Анотація до роботи:

Зиков О.В. Екологічно безпечні схеми та апарати з термосифонами для термообробки зерна. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси та обладнання харчових мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. - Одеська національна академія харчових технологій, Одеса, 2003.

Дисертація присвячена проблемі теоретичного і експериментального обґрунтування направлення створення екологічно безпечних і енергоефективних засобів для термообробки (нагріву та сушіння) зерна, створенню методів оптимізації зерносушильної техніки. У результаті експериментального і теоретичного моделювання обґрунтовані можливості застосування термосифонів для підвищення ефективності зерносушильної техніки. Запропоновано новий комбінований (конвективно-кондуктивний) спосіб сушіння, який забезпечує екологічну безпеку та енергетичну ефективність сушіння. Розроблено математичну модель блочної зерносушарки на основі якої створено інженерну методику розрахунку і програму її оптимізації. Проведена варіаційна оптимізація блокової зерносушильної установки і знайдені конструктивні і режимні параметри, що забезпечують ККД установки 70%. Розроблена програма підвищення енергоефективності може бути використана для широкого впровадження на діючих зерносушарках.

1. Сучасними проблемами термообробки зерна є енергетика і екологія. Екологічні проблеми пов'язані з традиційним в Україні використанням в якості сушильного агента суміші топкових газів з повітрям. Підвищена витрата палива (в 2..4 разу більш фізично необхідного) пояснюється як історичними передумовами так і відсутністю методів системної оптимізації енерготехнологій зерносушіння, інженерні методи розрахунку установок засновуються, як правило, на результатах експериментального дослідження і мають приватний характер.

2. Світова практика використання автономних теплопередаючих модулів (теплових труб і термосифонів) показує їх перспективність для організації ефективного енергопідводу. У роботі доведена можливість вдосконалення теплотехнологій в зернопереробці на основі двофазних ТС. Запропоновані принципово нові схеми кондуктивного шарового термосифонного підігрівача зерна, регенератора теплоти зернових потоків.

3. Комбінування кондуктивного підігрівання зерна і конвективного сушіння його повітрям, використання двофазних ТС в шаровому підігрівачі, калорифері і утилізаторі дозволило забезпечити безпечне сушіння зерна при зниженні споживання палива.

Ефект досягається за рахунок глибокої рециркуляції теплоносія (продуктів згоряння), рециркуляції сушильного агента, теплоутилізації.

4. Використання в зерносушінні принципово нового елемента шарового підігрівача зажадало комплексних аналітичних і експериментальних досліджень механіки обтікання гравітаційним щільним шаром пучків ТС, локальної і середньої тепловіддачі до зерна.

5. Механіка обтікання щільним гравітаційним шаром зерна поверхні ТС специфічна, відрізняється від картин обтікання труб рідиною, визначається швидкістю потоку, діаметром і компонуванням ТС. Швидкість потоку надає менше значення на картини обтікання, ніж діаметр ТС. Граничні значення локальних швидкостей потоку, міри гальмування шару і його приведеної щільності не співпадають по кутовій координаті.

6. Значення локальних коефіцієнтів тепловіддачі від ТС до зерна лежать в межах 10.. 110 Вт/м²К. Найбільші значення досягаються при кутовій координаті =45⁰, а найменші при =180⁰ Значення отримані в діапазоні швидкостей шару від 4 до 70 мм/с

7. Середні значення коефіцієнта тепловіддачі ростуть з підвищенням швидкості шара =65 Вт/м²К при w= 2мм/с, і =105 Вт/м²К при w= 45мм/с. Вплив діаметра досить специфічний: спочатку із зростанням D спостерігається підвищення , а потім спостерігається зниження інтенсивності тепловіддачі. Причому, максимум із зростанням w зміщається у бік більших значень D. Специфіка середньої тепловіддачі враховується моделлю (8, 9)

8. Синтез моделі конвективної сушильної установки на основі моделі сушки “середнього” зерна, що послідовно розвивається в модель щільного шару і модель установки загалом дозволяє скласти процедуру варіаційної оптимізації параметрів зерносушарки.

9. Установка термосифонних утилізаторів на шахтних зерносушарках дає економію палива від 7,5 до 20% в залежності від типу установки. Термін окупності робіт в межах року.

10. Проведена варіаційна оптимізація блокової зерносушильної установки і знайдені конструктивні і режимні параметри, що забезпечують ККД установки 70% і витрату дизельного палива 4,8 кг/т.

Істотним резервом підвищення енергоефективності є рециркуляція сушильного агента. Представлені компоновочні варіанти, що забезпечують підвищення ККД до 80%.

8. Розроблена програма підвищення енергоефективності може бути використана для широкого впровадження на діючих зерносушарках, як при переведенні їх на комбінований кондуктивно-конвективний спосіб сушіння, так і оптимізації систем теплоутилізації, зокрема схем рециркуляції відпрацьованого сушильного агента. Програма визначає поля температур і вологовмістів в сушильній шахті, технічні і економічні параметри установки.

12. Розроблена блокова зерносушарка, продуктивністю 6 т/г, з термосифонними шаровим підігрівачем зерна і теплогенератором забезпечує екологічно безпечну технологію сушіння при витратах 5,2 кг дизельного палива на 1т зерна. Термін окупності витрат, пов'язаних з установкою ТС, складає 0,9 року. Зерносушарка впроваджується на Київському експериментальному механічному заводі тепломасобмінних апаратів (акт впровадження від 10.12. 2002 р).

.

Публікації автора:

1. Бурдо О.Г., Гайда C., Зыков А.В., Саламаха В.И., Этапы энергосбережения на предприятиях южного региона. // Перспективные направления развития экологии экономики энергетики – ОЦНТИ Одесса 1999 с.319-324

Автором обґрунтовуються перспективи нових схем апаратів з термосифонами для вирішення енергетичних і екологічних проблем харчових виробництв.

1. Бурдо О.Г., Терзієв В.Г., Зиков О.В., Гайда С. Науково-методологічні аспекти енергозбереження у харчових технологіях.//Вісник Державного університету “Львівська політехніка” Проблеми економії енергії №2-Львів-1999-с.25-28.

Автор приймав участь в розробці ієрархічної моделі трансформації енергії в зерносушарці та методах системного аналізу енерготехнологій.

2. Развитие техники послеуборочной термообработки зерна./ Зыков А.В., Саламаха В.И., Безбах И.В., Амор А. //Перспективные направления развития экологии, экономики, энергетики.-Одесса-1999-с.51-55

Автором пропонується використання термосифонів для передачі теплоти від топкових газів до зерна, приведено порівняння результатів виробничого випробування термосифонного калорифера з розрахунками на ЕОМ.

3. Гайда С. Заков А.В. Айда Амор. Утилизация тепла в сушильных установках.// Наукові праці Одеської державної академії харчових технологій / Міністерство освіти і науки України. – Одеса: 2001. Вип.. 21. С. 52-55.

Приведено розрахунки техніко-економічних характеристик систем тепло утилізації шахтних зерносушарок;

4. Бурдо О.Г., Зиков О.В., Гайда С. Нові принципи термообробки зерна. // Наукові праці Одеської державної академії харчових технологій / Міністерство освіти і науки України. – Одеса: 1999. Вип.. 20. С. 223-229.

Приведено схеми апаратів з термосифонами для термообробки зерна, аналітичну модель шарового підігрівача зерна, результати дослідження теплообміну між поверхнею труб та зерновим шаром, результати розрахунків елементів блочної зерносушарки (шарового підігрівача, термосифонного калорифера)

5. “Новітні теплотехнології в харчових виробництвах” Захаров М.Д. Бурдо О.Г., Зиков О.В., Мілінчук С.І //Вісник державного університету “Львівська політехніка” Львів-1999.

Автором приведено порівняння результатів виробничого випробування термосифонного утилізатора на зерносушарці ДСП-32ОТ з розрахунками на ЕОМ;

6. “Експлуатаційна надійність теплоутилізаційної апаратури при сушінні харчових продуктів” Станевський О.Л. Зиков О.В. Саламаха В.І. Айда Амор // Обладнання та технології харчових виробництв – Тематичний збірник наукових праць. Донецьк-1999

Пропонується методика оптимізації режимів роботи теплоутилізаторів.

7. Бурдо О.Г. Зыков А.В. Гайда С. Теплообмен зернового потока в слоевых рекуператорах // Сборник докладов «Тепломассообмен ММФ-2000» Минск АНК “Институт тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова” НАНБ. Минск –2000. С. 193-197.

Приведено аналітичну модель шарового підігрівача, результати досліджень механіки руху та локального і середнього теплообміну зернового шару з поверхнею труб і їх аналіз.

8. Бурдо О.Г., Терзиев С.Г., Зыков А.В., Милинчук С.И. Пути решения проблем энергетики и экологии в пищевых технологиях.// XVII Miedzynarodowa Konferencja Naukowa z cyklu: Inzyneria procesowa w ochronie srodowiska.- Opole-1999.-p.33-36.

Показано пріоритетність використання апаратів з термосифонами для тепло утилізації в сушильних процесах.

9. Гайда С. Зыков А.В. Безбах И.В. “Технико экономические аспекты энергосбережения в зерносушении” XVII Miedzynarodowa konferencja naukowa “Inzyneria procesowa w ochoronie srodowiska” Opole Otmuchow 1999

Приведено розрахунки техніко-економічних характеристик систем тепло утилізації.

10. Пути совершенствования теплотехнологий сушки в АПК. Будро О.Г., Терзиев С.Г., Зыков А.В., Безбах И.В//Труды Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов)» .М.:МГАУ 2002.

Приведено результати техніко-економічної оптимізації тепломасоутилізаторів та конструктивних розрахунків блочної зерносушарки.

11. Гайда С. Зыков А.В. Безбах И.В. «Совершенствование сушильной техники в АПК» // Сборник материалов научно-практической конференции «Региональные проблемы енергосбережения в децентрализованой енергетике» Киев 2000г.

Запропоновано двокомпонентну модель шарового підігрівача та програму розрахунку блочної зерносушарки .

12. “Дослідження апаратів для термообробки зерна” Бурдо О.Г., Зиков О.В., Безбах И.В., Саламаха В.І //тези доповідей Х міжнародноі конференції “Вдосконалення процесів та апаратів хімічних та харчових виробництв” (ІССЕ-99)-Львів-99

Приведено аналіз механіки обтікання поверхні труб зерновим шаром. Запропоновано використання отриманих результатів для проектування екологічно безпечних, енергозаощаджуючих сушарок.

13. Burdo О.G., Terziev S.G., Zykov A.V. “Optimization of the heat pipes heat and mass recoverer” //4-th Minsk International Seminar “Heat Pipes, Heat Pumps, Refrigerators” (Minsk, Belarus, 2003) p. 161-166

Приведена методика і результати оптимізації термосифонних теплоутилізаторів.

14. Механіка руху та теплообмін шару зерна з поверхнею труб. Бурдо О.Г. Саламаха В.І Гайда С. Зиков О.В.// Шоста міжнародна науково-технічна конференція “Проблеми та перспективи створення та впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової і переробної промисловості” Київ УДУХТ 2000. Тези доповідей.

Приведено аналіз механіки обтікання поверхні труб зерновим шаром та аналіз локальної тепловіддачі від поверхні труби до зернового шару.

15. Приоритетные направления энергосбережения в пищевых тепло технологиях./Захаров Н.Д., Бурдо О.Г., Зыков А.В., Милинчук С.И. //Международная научно-практическая конференция «Региональные проблемы энергосбережения в производстве и потреблении энергии» - Киев-1999-с.99-100

Запропоновано використання комп’ютерних технологій для проектування і оптимізації систем тепло утилізації