Сушка пищевых продуктов и материалов относится к наиболее распространенным способам и энергоемким процессам переработки сырья. Основным недостатком традиционных электрических конвективных бытовых сушилок являются потери теплоты в окружающую среду с влажным отработанным сушильным агентом. Также в подобных установках высушиваемый продукт нагревается неравномерно за счет снижения температуры и увеличения относительной влажности по мере продвижения снизу вверх. (Цель исследования) Провести лабораторные исследования процесса сушки на примере яблок для оценки энергозатрат на испарение 1 кг влаги разработанной конвективной термоэлектрической сушильной установкой и сравнить ее энергоэффективность с серийно выпускаемыми конвективными сушилками. (Материалы и методы) На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований были разработаны функциональная схема и лабораторный образец конвективной термоэлектрической сушилки с применением термоэлектрического теплового насоса. Сушка продукта осуществляется сушильным агентом (нагретым воздухом) с частичной рециркуляцией и рекуперацией теплоты удаляемого воздуха. (Результаты и обсуждение) Получены графики изменения температуры в контрольных точках и относительной влажности сушильного агента на входе и на выходе из разработанной установки. Представлены параметры яблок до и после сушки в термоэлектрической сушильной установке, а также в традиционной серийно выпускаемой конвективной сушилке бытового назначения. Разработана электрическая схема управления. Приведены выражения для расчета радиатора горячего спая термоэлектрического теплового насоса «воздух-воздух». (Выводы) Оценено среднее значение количества утилизируемой теплоты радиатором холодного спая термоэлектрического теплового насоса из удаляемого сушильного агента в процессе сушки, которое составляет около 20 процентов от общего энергопотребления термоэлектрической установки из электрической сети. Выявлено, что лабораторный образец разработанной термоэлектрической сушильной установки обеспечивает более равномерный процесс сушки продукта за счет наличия боковых воздушных каналов и более эффективной организации движения сушильного агента в рабочей камере в отличие от традиционных конвективных сушилок, что подтверждается результатами испытаний. Показали, что применение термоэлектрического теплового насоса с рекуперацией теплоты отработанного сушильного агента позволит уменьшить установленную мощность нагревателя сушильного агента и снизить расход электроэнергии на процесс сушки по сравнению с серийно выпускаемыми бытовыми конвективными сушилками.
На основе литературного анализа выявили; что распределение воздушных потоков и температуры внутри помещения зависит от нескольких основных факторов: особенностей конструкции здания; внешних климатических условий; внутренних источников теплоты и работы системы вентиляции. Показали; что в животноводческих зданиях возникает температурный градиент по высоте помещения; который может достигать 6 градусов Цельсия и более. Провели оценку возможного изменения температуры воздуха по высоте для различных животноводческих помещений. Установили; что применение потолочных вентиляторов позволит более равномерно распределять воздух; обеспечить нормативную скорость движения воздуха в рабочей зоне; снизить содержания вредных газов; микроорганизмов в местах нахождения животных. (Цель исследования) Разработать рекомендации по выбору потолочных вентиляторов в помещениях сельскохозяйственного назначения для выравнивания температуры воздуха по высоте и равномерного распределения приточного воздуха с учетом нормирования скорости движения воздушных масс в местах расположения животных. (Материалы и методы) Изучили возможные подходы и модели описания распространения компактных струй и приточных струй от осевых потолочных вентиляторов. (Результаты и обсуждение) Показали область возможного варьирования производительности потолочных вентиляторов при обеспечении нормативной подвижности воздушной среды в зоне нахождения животных в зависимости от высоты подвеса и диаметра лопастей вентилятора. Привели общие аналитические выражения для описания модели распространения компактных свободных и стесненных воздушных струй. Показан характер распространения компактных стесненных воздушных струй для помещений с наиболее характерной высотой зданий. (Выводы). Полученное аналитическое выражение связывает параметры потолочного вентилятора и характеристику воздушной струи с учетом нормативных значений скорости движения воздуха в рабочей зоне. Приведены расчетные зависимости и рекомендации по определению количества потолочных вентиляторов для выравнивания температуры воздуха по высоте помещения.