Анотація до роботи:

Северин О.А. Розробка процесу та апаратурного оснащення комбінованого геліосушіння плодової сировини з автономним енергопостачанням. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. – Харківський державний університет харчування та торгівлі Міністерства освіти і науки України, Харків, 2008.

Дисертація присвячена вирішенню завдання забезпечення автономності енергопостачання та інтенсифікації процеса геліосушіння плодової сировини на основі її рацонального комбінування з електрокінетичними методами обробки. Доведено, що підвищення ефективності геліосушіння плодової сировини в умовах організації автономного процесу може бути досягнуте за умови сполучення перетвореного геліовипромінювання, що використовується для забезпечення роботи енергопристроїв, з електрокінетичним впливом, стимулюючим протікання внутрішнього вологоперенесення.

Розроблено теоретичні моделі та визначені раціональні параметри геліосушіння та електроосмосу. Розроблено комбіновану геліосушарку з автономним енергопостачанням (КГСА). Встановлені закономірності протікання процесу комбінованого геліосушіння, оцінено економічну ефективність науково-технічних розробок та здійснено заходи з упровадження їх у виробництво.

1. Аналіз літературних джерел свідчить про те, що розробка процесу та апаратурного оснащення геліосушіння плодової сировини на основі його сполучення з перетвореним геліовипромінюванням і електрокінетичною обробкою дозволяє вирішити завдання організації роботи сушильних пунктів поблизу місць вирощування плодової сировини шляхом оснащення сушильним обладнанням з автономним енергопостачанням.

2. Запропоновано модельну систему передачі та перетворення енергії за умови комбінованого сполучення геліовипромінювання з конвективним і електро-осмотичним впливом на продукт. Вона передбачає застосування геліотехнічних інновацій, що забезпечують як пряме використання енергії геліовипромінювання, так і її перетворення для енергопостачання використовуваних енергопристроїв, що дозволяє проводити процес сушіння автономно, тобто незалежно від підключення до промислового джерела енергії.

3. Змодельовано процеси нагрівання сушильного агента в геліоколекторі від точкового джерела випромінювання, електроосмотичного зневоднювання, а також тепловий баланс за умови комбінованого впливу геліовипромінювання, конвекції та електроосмосу. Отримано залежності для визначення теплотехнічних показників роботи геліоколектора, електрокінетичного потенціалу, показника оцінки ефективності електроосмотичного вологовидалення.

4. Обгрунтовано, що суттєвого підвищення температури сушильного агента (у середньому до 40⁰С) можна досягти у разі використання геліоколектора типу «труба в трубі», виконаного із зачерненої поліетиленової плівки, з висотою каналу 0,03...0,04 м. Визначено раціональні параметри сушильного агента на виході з геліоколектора (температура – 85⁰С, швидкість – 4 м/с).

5. Для фотоелектричного перетворення геліовипромінювання в електроенергію запропоновано використовувати конструкцію ЛСК-ФП. Установлено, що для ефективної роботи максимум поглинання в ЛСК становить 0,6 мкм, що збігається з областю максимальної спектральної інтенсивності геліовипромінювання (0,55...0,85 мкм), а максимум поглинання кремнієвого полікристалічного ФП (0,67...0,84 мкм) збігається з областю люмінесценції ЛСК, що свідчить про додаткове збільшення ефективності роботи фотоелектричного перетворювача, яке досягається спектральним перерозподілом геліовипромінювання.

6. Установлено раціональні параметри електроосмотичного зневоднювання: використання джерела постійного струму з напругою 6 В, напруженість електричного поля 2 В/см, навантаження на сітчасті струмонесучі пластини 5 кг/м², товщина шару продукту – у межах 3 см. Відзначається збільшення густини струму протягом 3...5 год, що збігається з періодом високої швидкості вологовіддачі продукту.

7. Розроблена комбінована геліосушарка з автономним енергопостачанням КГСА. Визначальними особливостями апарата є розміщення над сушильною камерою світлопрозорого даху, виконаного із ЛСК, забезпечуючого у конструкції із ФП підзарядку акумуляторів, які здійснюють енергопостачання електродвигуна вентилятора, що нагнітає сушильний агент із геліоколектора в сушильну камеру, а також струмонесучих пластин для забезпечення електроосмотичного вологовидалення із продукту, розміщеного між ними. Установлено закономірності протікання процесу комбінованого геліосушіння, структурні зміни і відновлюваність висушеної продукції із плодової сировини.

8. Розроблено проектну документацію, інструкції з експлуатації та технічного обслуговуваня КГСА, а також комплекс практичних рекомендацій з організації виробництва сухофруктів з використанням розробленого апарата. Спроектовано геліосушильний пункт з виробництва сухофруктів, розміщення якого є можливим поблизу місць вирощування плодової сировини.

Під час оцінювання соціально-економічного ефекту обґрунтовано екологічні аспекти застосування КГСА з погляду використання сонячної енергії для фотоелектричного перетворення з метою енергопостачання апарата. Економічний ефект за умов використання 1 секції КГСА за рахунок скорочення енерговитрат становить 1456 грн за сезон при разовому завантаженні 15 кг і циклі сушіння 40 год.

Публікації автора:

1. Северин О. А. Використання люмінесцентних сонячних концентраторів для автономного електрозабезпечення комбінованої геліосушарки / О. А. Северин // Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України : вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства / Харк. держ. техн. ун–т сільськ. госп. – Х., 2002. – С. 334–342.

2. Михайлов В. М. Дослідження використання пасивних сонячних систем для теплопостачання сушарної установки / В. М. Михайлов, О. А. Северин // Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України: вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства / Харк. держ. техн. ун–т сільськ. госп. – Х., 2003. – Вип. 19, Т. 2. – С. 68–75. (Здобувачем експериментально досліджено властивості геліоколекторів, підтверджено доцільність їх застосування для розроблювальної геліосушарки).

3. Северин А. А. Использование солнечного излучения для фотоэлектрического преобразования / А. А. Северин // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2003. – № 6. – С. 18–21.

4. Михайлов В. М. Застосування системи концентрації сонячного випромінювання в якості конструкційного елемента геліосушарки / В. М. Михайлов, О. А. Северин // Галузеве машинобудування, будівництво : зб наук. пр. / Полт. нац. техн. ун–т ім. Ю. Кондратюка. – Полтава, 2004. – Вип. 14. – С. 120–122. (Здобувачем проведено аналіз існуючих геліосистем, покладений в основу експериментів по визначенню спектральних характеристик).

5. Михайлов В. М. Оцінка техніко-економічних показників застосування геліопристроїв для теплопостачання сушарок / В. М. Михайлов, О. А. Северин, Б. В. Ляшенко // Прогресивні техніка та технології харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі : зб. наук. пр. / Харк. держ. ун–т харч. та торг. – Х., 2006. – Вип. 1(3). – С. 168–174. (Здобувачем розроблено методику теоретичних досліджень, проведені розрахунки економічної доцільності застосування геліопристроїв).

6. Михайлов В. М. Малогабаритна енергозберігаюча сушильна установка / В. М. Михайлов, О. А. Северин // Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій / Одеська нац. акад. харч. техн. – Одеса, 2006. – Вип. 28, – Т. 2. – С. 395–396. (Здобувачем систематизовано літературні дані, проведено моніторинг існуючих геліосистем, визначено найбільш раціональні конструкції для існуючих кліматичних умов, проведені дослідно-конструкторські роботи з проектування комбінованої геліосушарки).

7. Михайлов В. М. Исследование целесообразности применения преломляющих концентраторов для фотоэлектрического преобразования солнечного излучения / В. М. Михайлов, А. А. Северин // Нетрадиційні і поновлювальні джерела енергії як альтернативні первинним джерелам енергії в регіоні: зб. наук. статей / Львівський центр наук.-техн. та економ. інф. – Львів, 2007. – С. 220–224. (Здобувачем визначені екологічні складові застосування концентраторів, досліджено їх конструкційні властивості).

8. Михайлов В. М. Устройство и принцип действия автономной конвективно-электроосмотической гелиосушилки / В. М. Михайлов, А. А. Северин // Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій : зб. наук. пр. / Одеська нац. акад. харч. техн. – Одеса, 2007. – Вип. 30. – Т. 1. – С. 217–220. (Здобувачем розраховано конструкцію та описано розроблений пристрій).

9. Пат. 59911 А Україна, МПК B01D61/56. Спосіб електроосмотичного зневоднення харчових продуктів / Северин О. А. ; заявник та патентовласник Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка. – № 2002129636 ; заявл. 03.12.2002 ; опубл. 15.09.2003, Бюл. № 9. – 1 с.

10. Пат. 59912 А Україна, МПК B01D61/56. Пристрій електроосмотичного зневоднення харчових продуктів / Северин О. А., Чумурина О. Б., Сіренко І. В. ; заявник та патентовласник Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка. – № 2002129637 ; заявл. 03.12.2002 ; опубл. 15.09.2003, Бюл. № 9. – 2 с. (Здобувачем проведено патентний пошук, висунуто ідею винаходу).

11. Пат. 61241 А Україна, МПК F03G6/06. Пристрій концентрації сонячного випромінювання / Северин О. А. ; заявник та патентовласник Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка. – № 2002108308 ; заявл. 21.10.2002 ; опубл. 17.11.2003, Бюл. № 11. – 2 с.

12. Пат. 61242 А Україна, МПК F26B3/28. Електроосмотично-конвективна геліосушарка / Северин О. А. ; заявник та патентовласник Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка. – № 2002108309 ; заявл. 21.10.2002 ; опубл. 17.11.2003, Бюл. № 11. – 2 с.

13. Михайлов В. М. Розробка конструкції комбінованої сушарки рослинної сировини / В. М. Михайлов, А. К. Северин, О. А. Северин // Проблеми техніки і технології харчових виробництв : тези Міжвуз. наук.-практ. конф., 8–9 квітня 2004 р. – Полтава, 2004. – С. 59–61. (Здобувачем проведені конструкторські роботи, сформульовано висновок).

14. Северин О. А. Електроосмотичне зневоднення рослинної сировини / О. А. Северин // Проблеми техніки і технології харчових виробництв : тези міжвуз. наук.-практ. конф., 8–9 квітня 2004 р. – Полтава, 2004. – С. 61–63.

15. Михайлов В. М. Разработка энергосберегающего способа обезвоживания пищевых продуктов и устройства для его реализации / В. М. Михайлов, Б. В. Ляшенко, А. А. Северин // Технология продуктов общественного питания : тезисы докл. Междунар. науч. конф., 23–24 декабря 2005 г. –– Саратов, 2005. – С. 94–96. (Здобувачем проведено літературний огляд, розроблено пристрій, проведені експериментальні дослідження параметрів оточуючого середовища).

16. Михайлов В. М. Конвективно-електроосмотична геліосушка та її апаратурне оформленя / В. М. Михайлов, О. А. Северин // Наука і соціальні проблеми суспільства : харчування, екологія, демографія : тези Міжнар. наук.-практ. конф., 23–24 травня 2006 р. – Х., 2006. – Ч. 1. – С. 296–298. (Здобувачем проведені конструкторські розрахунки та експериментальні дослідження).

17. Михайлов В. М. Розробка інноваційної техніки для ефективного використання геліовипромінення / В. М. Михайлов, О. А. Северин, І. В. Бабкіна // Туризм і ресторанний бізнес : сучасні тенденції та перспективи розвитку : тези Міжнар. наук.-практ. конф., 7–9 лютого 2007 р. – К., 2007. – С. 280–282. (Здобувачем досліджено техніко-економічні показники розробленої комбінованої геліосушарки).