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
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
Статья посвящена моделированию отказов систем холодоснабжения на основе статистики о поведении параметров. Раскрываются известные походы к построению моделей диагностирования сложных систем. Структура модели предполагает декомпозицию системы с учетом особенностей функционирования. Обучения модели построено на основе рекуррентного алгоритма, использующего априорные статистические данные о системе. В результате обучения моделируются эталонные изображения неработоспособных состояний системы. Обучение предлагается производить с использованием тригонометрического базиса. Предложен ортогональный тригонометрический базис с произвольной областью ортогональности — это инновационный подход, который может быть использован для улучшения сходимости процесса обучения моделей диагностирования. Этот метод основан на математическом аппарате функционального анализа и позволяет генерировать данные, которые могут быть использованы для обучения моделей машинного обучения. Приводится пример использования предложенного алгоритма обучения модели диагностирования системы холодоснабжения
Исследованы прочностные характеристики ледовых материалов с добавлением поливинилового спирта (ПВС) в широком диапазоне массовых концентраций (от 0,001 до 3,0 %). Получена экспериментальная зависимость прочности льда при изгибе от концентрации ПВС в замораживаемом растворе. Определены диапазоны концентраций ПВС, различающиеся интенсивностью возрастания прочности с увеличением концентрации, подобраны аппроксимационные зависимости для расчета. На основании результатов проведенного микроскопического исследования структуры сублимированных ледовых образцов с добавлением ПВС выявлены закономерности формирования армирующей полимерной структуры в ледовой матрице. Показана взаимосвязь характеристик образуемого полимерного каркаса с прочностными свойствами льдокомпозита для различных диапазонов концентрации ПВС. Обнаружен эффект упрочнения льда с внесением следовых концентраций ПВС. Показано, что уже при содержании ПВС 10 ppm (0,001 %) образуется упорядоченная надмолекулярная структура, способствующая существенному (до 2 раз) упрочнению ледовой матрицы. Обоснована целесообразность применения существенно более низких концентраций ПВС относительно известных рецептур, используемых при изготовлении упрочненного льда для создания протяженных ледовых объектов сезонной дорожной инфраструктуры в Арктической зоне РФ
Производство молочных продуктов с добавлением белковых обогатителей является одной из актуальных тенденций в пищевой промышленности. В условиях растущего спроса на продукты с улучшенными питательными характеристиками использование концентратов молочных белков становится эффективным решением для обогащения рациона питания биологически ценными компонентами, получения продуктов с заданными потребительскими свойствами. В статье приведены результаты исследования функционально-технологических свойств сухого обезжиренного молока и концентрата сывороточных белков в составе смесей для йогурта в дозе от 3 до 7 %. Достоверно установлено положительное влияние белковых компонентов на интенсивность молочнокислого процесса и влагоудерживающие свойства сгустков. Сделан вывод о различном влиянии белковых обогатителей на консистенцию продукта: добавление сухого обезжиренного молока значительно уплотняло структуру продукта, повышало его вязкость, в то время как внесение концентрата сывороточного белка, напротив, ослабляло сгусток, придавало ему большую текучесть. Рекомендована доза внесения белковых обогатителей 3–5 %, вид наполнителя обусловлен требованиями к консистенции продукта
Производство молочных продуктов с добавлением белковых обогатителей является одной из актуальных тенденций в пищевой промышленности. В условиях растущего спроса на продукты с улучшенными питательными характеристиками использование концентратов молочных белков становится эффективным решением для обогащения рациона питания биологически ценными компонентами, получения продуктов с заданными потребительскими свойствами. В статье приведены результаты исследования функционально-технологических свойств сухого обезжиренного молока и концентрата сывороточных белков в составе смесей для йогурта в дозе от 3 до 7 %. Достоверно установлено положительное влияние белковых компонентов на интенсивность молочнокислого процесса и влагоудерживающие свойства сгустков. Сделан вывод о различном влиянии белковых обогатителей на консистенцию продукта: добавление сухого обезжиренного молока значительно уплотняло структуру продукта, повышало его вязкость, в то время как внесение концентрата сывороточного белка, напротив, ослабляло сгусток, придавало ему большую текучесть. Рекомендована доза внесения белковых обогатителей 3–5 %, вид наполнителя обусловлен требованиями к консистенции продукта