Исследование процесса нагревания и охлаждения при использовании различных материалов для аккумуляции тепловой энергии

Research process of the heating and cooling process at using various materials for accumulation of thermal energy
Цитировать:
Сафаров Ж.Э., Дадаев Г.Т. Исследование процесса нагревания и охлаждения при использовании различных материалов для аккумуляции тепловой энергии // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2017. № 11 (44). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/5234 (дата обращения: 08.12.2022).
Прочитать статью:
Keywords: heating, cooling, accumulation, drying plant, energy

АННОТАЦИЯ

Ученые Ташкентского государственного технического университета разработали мини-гелио аккумуляционную сушильную установку для получения высококачественной продукции из лекарственных трав. В результате сравнения гелиосушилок различных типов показали, что их использование способствует значительному сокращению времени сушки с помощью аккумуляции энергии по сравнению с естественной сушкой, так же при сушки в таких сушилках одновременно сохраняется в составе лекарственных трав биологически активные вещества.

В данной работе исследована возможность аккумулирования тепловой солнечной энергии, получаемой с помощью гелиоприемников, позволяющих накапливать энергию в виде тепла. Известно, что суточные колебания интенсивности солнечных лучей приводят к перегреву нагреваемого материала, что не желательно во время сушки продукции сельского и лесного хозяйства, где требуется сохранение биоактивных веществ. Энергия фазового перехода твердая фаза – жидкая фаза позволяет при сравнительно малых затратах использовать эффективный стабилизатор, выделить энергию перегрева на ночное время.

ABSTRACT

Researchers from Tashkent state technical university have developed a mini-gelio accumulation drying apparatus for producing high-quality products from medicinal herbs. The result of the comparative analysis of different types of dryers gelio has shown that their use contributes to a significant reduction in drying time by accumulation of energy as compared to the natural drying, at the same time preserves the biological active substances in the dried product.

In this paper, the possibility of accumulating thermal solar energy, obtained with the aid of solar collectors, allowing accumulation of energy in the form of heat, is investigated. It is known that daily fluctuations in the intensity of the sun's rays lead to overheating of the heated material, which is not desirable during drying of agricultural and forestry products where conservation of bioactive substances is required. The energy of the phase transition, the solid phase-the liquid phase, allows using an effective stabilizer at relatively low costs, to isolate the energy of overheating at night.

 

Солнечная энергетика – одно из наиболее перспективных направлений развития возобновляемых источников энергии. Количество солнечной энергии, поступающей на Землю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и других энергетических ресурсов, в том числе возобновляемых. Потенциал солнечной энергии настолько велик, что, по существующим оценкам солнечной энергии, поступающей на Землю каждую минуту, достаточно для того, чтобы удовлетворить текущие глобальные потребности человечества в энергии в течение года [1].

Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для Республики Узбекистан актуально как с целью обеспечения энергетической безопасности, так и улучшения социально - бытовых условий населения. Основными компонентами ВИЭ в республике являются солнечная энергия, гидравлическая ветровая и геотермальная энергии, а также энергия биомассы.

Территория Республики Узбекистан (447,4 тыс. кв. км., из которой 70% составляет территория пустынь), расположена в относительно благоприятных климатических климатических условиях. Энергетический потенциал которой составляет 98,5 % ВИЭ вместе взятых, и она считается основным определяющим при планировании доли использования ВИЭ в общем энергобалансе Республики.

Республика Узбекистан расположена в относительно благоприятных климатических условиях для использования солнечной энергии с целью переработки лекарственных трав.

Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую, механическую и электрическую энергию, использована в быту, биологических и технологических  процессах.  Солнечные  установки  применяются  в  системах теплоснабжения, горячего водоснабжения и охлаждения жилых и общественных зданий, технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах, опреснения морской или жесткой минерализованной подпочвенной воды, сушки материалов и сельхозпродуктов. В природе благодаря солнечной энергии осуществляется процесс фотосинтеза и рост растений, происходят различные фотохимические процессы [2-4].

В данной работе исследована возможность аккумулирования тепловой солнечной энергии, получаемой с помощью гелиоприемников, позволяющих накапливать энергию в виде тепла. Известно, что суточные колебания интенсивности солнечных лучей приводят к перегреву нагреваемого материала, что не желательно во время сушки продукции сельского и лесного хозяйства, где требуется сохранение биоактивных веществ. Энергия фазового перехода твердая фаза – жидкая фаза позволяет при сравнительно малых затратах использовать эффективный стабилизатор, выделить энергию перегрева на ночное время.

Для проведения экспериментальных исследований в лаборатории Ташкентского государственного технического университета была изготовлена установка - энергосберегащая мини-инфракрасная гелио сушильная установка с аккумуляцией солнечной энергии [5-8].

Проведены экспериментальные исследования различных материалов в энергосберегающей гелиосушильной установке. По результатам экспериментов получены нижеследующие результаты (табл.1-2).

Таблица 1.

Процесс нагрева при использовании различных теплоносителей до 4 см слоя

Время нагрева, минут

Температура материала с высокой теплоёмкостью, 0С

Парафин

Песок

Соль

Кирпич

10

25,4

24,5

24,0

23,0

20

26,8

24,9

26,2

23,5

30

28,5

26,2

28,2

24,7

40

31,0

28,5

31,8

25,5

50

34,3

30,2

35,2

27,4

60

37,1

32,2

38,0

30,1

70

40,2

33,7

39,1

34,0

80

43,0

35,2

40,3

36,5

90

45,5

36,1

41,6

38,8

100

47,2

37,2

42,0

40,1

110

50,3

38,0

43,1

41,2

120

53,2

39,1

44,9

42,0

 

Таблица 2.

Процесс падения температуры при использовании различных теплоносителей до 4 см слоя

Время охлаждения, минут

Температура материала с высокой теплоёмкостью, 0С

Парафин

Песок

Соль

Кирпич

10

51,6

37,8

43,2

41,1

20

51,0

36,9

42,1

40,4

30

50,5

35,5

40,9

39,5

40

50,1

34,2

39,0

38,2

50

49,2

32,4

37,2

37,1

60

47,1

31,1

36,5

36,0

70

45,6

29,3

34,0

34,1

80

44,7

26,7

31,9

32,9

90

43,2

24,9

28,5

31,5

100

42,1

24,0

26,2

29,5

110

41,4

23,1

25,9

28,4

120

40,2

22,5

25,1

27,0

 

Таким образом, гелиосушилка предназначена для сушки лекарственных трав и корнеплодов, а также овощей и фруктов. Разработанная технология рекомендуется для использования в лесных и сельскохозяйственных предприятиях всех форм собственности, которые занимаются выращиванием и хранением продукции и заинтересованы в повышении рентабельности производства.


Список литературы:

1. Фортов В.Е., Поппель О.С. Энергетика в современном мире. – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2011. – 168 с.
2. Нестеренков А.Г., Нестеренков В.А., Шишкин А.А. Эффективность солнечного модуля с концентратором.//Энергетика и топливные ресурсы Казахстана. 2010, №4. -С.30-32.
3. Евгений Р. Насос на пару. // Идеи и решения. –М.:, 2011. №11. -С.5-6.
4. Васильев В.А. Гелионасос. Патент RU 1767219.
5. Норкулова К.Т., Сафаров Ж.Э., Султанова Ш.А., Маматкулов М.М. Конструкция и расчет мини–гелиоаккумуляционной сушильной установки // Журнал Пищевая промышленность. -Москва, 2015. -№11. С.40-42.
6. Норкулова К.Т., Сафаров Ж.Э. Разработка мини-инфракрасной гелиосушильной установки с аккумуляцией солнечной энергии. // Проблемы энерго- и ресурсосбережения. –Ташкент. 2016. -№3-4. С.218-223.
7. Сафаров Ж.Э., Тухтабаев А.А., Саидов Ж.Х. Энергосберегающая сушильная установка. Международная научно-практическая конференция «Инновация-2016». Ташкент, 22-24 октябрь 2016. С.113-114.
8. Safarov J.E., Dadaev G.T. Challenges for accumulation of solar energy and its impact the gelio receivers. XXXII International scientific and practical conference «International scientific review of the problems and prospects of modern science and education»– Boston, USA, 2017. P.17-18.

Информация об авторах

д-р техн. наук, Ташкентский государственный технический университет 100095, Узбекистан, г.Ташкент, улица Университетская, 2

Doct. tech. science, Tashkent state technical university 100095, Republic of Uzbekistan, Tashkent, University st., 2

Phd, Ташкентский государственный технический университет, Узбекистан, г. Ташкент

PhD, Tashkent state technical university, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top