Статьи в выпуске: 11
Проведен обзор существующих работ на тему определения показателя адиабаты. Рассмотрены различные способы определения показателя адиабаты идеального и реального газа для метана при температурах 100–600 K и давлениях 1–1000 бар, с массовой долей паровой фазы q > 0,6. В указанном диапазоне построены тепловые карты на температурно-энтропийной (T-S) диаграмме для показателей адиабаты полученным по соотношениям предложенным Истоминым В. А. (канонический показатель адиабаты по дифференциальным соотношениям), Шехтманом А. М. (показатель адиабаты по дифференциальному соотношению произведения плотности на коэффициент сжимаемости), и по отношению изобарной и изохорной теплоемкостей как функции параметров реального газа. Проведен анализ погрешностей различных уравнений изоэнтропного расширения газа (уравнение изоэнтропного расширения идеального газа, уравнение с учетом коэффициента сжимаемости z, уравнение с применением канонических показателей адиабаты) относительно уравнения состояния реального газа в виде фундаментального уравнения, явного относительно свободной энергии Гельмгольца. Получено новое уравнение для расчета выхлопа с каноническими показателями адиабаты, а также предложен новый способ вывода классического уравнения выхлопа, основанный на итерационном смешении газа изоэнтропно расширенного в сосуде и изоэнтальпийно расширенного до давления окружающей среды. На основе этого вывода описан итерационный метод расчета процесса выхлопа, позволяющий получать результаты в любой области, включая двухфазную с учетом реальных свойств газа. Построены линии выхлопа на T-S-диаграммах в диапазонах давлений 50–1 бар и температур 100–600 К. Проведено сравнение различных методов расчета выхлопа, описаны особенности и недостатки ранее существовавших методов вблизи двухфазной области.
Работа посвящена вопросам теплообмена внутри трубы цилиндрической формы. В ней рассматривается вопрос о распределении температурного поля трубы цилиндрической формы для случая лучистого теплового потока с одной внешней стороны и при граничном условии третьего рода с внутренней стороны. При этом рассматриваемая задача является стационарной. Для ее решения в работе рассматривается решение уравнения Пуассона и уравнения Эйлера. Основным методом является метод Фурье. Полученное выражение температурного поля трубы имеет аналитический вид, содержащий ряд Фурье. На основании полученной зависимости установлено, что температурное поле меняется по закону косинуса двойного аргумента. Также в работе были рассмотрены отдельные случаи, которые вытекают из основного решения. Полученный результат может быть использован в инженерных расчетах теплообменных аппаратов
Возросшая за последнее время популярность безглютеновых продуктов питания объясняется повышением осведомленности потребителей о расстройствах, связанных с глютеном, и рекомендациями придерживаться диеты в связи с состоянием здоровья или образом жизни. Состояние глютеновой непереносимости часто сочетается с лактазной и сопровождается ухудшением усвоения большинства микронутриентов, что обусловливается развитием атрофии слизистой оболочки тонкой кишки, вызванной воспалительными процессами. Целью проведенной работы стала разработка технологии безглютенового заварного пирожного с использованием альтернативных источников сырья, адаптированных для лиц с непереносимостью лактозы. В рецептуру нового безглютенового полуфабриката были включены мука из семян тыквы, рисовая и кукурузная в соотношении 30:35:35 %, соответственно. Дополнительно была произведена замена масла сливочного в составе полуфабриката на масло подсолнечное как безлактозная альтернатива и дополнительный источник полиненасыщенных жирных кислот, недостаток в которых испытывает большинство населения. Заварной крем изготавливали по стандартной технологии с заменой муки пшеничной на муку рисовую и молока питьевого на напиток растительный миндальный. Добавление 10 % по массе пюре облепихи было направлено на увеличение содержания в креме бета-каротина и витамина С, что будет способствовать лучшему усвоению железа из растительных источников. Для получения консистенции, пригодной к использованию крема в качестве начинки для заварного пирожного, по результатам исследований была установлена оптимальная дозировка пектина в количестве 1 %. Новый вид заварного пирожного характеризуется хорошими органолептическими и физико-химическими показателями качества, имеет повышенную пищевую ценность и может быть рекомендовано для включения в рацион питания людей, придерживающихся безглютеновой и безлактозной диеты, улучшения усвоения железа людям с целиакией, а также для восполнения дефицита в указанных нутриентах
Одной из главных задач прикладной гидродинамики является разработка способов снижения гидродинамического сопротивления при течении жидкостей в трубопроводных системах, в объемах технологических аппаратах и при случаях внешнего обтекания твердых тел. Для решения этих задач необходимо как можно более точное знание физических свойств исследуемых жидкостей. Известные методы экспериментального определения, наиболее важной величины — коэффициента динамической вязкости, в той или иной мере обладают известными недостатками. Рассматривается принципиально новый метод реологических исследований жидкости, а именно диссипативный, основанный на законе сохранения энергии. Суть метода заключается в том, что в процессе перемешивания высоковязких жидкостей, при движении жидкости в замкнутом, теплоизолированном объеме механическая энергия сил трения преобразуется в тепловую энергию, вызывая неизбежное повышение температуры во всем объеме. Показана взаимосвязь повышения температуры жидкости от ее вязкостных свойств и получена математическая зависимость, в которую введен критерий геометрического подобия диссипативных вискозиметров. Экспериментальная проверка предложенного метода выполнена на примере аппарата с механической мешалкой. Объект исследований — водный раствор глицерина с концентрацией 95 %. Расхождение между известным значением динамического коэффициента вязкости 0,523 Па·с и вычисленным по уравнению (24) — 0,525 Па·c не превышает 0,4 %, что указывает на достоверность приведенных теоретических рассмотрений. В дальнейшем предполагается экспериментальная проверка предложенного метода на неньютоновских жидкостях, а также на жидкостях, имеющих более сложный фазовый состав — микробиологических суспензиях
Статья посвящена исследованию фракционного состава и содержания сырого протеина в продуктах механического фракционирования подсолнечного шрота. Для нашей страны особую актуальность имеет рациональное использование белковых продуктов из семян подсолнечника, потенциал которых пока еще существенно недооценен. В статье изучен метод механического фракционирования шрота подсолнечника и описаны варианты его проведения. Целью статьи было сравнение двух способов измельчения подсолнечного шрота и продуктов, полученных после фракционирования измельченных образцов. Эффективность фракционирования определяется выходом целевого продукт, его составом и механическими свойствами. Измельчение шрота проводили двумя способами: на роторно-ножевом измельчителе и на кулачковой мельнице. Фракционирование продуктов измельчения проводили на ситах с разным диаметром отверстий. Содержание сырого протеина определяли по методу Кьельдаля, а содержание сырой клетчатки по методу Геннеберга — Штомана. Распределение размеров частиц в целевом продукте определяли методом лазерной дифракции. Все приведенные в статье результаты работ выполнены с использованием современных аналитических приборов и методов исследований. Изучены массовые выходы отдельных фракций шрота с разным размером частиц после механического рассева. Определены содержание сырого протеина и сырой клетчатки в каждой из фракций. Показана возможность получения из подсолнечного шрота фракции с повышенным содержанием сырого протеина. Для данной фракции изучено распределение размеров частиц, влияющее на возможность ее использования. Данная фракция после дополнительной обработки может быть использована как ингредиент мучных изделий
Актуальность использования рыбного жира из отходов рыбопереработки обусловлена масштабностью проблемы, высокой биологической ценностью жира и его низкой хранимоспособностью. Целью исследования являлась оптимизация ферментативной экстракции жира из жиросодержащих рыбных отходов для микробного синтеза продуктов биотехнологии. В качестве сырья использовали головы копченой кильки и скумбрии, внутренности судака с содержанием жира 20,3–42,1 %. Планирование экспериментов осуществляли на основе ортогонального центрального композиционного плана второго порядка для трех факторов (температура, продолжительность, дозировка фермента алкалазы). Частными откликами являлись выход жира, его кислотное и перекисное числа. Установлено, что с увеличением дозировки фермента и продолжительности обработки выход жира увеличивается, а показатели качества ухудшаются. Количество извлекаемого жира варьируется от 24,9 % до 42,1 % от его содержания в сырье, кислотное число (мг КОН/г) изменяется от 5,7 (килька) до 21,7 (скумбрия), перекисное число (ммоль акт. кислорода/кг жира) — от 9,1 (килька) до 107,2 (скумбрия). Получены математические модели в кодированном и натуральном виде, связывающие факторы ферментолиза с частными откликами и обобщенным параметром оптимизации. Проанализированы изменения показателей качества и выхода жира в зависимости от каждого из факторов и их совокупностей, определены области локализации экстремумов поверхностей откликов. Рекомендуемые режимы ферментолиза, в зависимости от вида рыбного сырья: температура 45–65 °C; продолжительность 25–65 мин; дозировка алкалазы 0,35–0,45 %. Выделенный жир по своим показателям может быть использован в качестве источника углерода для микробного синтеза продуктов биотехнологии — белков и биополимеров полигидроксиалканоатов.
В связи с высокой распространенностью железодефицитных состояний среди населения, актуальным является повышение содержания микроэлемента в рационе, в том числе с помощью обогащенных продуктов. В хлебопечении для обогащения изделий могут применяться альтернативные виды муки, в частности мука из семян конопли и мука из семян тыквы. Были определены влажность и водопоглотительная способность используемых видов муки, изучено влияние различных концентраций обогащающей мучной смеси на подъемную силу тестовых полуфабрикатов, а также на физико-химические и органолептические показатели качества готовых изделий. Исследованы структурно-механические свойства мякиша образцов хлеба, а также влияние альтернативной муки на органолептическую и микробиологическую стойкость продукта при хранении. Произведен расчет содержания железа в готовых изделиях. Внесение добавки в опытные образцы осуществлялось в количестве 10 %, 15 % и 20 % от общей массы муки. Установлено, что внесение в тесто конопляной и тыквенной муки практически не оказывает влияния на подъемную силу. По мере увеличения содержания добавки в готовых поверхность становится более шероховатой, происходит уплотнение структуры, корка и мякиш темнеют. Наилучшими органолептическими характеристиками обладает образец, содержащий 15 % обогащающей смеси. Повышение доли замены пшеничной муки в рецептуре способствует ухудшению физико-химических показателей готового хлеба, однако дозировки, применяемые в исследуемых образцах, позволяют получить изделия, соответствующие требованиям ГОСТ по показателям качества. Согласно результатам расчета количества железа, функциональными изделиями могут считаться образцы с 15 % и 20 % обогащающих компонентов, так как содержат более 15 % суточной нормы микроэлемента (для женщин 19–50 лет) в 100 г готового хлеба. Таким образом, конопляная и тыквенная виды муки имеют перспективы применения в разработке обогащенных хлебобулочных изделий
В статье рассматривается устройство гелиоветрогенератора, предназначенное для выработки электроэнергии двумя способами одновременно: при помощи энергии ветра и солнца. Гибкие солнечные панели, установленные на лопастях гелиоветрогенератора, охлаждаются набегающими потоками воздуха при вращении лопастей, но этого недостаточно для достижения оптимального значения температуры фотоэлектрического преобразователя. Для дополнительного охлаждения модифицирована конструкция лопасти гелиоветрогенератора: лопасть изготавливается полой внутри и на двух ее концах с разных сторон выполняются отверстия определенной формы и размера. За счет разности давлений до и после ветроколеса поток воздуха засасывается через входное отверстие внутрь лопасти, проходит через ее полость и выбрасывается через выпускное отверстие. Следовательно, солнечные панели охлаждаются снаружи за счет вращения лопастей и изнутри за счет прохождения потока воздуха через внутреннюю полость лопасти. Скорость воздушного потока внутри лопасти достигает максимального значения равного 2 м/с, при этом температура солнечных панелей достигает среднего значения равного 37 °C, что приводит к увеличению КПД солнечных панелей до 21 %. Предметом исследования являются параметры, влияющие на энергоэффективность гибких солнечных панелей, установленных на лопастях гелиоветрогенератора. В работе приведен способ интенсификации охлаждения гибких фотоэлектрических преобразователей за счет модификации конструкции лопасти гелиоветрогенератора, представлены результаты исследования моделирования различных модификаций конструкций лопасти, определена конструкция, которая соответствует наибольшей скорости воздушного потока внутри лопасти. Также произведен тепловой расчет и исследованы гидродинамические свойства воздушного потока
Генерация электроэнергии — это самая распространенная область использования низкопотенциальной энергии сжиженного природного газа. Соответствующие технологии и схемные решения изучаются и усовершенствуются. В работе представлен термодинамический анализ с элементами эксергетического метода одноконтурной низкотемпературной энергетической установки для выработки электроэнергии, использующей низкопотенциальную теплоту криопродукта. Выполненный анализ позволил определить эксергетическую эффективность, потоки эксергии, потери в каждом элементе, и другие параметры, характеризующие работу установки. Результаты показали, что эксергетическая эффективность ηе при начальной температуре криопродукта Т = 111,6 К составит 0,7. Предложенная методика и результаты термодинамического анализа одноконтурной низкотемпературной энергетической установки целесообразно использовать при решении проблемы оптимизации и прогнозирования работы одноконтурных и многоконтурных НЭУ для получения дополнительной электроэнергии
В данной статье рассматривается проблема создания энергоэффективной системы регенерации воздуха. Длядостижения поставленной цели необходимо решить две основные задачи: получение кислорода с минимальными энергозатратами и поглощение углекислого газа при наименьшем сопротивлении и энергопотреблении технологического модуля, поглощающего углекислый газ. Анализ известных способов получения кислорода показывает, что длярешения данной задачи наиболее приемлемым является способ, основанный на химических реакциях. При оценке методов поглощения углекислого газа был выбран абсорбционный метод, т. к. абсорбционные колонны обладают незначительным сопротивлением, следовательно этот метод позволяет минимизировать энергозатраты. Для проверки правильности выбранных концепций и проведения серии натурных испытаний спроектирована принципиальная схема стенда и изготовлен экспериментальный образец. При проектировании стенда было рассчитано и подобрано необходимое оборудование, а также рассмотрены технологические процессы, обеспечивающие заданные параметры. Энергопотребление модуля определяется интегрированием всех компонентов системы регенерации воздуха
Настоящая работа посвящена оценке работы гелиевого очистителя KDHPS-CC китайской фирмы CSIC Pride Cryogenics. На базе НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ идут работы по созданию источника ультрахолодных нейтронов (УХН) на основе сверхтекучего гелия для реактора ПИК. Для штатной работы источника УХН необходимо поддержание чистоты гелия в системе на уровне 99,999 %, которое осуществляется включением в технологический комплекс системы очистки гелия. В настоящее время, в условиях введенных санкций, единственно доступным для приобретения является оборудование китайского производства. Проведенные испытания гелиевого очистителя показали существенное занижение реальной производительности очистителя от значений, указанных производителем в паспорте. Паспортная производительность очистителя была достигнута только при чистоте исходного гелия выше 99,5 %. Результаты, полученные в результате запуска очистителя KDHPS-CC показывают, что 1 % примеси в гелии снижает реальную производительность очистителя на 10 %