Учебное пособие 1992

Математическое моделирование и проведение необходимых расчетов для определения основных характеристик проведения процесса.

Лабораторные и экспериментальные исследования выбранного объекта и процесса его вакуум-сублимационной сушки. Отработка режимов работы. Проведение дополнительных экспериментальных исследований, корректировка. Сопоставление результатов эксперимента с результатами расчетов и математического моделирования

Оценка возможности создания конкурентоспособной продукции и услуг, подготовка рабочего проекта установки, создание опытно-промышленной установки для реализации способа вакуумсублимационной сушки термолабильных пищевых сред.

УДК 544.527.23

РАЗРАБОТКА ТЕПЛО-МАССООБМЕННОГО АППАРАТА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ КИЗЕЛЬГУРА

М.О.Жигулина, Д.М.Визир, А.В.Бородкина, С.В.Шахов Воронежский технический университет инженерных технологий

E-mail: s_shahov@mail.ru

Пивоваренное производство - одно из наиболее востребованных на современном рынке. Однако, производство пива сложный и довольно дорогостоящий и затратный технологический процесс. Поэтому для снижения одной из статей затрат а именно возвращения в производство вместо утилизации кизельгура направлен данный проект.

Целью работы является разработка тепло-массобменного аппарата для регенерации кизельгура, что позволит значительно сократить материальные затраты не менее чем на 40-60 %.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

-создание экспериментальной установки тепло-массобменного аппарата для регенерации кизельгура;

-изучение основных кинетических закономерностей процесса регенерации кизельгура и выявление рациональной области режимных параметров, обеспечивающих получение готовой продукции высокого качества при эффективном использовании материальных и

131

энергетических ресурсов;

-разработка математической модели оптимального функционирования тепло-массобменного аппарата для регенерации кизельгура.

-создание системы автоматического управления тепломассобменного аппарата для регенерации кизельгура.

-создание комплекта чертежей промышленной установки.

В результате патентного поиска было выяснено, что патентная информация о регенерации кизельгура отсутствует

На днный момент проведен анализ современного состояния теоретических и практических основ обезвоживания пищевых сред, возможных направлений интенсификации технологии и создания высокоэффективного оборудования для процесса регенерации кизельгура.

С целью обеспечения процесса регенерации кизельгура предложена оригинальная схема установки (рисунок).

Планируется выполнить следующие этапы работы (на 2 года).

Выбор и обоснование способа интенсификации процесса регенерации кизельгура.

Математическое моделирование и проведение необходимых расчетов для определения основных характеристик проведения процесса.

Лабораторные и экспериментальные исследования выбранного объекта и процесса его регенерации. Проведение дополнительных экспериментальных исследований, корректировка. Сопоставление результатов эксперимента с результатами расчетов и математического моделирования.

Создание системы автоматического управления регенерации кизельгура.

Оценка возможности создания конкурентоспособной продукции и услуг, подготовка рабочего проекта установки, создание опытно-

промышленной установки для реализации способа регенерации кизельгура.

132

По результатам первого года финансирования планируется выполнить анализ материалов, относящихся к разрабатываемой теме, сформулировать возможные направления решения поставленных задач, проведение необходимых расчетов и математического моделирования, провести лабораторные и экспериментальные исследования.

По результатам второго года финансирования планируется выполнить оценку возможности создания конкурентоспособной продукции и услуг, подготовить рабочий проект установки, создать опытно-промышленную установку для реализации способа регенерации кизельгура.

Предполагается защитить патентами на изобретение два технических решения на устройства и одно на способ автоматического управления.

УДК 621.548

ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА

Е.И.Киркаленко Воронежский государственный технический университет

E-mail: kirkalenko@mail.ru

Современная ветроэнергетика, основанная на использовании традиционных электрических машин, в своѐм развитии зашла в экономический тупик. Это обусловлено действием нескольких факторов.

Во-первых, рост единичных мощностей приводит к увеличению диаметра ветроколѐс и соответственно — уменьшению угловой скорости, что ведѐт к обусловленному использованием редуктора усложнению установки и удорожанию башни.

Во-вторых, любые модификации ветроприѐмников, в том числе использующие крыльчатые движители с вертикальной осью вращения, не увеличивают кардинальным образом соотношение «эффективность - цена», а, наоборот, ведут к уменьшению этого соотношения за счѐт необходимости затрат на такие модификации.

В сфере ветроэнергетики в России в настоящее время

133

существует ряд серьезных проблем, сдерживающих развитие данного направления, одной из которых является низкая скорость ветра в среднем на территории и отсутствие технических решений, позволяющих работать ветрогенераторам в номинальном режиме в данных условиях.

Предлагаемый ветроэлектрогенератор позволяет получить стабильные эксплуатационные характеристики. В нѐм выработка напряжений происходит при ветрах любой интенсивности, поскольку четыре быстроходных колеса работают на одну нагрузку поочерѐдно, что обуславливает уменьшение момента трогания при сохранении всех основных показателей.

Особенностью данного агрегата является высокая технологичность, обусловленная применением колѐс велосипедного тина, что позволяет в одном четырѐхколѐсном модуле получать до 100 Ватт мощности. При этом относительно малый диаметр колѐс делает возможным работу при слабых ветрах.

Таким образом, за счѐт исполнения магнитопроводов в виде двух пространственно расположенных Ш-образных пластин, удалось ввести в магнитное взаимодействие не только пару горизонтально установленных ветроколѐс, но и пару вертикально установленных ветроколѐс, что, в свою очередь, позволило практически вдвое увеличить производительность.

Кроме того, характерной особенностью данного ветроэлектрогенератора является его высокая технологичность, обусловленная применением стандартных широко распространѐнных Ш-образных элементов, выпускаемых электротехническими заводами в массовом количестве при относительно невысокой себестоимости.

Имеюшиеся серийные образцы ветроэлектрогенераторов имеют в своем составе мультипликаторы, что ухудшает их массогабаритные показатели, а имеющиеся образцы безредукторных генераторов начинают работать со сравнительно высоких скоростей ветра (порядка 5-6 м/с), что обуславливает их малую производительность. Целью проекта является создание работоспособного полномасштабного макета системы, совмещающей приемлемые массогабаритные показатели с возможностью работы при малых скоростях ветра (2-3 м/с).

Для достижения поставленной цели необходимо решить

134

следующие задачи:

1.Произвести электромеханический расчет одного генераторного модуля и отработка его конструкции.

2.Осуществить комплексирование системы, заключающееся с одной стороны в объединение четырех модулей, работающих на один статор, а с другой стороны в разработке системы управления, обладающей высокими адаптационными характеристиками.

3.Осуществить комплексные испытания разработанной системы.

Методика исследований основана на методах теории управления, расчетах электромеханических систем конечноэлементными методами, а также методах системного анализа.

По данной тематике в течение года была проведена работа по расчету генераторной системы одного модуля, по изучению различных видов адаптации ветроэнергетических систем к параметрам ветрового потока. Имеется научно-технический задел по одному модулю ветроэнергетической системы, которую планируется распространить на четырехмодульный вариант и осуществить доработку системы управления:

1.Патент РФ «Ветроэлектрогенератор сегментного типа», заявка № 2007127750 от 19.07.2007.

2.Статья «К определению совместных изгибнокрутильных колебаний лопасти ветроколеса». Журнал «Электротехнические комплексы и системы» №2, 2009г.

3.Статья «Разработка системы управления автономным электроснабжением».

4.Статья «Сегментные многороторные электромеханические системы».

135

УДК 631.363

СОЗДАНИЕ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГИДРОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

А.В.Новиков Рыбинская государственная авиационная технологическая акаде-

мия имени П.А. Соловьева

E-mail: novikoff_av@mail.ru

Ни для кого не секрет, что по причине технической отсталости отечественных производителей российский потребитель приобретает импортную продукцию. Но создать конкуренцию иностранному производителю возможно, и для этого нужно производить принципиально новую продукцию.

Мой проект обладает значительным техническим потенциалом. Исследования в области пульсирующих процессов проводились в МАИ совместно с моторосторительной компанией Салют, а также на НПО Сатурн. Их результаты доказывают, что возможно значительное увеличение тяги за счет присоединенной массы, в нашем случае - воды. В настоящее время наиболее распространенными являются двигатели внутреннего сгорания. Однако пульсирующие гидрореактивные двигатели (ПуГРД) имеют ряд преимуществ по сравнению с ними. А именно:

1.простота конструкции,

2.низкие производственные затраты,

3.незначительные потери энергии на трении,

4.большая термодинамическая эффективность.

Нашей проектной группой будет создан двигатель мощностью 30 л.с. т.к. он сам по себе является коммерчески привлекательным, в качестве двигателя малоразмерных скоростных судов. Но важнее то, что будет заложена основа для создания более мощных пульсирующих силовых установок. А сам принцип ПуГРД может быть использован в различных областях народного хозяйства.

И так целью моего проекта является создание ПуГРД и подготовка его внедрения в промышленное производство.

На рисунке представлена схема разрабатываемого двигателя. В данном ПуГРД применена конструкция с самовращаю-

136

щимся ротором с цилиндрическими рабочими полостями.

Почему я считаю, что наш двигатель будет коммерчески привлекательным. Для ответа на этот вопрос я проанализировал рынок лодочных моторов в России. Анализ объема продаж лодочных моторов помогли мне оценить емкость рынка и основных его игроков. Далее я выделил наиболее популярные модели 4хтактных моторов, чтобы сравнить эксплуатационные характеристики.

Наш двигатель более легкий и обладает меньшим расходом топлива, причем более дешевого, что позволяет существенно экономить при интенсивном использовании двигателя.

Помимо перечисленных, к конкурентным преимуществам можно отнести – сниженный уровень шума т.к. процессы протекают в воде, меньший уровень выбросов вредных веществ в окружающую среду т.к. отсутствует масляная смазка, увеличенный ресурс за счет малого количества элементов трения. Все эти преимущества реализуются при меньшей цене двигателя, в том числе за счет использования более дешевых материалов. Создаваемый двигатель по предварительной оценке превосходит лидеров рынка, что позволяет сделать оптимистичный прогноз, относительно его конкурентоспособности на мировом рынке.

Схема пульсирующего гидрореактивного двигателя

Я составил план работ и рассчитал временные и финансовые затраты. При достаточном финансировании проект будет реализован в течение 4 лет.

В результате будет создан опытно-промышленный образец пульсирующего гидрореактивного двигателя и подготовлен его запуск в серийное производство.

137

Интерес к данной разработке уже подтвердило одно из промышленных предприятий Ярославской области (ОАО Русская механика).

Данная тема привлекла свое внимание в проекте «Национальная научно-техническая конференция», где была признана победителем по направлению «Судостроительная промышленность России»

УДК 631.362

ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ СЕМЯН И ТОВАРНОГО ЗЕРНА ПРИ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКЕ

Н.Н.Сорокин Воронежский государственный аграрный университет им. Импе-

ратора Петра I

E-mail: Kolyushok48@mail.ru

Достижение высоких результатов в призводстве зерновых культур без использования высококачественных семян не представляется возможным. Низкая урожайность зерновых культур в России (16…17 ц/га) зависит от многих факторов, но главной причиной можно назвать низкое качество семян. По данным Госсеминспекции в России высевают не более 20% высококачественных семян. Из-за этого ежегодно недополучают до 19 млн. т. зерна. Зерно-это живая субстанция и травмированное или засоренное зерно уже через 10 дней, в силу естественных биофизических процессов начинает терять свою питательную ценность, превращается из продовольственного в фуражное, теряет качество и рыночную стоимость. Именно поэтому, фракционирование зернового вороха необходимо проводить на самой ранней стадии его послеуборочной обработки, выделяя при этом в фуражную фракцию большую часть повреждѐнного и биологически неполноценного зерна, а также мелкие засорители, которые являются благоприятной средой для обитания и размножения микроорганизмов, поражающих семена и ухудшающих их посевные качества.

Целью данной работы является разработка метода экспрессконтроля качества семян, снижение травмирования семян при послеуборочной обработке и выявление наилучших режимов фракци-

138

онирования зернового вороха при послеуборочной обработке. Задача: получение семенного и товарного материала, соответствующего требованиям ГОСТа.

В процессе исследования изучали влияние дробления (Д), приведенного травмирования (Тпр) и массы тысячи семян (М) на их посевные качества (лабораторную всхожесть) и товарные качества зерна (содержание клейковины и стекловидность).

Анализ результатов исследований позволяет определить при каком уровне травмирования, дробления и при какой массе тысячи семян необходимо разделять ворох на семенную, товарную и фуражную фракции. Было установлено, что с увеличением уровня травмирования снижаются не только посевные (рис. 1), но и товарные качества зерна (рис. 2).

Современное приборное обеспечение не позволяет определять уровень травмирования, поэтому было установлено, что для контроля качества зерна достаточно определять дробление зерновок, так как между дроблением и уровнем травмирования существует функциональная зависимость, о чем говорит достаточно высокий коэффициент корреляции R=0,98.

Эти данные могут быть использованы для практического применения сельхозпроизводителями, а также для создания служб по контролю качества семян и товарного зерна с разработкой рекомендаций, методических указаний, диаграмм и соответствующих таблиц для определенных культур, сортов и т. д.

Современные рыночные условия развития сельского хозяйства требуют от заготовительных элеваторов оптимизации процесса приемки и распределения зерна внутри предприятия, минимиза-

139

ции возможных потерь, связанных с простоем машин и вагонов, а также приемкой некачественной продукции. При использовании классических трудоемких и длительных методов анализа, контроль входного потока зернового сырья на элеваторах и хлебоприемных предприятиях превращается в труднореализуемую задачу. Для предприятий необходимы методы экспресс-контроля, основанные на современных и быстрых методах анализа

УДК 614.842.4

МИКРОЭЛЕКТРОННЫЙ ИНДИКАТОР УТЕЧЕК ВЗРЫВООПАСНЫХ ГАЗОВ В АВТОМОБИЛЯХ

Н.Н.Кошелева, К.Н.Багнюков Воронежский государственный технический университет

E-mail: venomeye@rambler.ru

Массовое производство автомобилей, работающих на сжиженных газах, а так же переход на водородное топливо как экологически чистый вид топлива в недалеком будущем, остро нуждается в средствах, позволяющих получить информацию о наличии газов, попадающих в салон автомобиля. Во время эксплуатации автомобиля пропан, бутан, водород могут накапливаться в топливоподающей аппаратуре, выпускном тракте автомобиля, на открытых поверхностях деталей. Выделение таких газов может происходить при заправке автомобиля, сливе конденсата из редуктора, во время работы двигателя. Попадание сжиженного газа в салон автомобиля может превысить предельно – допустимую взрывоопасную концентрацию, а так же может вызывать ухудшение состояния человека. Поэтому подобные устройства индикации утечек газа должны обеспечивать воспроизводимую реакцию на определенные компоненты среды, обладать высокой надежностью и воспроизводимостью результатов.

Целью работы является разработка микроэлектронного индикатора утечек взрывоопасных газов в автомобилях.

Решаемые задачи, необходимые для достижения цели следующие: выбор удобного и простого в эксплуатации интерфейса индикатора газов, встраиваемого в панель автомобиля; исследование

140