Наиболее достоверно деформационное состояние льда определяется с помощью диаграмм напряжения. Разработаны аналитические модели для диаграмм напряжения. В классе аналитических функций основная реологическая модель диаграммы напряжений представлена полиноминальной зависимостью. Более компактная эмпирическая зависимость описывается логарифмической функцией. Обе модели сведены и к безразмерному виду. Приводятся элементы математического анализа полученных функций напряжений. Показано, что для одного вида деформации диаграммы напряжения обладают свойствами аффинности. Установлено, что диаграммы напряжений льда одинаковой структуры и вида деформации в безразмерной форме будут едиными при низких температурах с постоянным отношением его упругих модулей. На базе термодинамически обратимых процессов предложен теоретический способ прогнозирования диаграммы при растяжении льда пересчетом с аналогичной при его сжатии. Получены графические и аналитические зависимости для безразмерных характеристик искомой диаграммы. Анализ результатов пересчета диаграмм позволил определить значения отношений предельных деформаций льда при растяжении к аналогичным в случае его сжатия.
В статье рассматривается метод оценки структуры канальных приточно-вытяжных установок (ПВУ). Особенностью таких установок является многообразие возможных схем компоновки блоков. Возникает необходимость выбрать из множества альтернативных вариантов Парето-оптимальное сочетание стоимостных, энергетических, массогабаритных и пр. параметров. В статье приведены базовые варианты схем компоновки установок. Исходные данные оптимизационной задачи приняты в виде массива (матрицы), состоящего из локальных критериев альтернативных вариантов компоновки ПВУ. Оптимизационная задача по выбору схемы ПВУ решатся с помощью метода парного сравнения критериев на основе плавающего предпочтения. Предложен алгоритм проверки всех альтернатив на соответствие условиям Эджворта — Парето. На основе вербально-числовой шкалы относительной предпочтительности критериев сформирована матрица парных сравнений, которая представляет собой квадратную обратно-симметричную матрицу. Приведен метод вычисления собственного значения и собственного вектора такой матрицы. Собственный вектор обеспечивает упорядочение приоритетов, а собственное значение является мерой согласованности симметричной матриц. В качестве примера рассмотрено решение задачи выбора одной из четырех базовых схемы ПВУ по локальным критериям (энергоэффективность, стоимость, надежность, массо-габариты, сервисное обслуживание). Приведены матрицы парных сравнений по локальным критериям и матрица собственных векторов альтернативных схем. В заключении статьи представлен алгоритм решения задачи оптимального выбора схемы ПВУ методом парного сравнения на основе экспертных оценок
В настоящее время соблюдение экологических норм в холодильной технике часто выходит на первый план. Взамен вредного для озонового слоя фреона R12 часто стали использовать хладагент R600a. В рассматриваемой работе обозначена перспектива использования хладагент R600a в одноступенчатых холодильных машинах с применением тихоходного компрессора. При этом для моделирования рабочих процессов необходимо уточнить модель расчета. Сделать это возможно при проведении экспериментальных исследований и верификации по полученным результатам существующей модели тихоходного компрессора. Были сопоставлены результаты теоретического и натурного эксперимента, при этом разница результатов не превысила 8 %
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
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 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
По результатам анализа баз данных опросов обитателей жилых помещений в различных климатических регионах установлено, что теплоощущения в помещениях разных классов комфортности отличаются незначительно вследствие адаптационных механизмов организма. Определены диапазоны температуры воздуха помещений разных классов комфортности для характерных показателей метаболизма и теплоизоляции одежды. Выполнен расчет снижения энергопотребления при изменении уставок системы терморегулирования от высокого класса комфортности к более низкому для условий различных климатических зон. Установлено, что при переходе с класса А на класс С достигается наибольшая экономия энергии без ущерба тепловому комфорту людей в помещении. В холодном климате наибольшая экономия энергии происходит за счет экономии на нагреве внутреннего воздуха помещения. В жарком климате наибольшая экономия энергии происходит засчет экономии на охлаждении внутреннего воздуха помещения.
Процесс регулирования производительности винтовых компрессоров требует применения эффективных и надежных систем регулирования. Практика показывает, что встроенные регуляторы производительности зарекомендовали себя как оптимальное техническое решение в данном направлении. Однако, в ряде случаев, устройство таких регуляторов требует внесения конструктивных изменений в компрессоре, с образованием дополнительных полостей в корпусе, наличия подвижных элементов, сложных систем привода и т. д. Данные обстоятельства отрицательно сказываются на простоте и надежности регулятора, а также становятся причиной увеличения протечек рабочего вещества. В данном ключе разработка простой и эффективной конструкции регулирования производительности встроенного типа является актуальной.