В статье представлен обзор явлений, связанных с отпарным газом (boil-off gas, BOG) и его параметрами в случае хранения сжиженного природного газа. Приведена история развития методов моделирования, используемых для прогнозирования BOG, представлены вычислительные методы, применяемые в настоящее время в данной отрасли. Рассматриваются три основные категории методов моделирования, используемых для прогнозирования отпарного газа: 1 — термодинамические модели на основе взаимосвязей между температурой, давлением и фазовыми изменениями; 2 — динамические имитационные модели, включая вычислительную динамику жидкости и газа (computational fluid dynamics, CFD); 3 — программные средства моделирования процессов, такие как Aspen HYSYS, MATLAB, ANSYS и др. Динамические имитационные модели отличаются более высокой точностью и могут описывать сложное поведение системы, но при этом требуется подробная системная информация, а процесс моделирования отличается большими вычислительными затратами и длительным временем расчета, что подходит для фундаментальных исследований, где точность имеет решающее значение. Термодинамические модели работают быстрее, но могут быть менее точными в детальном прогнозировании поведения системы, особенно в изменчивых условиях. Они хорошо подходят для рутинных оперативных прогнозов или систем с более простыми конфигурациями. Обзор и детальный анализ применения этих подходов к моделированию, призван помочь исследователям и специалистам отрасли в выборе наиболее подходящих моделей, основанных на сложности системы, желаемом уровне точности и доступных вычислительных ресурсах, обеспечивая оптимальные решения задачи снижения потерь на BOG и повышения операционной эффективности хранилищ
В представленной работе рассмотрены особенности изменения мгновенных параметров сжимаемого хладагента (R134а) за время цикла, обусловленные конструктивными и режимными параметрами тихоходного компрессора. Авторами осуществлен численный расчет параметров работы тихоходного холодильного компрессора в указанных диапазонах рабочих параметров и в сравнении с быстроходной машиной при работе на фреоне R134а. Проведенные численные расчеты холодильной тихоходной ступени на хладагенте R134а позволили осуществить анализ рабочего процесса и получить интегральные характеристики — коэффициент подачи, индикаторный изотермический КПД, холодильный коэффициент. Показана перспектива применения тихоходных машин, как альтернативная замена одно и многоступенчатых быстроходных холодильных компрессоров.
В статье рассматриваются методика подбора компонентов канальных приточно-вытяжных установок (ПВУ). Отличительной особенностью канальных приточно-вытяжных установок является многообразие конструкций однотипных блоков ПВУ. На основе каталогов нескольких производителей сформирована таблица составных блоков ПВУ. Анализ показал, что не все производители обладают программами по подбору оборудования и не у всех производителей имеется полный перечень блоков системы. Возникает необходимость оценить варианты, предлагаемые различными проектировщиками и выбрать лучший из них. Для решения задачи многокритериальной оптимизации в статье рассмотрены: метод весовых множителей, метод ограничений, метод приближения, метод отклонения (минимаксный). Для оценки ПВУ приняты следующие локальные критерии: стоимость ПВУ, расчетная мощность в условиях летней эксплуатации, расчетная мощность при зимней эксплуатации, общая масса, надежность. Для вычислительного эксперимента было сформировано восемь вариантов компоновки блоков нескольких производителей для установок с рекуперативным теплообменником. Сформирована таблица локальных критериев для рассматриваемых альтернативных вариантов и таблица весовых коэффициентов локальных критериев. Расчет коэффициентов проводился методом парного сравнения на основании оценок трех независимых экспертов. Приведены результаты вычисления аддитивной функции для вариантов ПВУ. Для метода приближения в качестве эталона принята виртуальная установка, локальные критерии которой являются лучшими из совокупности всех альтернативных вариантов. В заключении статьи приведен алгоритм решения оптимизационной задачи выбора компоновки блоков ПВУ.
Аэродинамическое сопротивление влияет на степень совершенства пластинчато-трубчатых теплообменников (ТО). С увеличением скорости воздуха растут падение давления (ПД) и затраты энергии на его перемещение. Оба показателя сложным образом зависят от сочетания конструктивных и режимных параметров ТО. Из доступных источников собраны экспериментальные данные о показателях аэродинамическое сопротивления ТО с разными конструктивными параметрами. Использована 21 методика расчета фактора Фаннинга или ПД. Выполнены расчеты ПД по каждой методике во всем диапазоне конструктивных и режимных параметров, которые указаны в источниках с описанием экспериментальных данных. Расчеты проводились по составленной в MS Excel программе. Текущие ΔPi и средние ΔPс значения ПДсопоставлялись с опытными данными ΔPэ. i и ΔPэ. с. Лишь две методики дают удовлетворительное совпадение результатов расчета c опытными данными в широком диапазоне конструктивных параметров. С использованием статистической функции ЛИНЕЙН выполнен регрессионный анализ опытных данных, охватывающих общий массив и отдельно ТО с шахматным и с коридорным расположением труб. По каждому из них совпадение результатов расчета с опытными данными лучше, чем по отобранным методикам. На графиках отношения ΔPi/ΔPэ. i обнаруживаются выпадающие точки, что свидетельствует о несогласованности опытных данных, полученных разными исследователями. Для повышения точности расчета ПД требуется больше опытных данных, особенно для ТО с шагом ребер больше 4 мм
В работе приведены результаты экспериментального и численного исследования тепломассопереноса при фазовом переходе твердое тело-жидкость в сферических колбах диаметром 66 мм с теплоаккумулирующим веществом — муравьиной кислотой. Эксперимент показал, что средняя величина плотности теплового потока составила порядка 750÷800 Вт/м2 и соответствует 15 мин времени осуществления процесса плавления. К этому моменту около 60 % веществ с фазовым переходом переходит в жидкое состояние. Экспериментальные и рассчитанные по нульмерной модели величины плотности теплового потока и объемной доли жидкой фазы муравьиной кислоты отличаются не более чем на 7 %. Неопределенность расчетного времени плавления веществ с фазовым переходом составляет около 10 %. Полученные в работе данные могут быть использованы для оценки параметров аккумуляторов холода с муравьиной кислотой в качестве теплоаккумулирующего вещества, расположенной в сферических контейнерах диаметром 66 мм. Результаты данных исследований показывают допустимость применения более быстрых нульмерных моделей для расчетов интенсивности теплообмена при плавлении веществ с фазовым переходом в сферических контейнерах и времени работы аккумуляторов холода контейнерного типа. Результаты работы могут найти применение в системах кондиционирования воздуха в помещениях при использовании аккумуляторов холода контейнерного типа с муравьиной кислотой для снятия пиковых нагрузок
Достаточно давно замечено, что при определенных условиях изначально более горячая вода замерзает несколько быстрее, чем изначально более холодная. Такой парадокс получил название эффекта Мпембы. Несмотря на проявленный в последнее время интерес к этой тематике, окончательная теория такого эффекта не сформирована. В данной работе рассмотрена достаточно простая модель охлаждения жидкости, которая допускает проявление эффекта Мпембы. В качестве основного допущения предполагается, что коэффициент теплоотдачи зависит от начальной температуры жидкости. При этом более высоким значениям начальной температуры соответствует более высокое значение коэффициента теплоотдачи. Предложено качественное обоснование такому допущению. Приводятся результаты численных экспериментов по оценке влияния основных параметров модели на проявление эффекта Мпембы, которые могут быть учтены при проектировании охлаждающего оборудования
Пленочная конденсация в мини- и микроканалах является ключевым процессом в современных компактных и высокоэффективных системах теплопередачи. В данной работе проведено численное исследование влияния температурного напора ΔT, состава пара x, углов наклона и поворота канала, а также аспектного отношения (AR) на локальную толщину конденсатной пленки δ, коэффициент теплоотдачи (HTC) и гидравлические потери Δp. Результаты показали, что влияние ΔT на δ не является линейным: при малых ΔT пленка остаётся тонкой из-за слабой интенсивности конденсации, тогда как при увеличении ΔT формируется более толстая пленка. Оптимальные значения ΔT ≈ 10 K обеспечивают минимальную толщину пленки δ ≈ 18–22 мкм и максимальный HTC до 13800 Вт / (м²·К). Значения углов наклона 30–45° позволяют достичь баланса между поддержанием оптимальной толщины пленки и допустимым гидравлическим сопротивлением. Аспектное отношение канала AR = 2.0 демонстрирует наилучшую эффективность теплоотдачи при умеренных потерях давления. Новизна работы заключается в количественной оценке комплексного влияния геометрии и эксплуатационных параметров, что позволяет использовать результаты для оптимизации проектирования мини- и микроканальных теплообменников
Работа посвящена решению краевой задачи стационарной теплопроводности. В ней рассматривается вопрос о распределении температурного поля внутри бесконечной пластинки с цилиндрическим включением при граничных условиях первого и третьего рода. Решение находилось с помощью применения преобразования Вебера — Орра для исходной функции, что показывает новые подходы к решению краевых задач теплопроводности. В результате были получены выражения для определения температурного поля пластины и теплового потока к цилиндрическому включению, содержащие функции Бесселя нулевого порядка. Полученный результат позволяет решать задачи по определению термопрочности стеклянных элементов электровакуумных приборов со стержневыми включениями в виде кругового цилиндра, а также при определении теплового потока к электрическому кабелю от кабельной проходки при пожаре.
В питании современной женщины репродуктивного возраста в большом количестве присутствуют насыщенные жиры и углеводы, наблюдается дефицит пищевых волокон. Преобладание в рационе продуктов растительного происхождения и ограничение животных продуктов может стать причиной дефицита витаминов и минеральных веществ, что впоследствии может привести к затруднению наступления беременности, формирования и развития плода. Целью проведенной работы стала разработка технологии хлебобулочных изделий с повышенной витаминно-минеральной ценностью, нутриентно-адекватных потребностям женщин в прегравидарный период. В состав хлебобулочных изделий были включены порошки спирулины и фукуса как источников витаминов и минеральных веществ в количестве 2 % и 5 % к массе муки соответственно. Внесение порошков водорослей придавало зеленый цвет мякишу и специфический вкус и запах водорослей. Влажность мякиша незначительно снижалась за счет большей водопоглотительной способности порошков спирулины и фукуса. Для повышения в составе изделий полиненасыщенных жирных кислот семейства омега-3 и омега-6 и снижения интенсивности вкуса и аромата, придаваемых порошками водорослей было включено масло рыжиковое в количестве 5 % к массе муки. Употребление 100 г разработанного хлебобулочного изделия «Зеленый янтарь» покроет потребность женщин в фертильном возрасте в белке — на 14,8 %, пищевых волокнах — на 19,9 %, омега-3 — на 94,7 %, омега-6 — на 20,2 %, в β-каротине — 110,3 %, витамине Е — 40,9 %, D и К — на 18,4 %, йоде — на 210,3 % и марганце — 69,7 % и его можно рекомендовать для повышения в рационе питания указанных нутриентов, что особенно важно для женщин в период подготовки к беременности
Исследован химический состав густеры (Blicca bjoerkna L.) — массового вида пресноводных рыб семейства карповых (Cyprinidae), играющий важную роль в экосистемах водоемов Европы, включая Калининградскую область, с целью обоснования использования ее в кормовой и пищевой промышленности. В настоящее время фиксируется значительная роль густеры в биоценозах, а также увеличение ее запасов в нерестовых реках Калининградской области. Перспективным является рассмотрение вопроса переработки данного вида недоиспользуемого сырья в пищевых и кормовых целях. Определено, что Blicca bjoerkna L. можно отнести к маложирным белковым видам рыбы, в состав ее мышечной ткани входит 82,67±0,31 % влаги, 15,58±0,28 % белка, 0,8±0,7 % жира, 0,95±0,1 % минеральных веществ. Методом газовой хроматографии установлен жирнокислотный состав жиров Blicca bjoerkna L.: содержание насыщенных жирных кислот составляет 40,6 %; полиненасыщенных — 16,1 % от общей суммы жирных кислот. Среди насыщенных жирных кислот преобладающими являются пальмитиновая (24,0 %) и стеариновая (7,2 %), среди мононенасыщенных — олеиновая (28,8 %) и пальмитолеиновая (10,2 %). Фракция полиненасыщенных жирных кислот представлена омега-3 и омега-6 жирными кислотами с преобладанием омега-3, среди которых альфа-линоленовая (4,1 %), эйкозапентаеновая (3,5 %) и докозагексаеновая (2,5 %) кислоты. Общая сбалансированность жира густеры по отдельным фракциям жирных кислот находится на высоком уровне, о чем свидетельствует значение коэффициента RL, равное 0,82. Известна зараженность густеры некоторыми паразитами, однако рыба может быть обеззаражена путем замораживания или термической обработки. Полученные данные свидетельствуют о потенциальной возможности использования биопотенциала густеры (Blicca bjoerkna L.) в расширении линейки пищевых, включая биологически активные добавки, и кормовых продуктов
Работа посвящена проблеме сжатия холодильных агентов с высокими показателями адиабаты. Для таких рабочих тел характерен быстрый подъем температуры при сжатии. В настоящее время работа таких холодильных машин связана с применением многоступенчатых компрессоров, содержащих несколько ступеней с различными размерами цилиндра и промежуточные теплообменники. Перспективным направлением совершенствования холодильных машин является замена двухступенчатых компрессоров тихоходными одноступенчатыми машинами. Такая замена упрощает схему холодильной машины при температурах нагнетания близких к температурам двухступенчатых машин. Совершенствование тихоходных холодильных компрессоров может быть связано с использованием двухкамерных машин, в которых поочередно происходит сжатие рабочего тела в одной камере, затем дожатие с интенсивным охлаждением во второй. При этом не требуется охлаждение рабочего тела между камерами. Такая схема значительно проще многоступенчатой и эффективнее одноступенчатой тихоходной. Как показали расчёты на примере сжатия хладагентов R23 и R717, применение двухкамерной тихоходной схемы позволит не только снизить температуру рабочего тела на нагнетании, повысить производительность не менее чем в четыре раза, но и повысить энергоэффективность машины (повышение холодильного коэффициента). К тому же просматривается перспектива для некоторых режимов работы двухкамерных компрессоров — попадания линии сжатия в область влажного пара, что является самостоятельной исследовательской задачей
Статья посвящена актуальной проблеме утилизации энергетического потенциала сжиженного природного газа (СПГ) в процессе его регазификации с помощью термоэлектрических генераторов (ТЭГ), работающих в криогенном диапазоне температур. Целью работы являлось расчетно-экспериментальное исследование характеристик ТЭГ для определения их эффективности. Проведен сравнительный анализ термоэлектрических свойств перспективных полупроводниковых материалов (Bi1,6 Sb 0,4 Te3, Pb0,74 Sn 0,24 Cd 0,02, CsBi 4 Te 6, Mg 2 SiO 0,3 Sn 0,7 ) с использованием разработанного алгоритма расчета. Наилучшие результаты по величине термоэлектрической добротности и КПД (8–9 %) показал материал на основе висмут-теллурида. Для экспериментальной проверки создан лабораторный образец ТЭГ на базе коммерческого модуля, в котором холодным источником тепла служил кипящий азот, а горячим — тепло окружающего воздуха. В ходе испытаний достигнута максимальная разность температур на модуле 97,5 °C, что позволило получить электрическую мощность 11,8 Вт. Экспериментально полученный КПД системы составил 5,6 %. Выявлено, что основным ограничивающим фактором является эффективность теплообмена на горячей стороне. Результаты подтверждают перспективность применения ТЭГ для рекуперации энергии холода криопродуктов и определяют необходимость оптимизации систем теплоподвода для повышения эффективности генерации