Муляр В. П.

Сортировать по умолчанию названию
  • АКТУАЛЬНІСТЬ ЗНЕВОДНЕННЯ ТЕРМОЛАБІЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

    В теперішній час зростаючі потреби в нових високоякісних продуктах і енергозберігаючих процесах, а так само проблеми захисту навколишнього середовища стимулюють дослідження і розробки в області технології та техніки сушіння. Процес сушіння є одним з найважливіших і досить енергоємних етапів технологічних процесів, який в значній мірі визначає якість продукції, що випускається, та економічні показники виробництва. Згідно із статистичними даними на проведення процесів термічного зневоднення витрачається від 10 до 20 % енергії, споживаної в промисловому секторі розвинених країн. При цьому на процеси сушіння в харчовій і плодопереробній промисловості припадає від 12 до 20 % загальних витрат енергії на зневоднення. Таким чином, враховуючи високу вартість енергоресурсів, при дослідженні процесів сушіння і проектуванні сушильного устаткування витрата енергії є визначальним чинником. Одним з об’єктів сушіння в харчовій промисловості, до якості якого висуваються підвищені вимоги, є така традиційна сільськогосподарська сировина як фрукти, овочі, трави, зерно, насіння. Основною властивістю рослинних матеріалів, як об’єктів сушіння, є термолабільність, що обумовлена їхньою біологічною природою і хімічним складом, особливо при зневодненні до вологості менше рівноважної. Якість таких матеріалів в результаті сушіння буде тим вищою, чим менша його тривалість, а температурний рівень процесу зневоднення не перевищує критичної температури, яка для більшості цих матеріалів знаходиться в межах 50- 60°С. Для сушіння рослинних матеріалів найбільше застосування в промисловості в даний час одержали конвективні сушильні установки, що поряд з безсумнівними перевагами, що виражаються в простоті конструкції та експлуатації, мають ряд істотних недоліків, основними з яких є значні втрати теплоти з відпрацьованим повітрям та залежність ефективності роботи сушарки від вологості атмосферного повітря. Останній фактор набуває особливого значення під час сушіння термолабільних матеріалів до залишкового вологовмісту, що нижчий за рівноважний з навколишнім середовищем. У цьому випадку при високому вологовмісті повітря процес видалення вологи значно сповільнюється. До того ж витрати енергії на видалення вологи під час конвективного сушіння, з урахуванням втрат теплоти з відпрацьованим теплоносієм і висушеним матеріалом в деяких випадках досягають більш, ніж 6000 кДж/кг. Тому рішення питань зниження енергоспоживання та інтенсифікації процесу тепломасообміну при сушінні є актуальним науково-технічним завданням. Одним з перспективних напрямків вирішення даного завдання є застосування теплових насосів в процесах сушіння, що дозволяє за рахунок примусового осушення повітря, незалежно від умов навколишнього середовища, підтримувати необхідні тепловологісні параметри сушильного агента, інтенсифікувати процес та створювати керовані умови технологічного процесу зневоднення, що гарантує високу якість готового продукту, а також дозволяє значно скоротити витрати енергії на вилучення вологи. Метою дослідження є наукове обґрунтування методів інтенсифікації процесу зневоднення термолабільних матеріалів та розробка енергоефективних режимів сушіння до низького залишкового вологовмісту для удосконалення технології одержання харчових порошків.

    Переглянути
  • ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНИХ РЕЖИМІВ СУШІННЯ ТЕРМОЛАБІЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

    На сьогоднішній день гостро стоять проблеми створення та широкомасштабного впровадження сучасних енергоефективних технологій сушіння термолабільних матеріалів при температурі до 60°С. Низькотемпературне сушіння доцільно реалізовувати в конвективних сушарках із застосуванням теплових насосів [1]. Але при цьому швидкість сушіння на початковій стадії процесу низька, що приводить до збільшення часу сушіння. Ефективність роботи теплонасосної сушарки може бути підвищена шляхом застосування додаткового нагріву за допомогою інфрачервоних нагрівачів [2]. Метою дослідження є розробка оптимальних режимів теплонасосного сушіння термолабільних матеріалів з використанням додаткового інфрачервоного нагріву. Додатковий інфрачервоний нагрів використовується для швидкого нагрівання матеріалу, що інтенсифікує видалення вільної вологи на початкових етапах сушіння. За необхідності застосовується періодичний ІЧ- нагрів впродовж всього процесу сушіння. Це дозволяє прискорити процес зневоднення та скоротити час сушіння, а також підвищити якість продукції за рахунок зменшення часу перебування термолабільного матеріалу в сушильній камері. На рис.1 надані результати експериментальних досліджень кінетики сушіння яблук при теплонасосному сушінні (рис.1, крива 1) і при комбінованому теплонасосному сушінні з додатковим інфрачервоним нагрівом (рис.1, крива 2). Як видно з кривих сушіння, додатковий ІЧ-нагрів скорочує тривалість сушіння в 2 рази, але при цьому температура матеріалу перевищує гранично допустиму температуру нагріву, та значно збільшуються енерговитрати. Як видно із рис.2, при застосуванні інфрачервоних нагрівачів лише у перші 3 години процесу спостерігається висока швидкість випаровування вільної вологи. Такий режим сушіння дозволяє скоротити тривалість сушіння до 20 % та одержати продукт високої якості, із збереженням всіх корисних речовин. При виході на режим температура сушильного агенту становить +47°С, а температура інфрачервоного нагрівача становить +80°С. Одержані результати підтверджують доцільність використання інфрачервоного нагріву.Розробка режимів зневоднення термолабільних матеріалів з перемінним режимом роботи теплонасосного агрегату та інфрачервоного нагрівача дозволила створити оптимальні умови для сушіння термолабільних матеріалів.

    Переглянути
  • ПРОЕКТ ПЛАВАЮЧОЇ РІЧКОВОЇ МІКРОЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ З НИЗЬКОШВИДКІСНОЮ ГІДРОДИНАМІЧНОЮ ТУРБІНОЮ З САМОРЕГУЛЮЮЧОЮ СИСТЕМОЮ РУХОМИХ ЛОПАТЕЙ

    На сьогодні в Україні для виробництва електроенергії використовують ~30% гідроенергетичного потенціалу великих річок і лише ~3% потенціалу малих річок [1]. Це пояснюється рівнинним характером течії більшості річок нашої держави. Тому будівництво нових ГЕС обмежене фізичними, географічними, екологічними та економічними чинниками. Метою роботи є спроба розробити просту та дешеву у виготовленні й експлуатації безгребельну компактну мікроелектростанцію, яка б для отримання електроенергії використовувала гідродинамічний тиск потоку великих і малих рівнинних річок України. Авторами запропонована конструкція низькошвидкісної гідродинамічної турбіни з саморегулюючою системою рухомих лопатей (патент на корисну модель UA 80343U), яка належить до гідроенергетики, а саме до техніки перетворення енергії течії рівнинних та гірських річок в механічну енергію обертання вала. Низькошвидкісна гідродинамічна турбіна (рисунок 1а, 1б) з саморегулюючою системою рухомих лопатей 7 містить платформу 6 з поплавками 4, в якій в підшипниках 10 закріплений вал 3, на якому жорстко закріплені два паралельних зварних колеса 11, кожне з яких містить ступицю 12, шпиці 13 та два ободи 5, 14 різних діаметрів у вигляді плоских шайб, осі 8 обертання лопатей турбіни кріпляться в підшипниках 9, що містяться на зовнішніх ободах 5, стопори 1 (обмежувачі кругового руху лопатей) кріпляться до внутрішніх ободів. Турбіна обертається за рахунок кінетичної енергії природного потоку води, що чинить тиск на лопаті 7, які, знаходячись в робочій зоні, спираються на стопори 1 і розташовуються перпендикулярно або під кутом до напрямку руху води. Лопаті 7, що знаходяться в зоні холостого ходу, під дією течії займають положення паралельне до потоку води і майже не чинять опору руху води [2]. Запропонована турбіна може служити приводом для стаціонарних та плаваючих мікроелектростанцій, які можна буде використовувати на рівнинних та гірських річках. Плаваюча безплотинна мікроГЕС з низькошвидкісною гідродинамічною турбіною з саморегулюючою системою рухомих лопатей та кільцевим багатополюсним генератором з ротором на ободі колеса ефективно працюватиме в природних потоках як рівнинних річках, так і на деяких ділянках гірських річок (діапазон швидкостей течії – від 0,6 м/с до 5 м/с і більше в залежності від запасу міцності конструкції) без зміни характеру течії. Для запуску плаваючої безплотинної мікроГЕС її потрібно просто опустити в воду, для її роботи не потрібні жодні додаткові надбудови та пристрої (плотина, диреваційний канал-рукав), не потрібний перепад рівня води – колесо турбіни обертається під водою в горизонтальній площині під дією течії річки. Частота обертання турбіни становитиме 15 – 60 об/хв, ресурс механічної частини при таких обертах – 200-250 млн. циклів – 8-25 років. При вмерзанні плаваючої платформи в лід, турбіна продовжуватиме обертатися і генератор буде виробляти електроенергію.Кільцевий багатополюсний генератор на феритних магнітах може ефективно працювати при надмалих обертах(від 15 об/хв.) турбіни з діаметром колеса 2 м та при швидкості течії 1,5 м/с видавати потужність ~ 800 Вт. Виготовлена плаваюча безплотинна мікроГЕС з шіснадцятилопатною турбіною (площа лопаті 0,02 м2 , діаметр колеса 56 см, висота колеса 25 см) при випробуваннях на Дністрі при приблизній швидкості 1,6 м/с дала механічну потужність на валі турбіни ~110 Вт (Фото 2).Плаваюча безплотинна мікроГЕС з тридцятидвохлопатною низькошвидкісною гідродинамічною турбіною з саморегулюючою системою рухомих лопатей( площа лопаті 0,2 м2 , діаметр колеса 2 м, висота колеса 1м) при швидкості течії 1,5 м/с видасть електричну потужність ~800 Вт (розрахункові дані).Плаваюча безплотинна мікроГЕС є оригінальною по своїй конструкції, може працювати з потоками води в широкому діапазоні швидкостей, на незначних глибинах (від 1-2 м), при незначних забрудненнях (гілки дерев, побутове сміття) поверхні річок та служити автономним чи аварійним джерелом живлення для приватного та комунального сектора.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ЗНЕВОДНЕННЯ ТЕРМОЛАБІЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ У ТЕПЛОНАСОСНІЙ СУШАРЦІ З КОМБІНОВАНИМ ТЕПЛОПІДВОДОМ

    Одним із енергоємних процесів, що застосовується в багатьох галузях промисловості є сушіння. Так на процеси термічного зневоднення в світі витрачається біля 10% всієї енергії. Тому питанню енергозбереження в сушильній техніці в останній час приділяють значну увагу [1]. Сушіння термолабільних матеріалів найбільш доцільно реалізовувати в конвективних сушарках із застосуванням теплових насосів. Ефективність роботи теплонасосної сушарки може бути підвищена шляхом застосування додаткового нагріву за допомогою інфрачервоних нагрівачів. Енергія інфрачервоного випромінювання передається від нагрівального елементу до поверхні термолабільного матеріалу без нагріву повітря. При використанні додаткового інфрачервоного випромінювання із застосуванням теплового насосу необхідно забезпечити інтенсивний відбір вологого повітря, так як водяна пара, що утворюється над поверхнею матеріалу, поглинає значну кількість інфрачервоних променів, знижуючи тим самим ефективність сушіння. На рисунку 1 зображений процес комбінованого сушіння яблук із постійним інфрачервоним теплопідводом. Температура матеріалу при такому режимі перевищує гранично допустиму для термолабільних матеріалів (60°С). На рисунку 2 зображений процес комбінованого сушіння яблук із періодичним інфрачервоним теплопідводом. Включення і виключення інфрачервоних нагрівачів відбувається з інтервалом у 1 год відповідно. Це дозволяє прискорити процес та скоротити час сушіння, а також підвищити якість продукції за рахунок зменшення часу перебування матеріалу в сушильній камері. Відбувається рух вологи до поверхні в стадії «охолодження» під дією градієнта температури. Періодичний режим сушіння (рис. 2) потребує на 55% менше електроенергії, ніж режим із постійним інфрачервоним теплопідводом (рис. 1). Проведенні дослідження показали, що для сушіння термолабільних матеріалів, доцільною є інтеграція теплового насосу в цикл конвективної сушарки. Підвищити ефективність роботи теплонасосної сушарки та оптимізувати режими сушіння можливо шляхом застосування додаткового інфрачервоного нагріву.

    Переглянути