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
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
В данной работе проведена предпроектная оценка одно-, двух- и трехконтурных низкотемпературных энергетических установок (НЭУ) для криогенных систем аккумулирования энергии с учетом их технических характеристик, проведено расчетное исследование показателей эффективности по уточненной общей методике комплексного проектирования НЭУ для выполнения расчета и анализа энергетических характеристик НЭУ с учетом их особенностей, а также выбрана наиболее эффективная НЭУ для криогенной системы аккумулирования энергии путем выбора оптимальных параметров низкотемпературных энергетических установок.
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
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.
Данная статья посвящена исследованию особенностей функционирования установки сжижения природного газа с применением азотного холодильного цикла. Первостепенное внимание уделено оценке энергетической эффективности процесса сжижения, а также поиску путей повышения экономичности эксплуатации такой техники. В качестве объекта исследования рассматривается конкретная расположенная в Калининградской области малотоннажная установка производства ООО «Криогенмаш» производительностью 7 тонн СПГ в час. Данная установка выбрана ввиду своей типичной конструкции и распространённости среди российских предприятий нефтегазового сектора. Основной целью представленного анализа является выработка эффективных качественных рекомендаций по улучшению энергетических показателей. Приведена полная схема установки сжижения природного газа с описанием ключевых элементов и взаимодействий между ними. Особенное внимание уделено энергетическим показателям при функционировании теплообменников различных типов, компрессорных агрегатов, детандерных агрегатов. Для каждого узла проведены расчеты, отражающие вклад данного устройства в общий баланс тепловой энергии и степень диссипации полезного потенциала. На основе проведенного анализа выявлено, какие именно элементы установки несут наибольшие затраты энергии и определяют эффективность всего технологического цикла. Сформулированы важные выводы и рекомендации, в частности: 1) максимальные значения выработки энтропии наблюдаются преимущественно в теплообменных устройствах; 2) показатели эффективности компрессоров существенно зависят от окружающих температурных условий; 3) состояние окружающей среды оказывает значительное воздействие на общую продуктивность установки. Приоритетным направлением является изучение зависимости потребления энергии от температуры внешней среды. Результаты показывают, что при понижении температуры воздуха заметно сокращается объем необходимой механической работы для реализации процесса сжижения газа. Таким образом, эксплуатация подобной установки в холодных регионах, таких как Арктика, позволяет достичь значительных экономических выгод благодаря снижению затрат электроэнергии.
В работе проведено исследование термодинамических характеристик низкокипящих рабочих тел, используемых в турбинных установках, работающих по органическому циклу Ренкина (ОЦР). Особое внимание уделено анализу ключевых параметров, влияющих на эффективность работы энергетического оборудования, включая физико-химические свойства рабочих агентов и их эксплуатационные характеристики. В ходе исследования был выполнен детальный термодинамический анализ более тридцати различных низкокипящих соединений. Для каждого рабочего тела определены: показатели экологической безопасности (озоноразрушающий потенциал и потенциал глобального потепления), критические параметры состояния, удельная теплота конденсации, а также оптимальные значения давления в конденсаторе и на входе в турбину. Точность полученных результатов подтверждается минимальной погрешностью расчетов, не превышающей 10 %. Особую научную ценность представляют выявленные зависимости эксергетического КПД от основных параметров рабочего тела. В частности установлено, что максимальная эффективность достигается при использовании веществ с минимальным критическим давлением и максимальной удельной теплотой конденсации. Графические зависимости демонстрируют влияние температуры и давления на входе в турбину на эксергетический КПД системы. Полученные результаты позволяют разработать научно обоснованную методику предварительного отбора рабочих тел для турбоустановок ОЦР, работающих в температурном диапазоне 100–300 °C. Практическая значимость исследования заключается в возможности оптимизации параметров энергетического оборудования и повышения эффективности преобразования тепловой энергии. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании современных энергетических установок, что способствует развитию энергосберегающих технологий и снижению экологической нагрузки.