристаллов льда в исследуемых образцах и уровень сохранности влаги при размораживании, спустя 6 мес хранения. Разработан эскизный проект установки комбинированного (азот — воздух) замораживания тушек бройлеров, состоящей из двух корпусов — азотного и воздушного конвейерных аппаратов. Разработана конструкция принципиально новой модели азотного туннельного скороморозильного аппарата с оптимизированной геометрией теплоизолированного корпуса, обеспечивающего рациональные условия быстрого криогенного замораживания при пониженном энергопотреблении.

Показана рациональность выделения и использования рыбного жира из вторичного рыбного сырья для использования в различных целях. В связи с высокой склонностью рыбного жира к окислительной и гидролитической порче актуально использовать его для микробиологического синтеза биоразлагаемых пластиков полигидроксиалканоатов. Традиционным способом выделения жира из рыбного сырья является термический. Целью работы являлось изучение влияния температуры и продолжительности термического воздействия на рыбное вторичное сырье в водной среде для обоснования его максимального выхода с показателями качества, благоприятными для синтеза полигидроксиалканоатов. Объектами исследования являлись наиболее массовые жиросодержащие отходы рыбопереработки предприятий Калининградской области. Это головы копченой кильки (отходы производства консервов «Шпроты в масле»), внутренностей судака (отходы кулинарных производств), головы скумбрии атлантической (отходы консервного производства). Установлена динамика изменения степени гидролиза жира (кислотное число), накопления продуктов первичного окисления (перекисное число), концентрации продуктов вторичного окисления (тиобарбитуровое и анизидиновое числа), степени непредельности жира (йодное число), содержания низкомолекулярных жирных кислот (число омыления), чистоты триацилглицеридов (неомыляемые вещества), содержания нежелательных примесей в образцах жира, полученных при термическом воздействии в диапазоне температур от 40 ºС до 130 ºС. Наиболее рациональным режимом выделения жира из всех рыбных отходов является процесс термического воздействия при 90–100 ºС в течение 40 мин при соотношении смеси сырья и воды 1:1 и скорости перемешивания 15 оборотов/мин. Этот режим позволяет получать жир в количестве от 9 до 21 % от массы сырья с минимальным содержанием нежелательных веществ. Полученные по рациональным режимам жиры из отходов рыбопереработки обладают характеристиками, благоприятными для микробного синтеза разрушаемых биопластиков — полигидроксиалканоатов

Рассмотрены сравнительные характеристики двух вариантов использования теплового насоса, интегрированного в систему вентиляции: с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха и с использованием наружного воздуха в качестве источника низкопотенциальной теплоты. Энергомоделирование режимов работы теплонасосной установки за отопительный период в климатических условиях Санкт-Петербурга выполнялось после верификации расчетной методики по результатам физического эксперимента. Результат моделирования выявил значительный потенциал использования предложенной системы в трех аспектах: энергетическом, экономическом и экологическом. Показатели энергоэффективности данной системы за отопительный период для условий Санкт-Петербурга при средней теплопроизводительности порядка 22 кВт составляют: COP повышается на 27,57 %, сэкономленная электроэнергия приносит выгоду 2212,72 $, выбросы CO2 сокращаются на 15749,32 кг, окупаемость системы составляет 2–2,2 года

Статья посвящена способу получения СО2 из смеси атмосферных газов, имеющего научно-прикладное значение. Исследована возможность получения СО2 из состава атмосферных газов при низких давлениях (порядка 0,5…1,0 МПа) и температурах в диапазоне 32…37 °C. Предлагаемая схема состоит из модуля разделения смеси газов на «пермеат» и «ретентрат», и модуля ожижения, и отличается в первую очередь тем, что вначале процесса производится разделение смеси атмосферных газов в целях получения чистого газообразного диоксида углерода. После всасывания воздушной смеси безмасляным винтовым компрессором в модуле разделения газов на выходе получается «ретентрат» — СО2 и сбросной «пермеат» (остальные газы). В результате процесса однократного нагнетания газа в ресивер для газообразного воздуха, осуществляется его рециркуляция винтовым сухим компрессором (насосом) через мембранный блок до достижения концентрации СО2 не менее 93…95 %, после чего последний поступает в модуль ожижения. В статье делается вывод о том, что количество получаемого СО2 напрямую зависит от коэффициента извлечения диоксида углерода в мембранном блоке. Стоимость единицы получаемого предлагаемым способом жидкого СО2 приблизительно равно средней рыночной стоимости жидкого СО2, что обусловлено, во-первых, использованием атмосферного воздуха, который содержал в объемной доле всего 0,04 % диоксида углерода, во-вторых, применением мембранных фильтров в небольшом количестве, качественные мембранные фильтры позволили бы резко сократить себестоимость единицы жидкого СО2. Разработанная схема перспективна для промышленных установок по очистке природного газа и получению сжиженных и сжатых инертных газов, в которых СО2 является сбросным газом с относительно высоким содержанием в «пермеате», а также для предприятий с острой постоянной потребностью в стационарной установке по получению СО2

Спиральный компрессор в настоящее время широко востребован в различных холодильных системах, где одной из основных решаемых задач является сокращение энергозатрат. Работа спирального компрессора в таких системах происходит с изменяемой производительностью, при этом основные затраты энергии всей холодильной системы приходятся, как правило, на привод компрессора. Эффективность его работы, вданных условиях, будет определяться минимумом энергопотребления на единицу вырабатываемого холода, что зависит отспособа регулирования его производительности, при прочих равных условиях. В данной статье проводится сравнительный анализ возможных способов регулирования спирального компрессора, их классификация, атакже рассматриваются методы оценки их эффективности на элементном и системном уровнях. Приводятся вероятные перспективные пути развития вданной области

Выполненные из круглых труб и плоских сплошных ребер теплообменники (ТО) предпочтительны для работы в условиях образования инея, влаги или загрязнений на наружной поверхности. Они отличаются многообразием конструктивных и режимных параметров. Для проектирования, подбора и анализа характеристик подобных ТО необходимы достоверные данные об интенсивности теплоотдачи. При подготовке настоящей статьи сделан обзор существующих подходов к определению интенсивности наружной теплоотдачи, собраны доступные экспериментальные данные с указанием условий проведения опытов, рассмотрены часто цитируемые методики расчета показателей интенсивности теплоотдачи, выполнены расчеты чисел Нуссельта по разным методикам при исходных данных, приведенных в источниках с опытными данными. Чтобы объединить больше опытных данных, рассматривались процессы при сухом теплообмене. Из опытных данных по исследованию теплоотдачи при образовании конденсата или слоя инея выбирались лишь процессы с коэффициентом влаговыпадения не выше единицы. В связи с тем, что ни одна методика не показала хорошего совпадения расчетных данных с экспериментальными в широком диапазоне конструктивных и режимных параметров ТО, выполнен регрессионный анализ опытных данных во всём их диапазоне. Приемлемые показатели точности аппроксимации обеспечивают пять уравнений регрессии с числом влияющих переменных от 3 до 7. Для каждого из них приводятся конкретные выражения и показатели степени. Отмечена необходимость дальнейшего совершенствования методик расчета и накопления опытных данных о теплоотдаче при разнообразных сочетаниях параметров ТО

Выполненный обзор разработок абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин (АБХМ) современных производителей промышленного сектора свидетельствует о перспективах применения холодильных машин данного типа. По типу циклов АБХМ можно классифицировать как агрегаты с одно- и многоступенчатыми, каскадными и комбинированными циклами. Термодинамические циклы АБХМ, в свою очередь, разделяют на циклы с простыми и сложными процессами тепломассопереноса в основных аппаратах. Простыми процессами являются одноступенчатые процессы; к сложным процессам относятся процессы со ступенчатой генерацией, абсорбцией, конденсацией, кипением. Результаты исследований эффективности применения АБХМ в системах производства электроэнергии, тепло- и холодоснабжения, показали использование агрегатов преимущественно с одноступенчатым циклом и циклом с двухступенчатой генерацией раствора. В данной работе предложена систематизация названий и подробное описание различных термодинамических циклов АБХМ. Выполнен анализ эффективности одноступенчатого цикла, цикла с двухступенчатой генерацией раствора, каскадного и комбинированного цикла различного типа в зависимости от параметров внешних источников.