Статті
Постійне посилання колекціїhttps://dspace.nuft.edu.ua/handle/123456789/7522
Переглянути
33 результатів
Результати пошуку
Документ Термодинамічна оцінка процесів рекуперації вторинних енергетичних ресурсів(2019) Шевченко, Олександр Юхимович; Соколенко, Анатолій Іванович; Степанець, Олег Іванович; Бут, Сергій АнатолійовичУ статті проведено теоретичне узагальнення положень щодо рекуперації енергетичних ресурсів у системах генерування вторинної пари. На прикладі варильних відділень пивзаводів показано існування протиріччя, через яке технологічний надлишок рідинної фракції, що випаровується в сусловариль- ному апараті, виникає у зв ’язку з введенням у систему промивних вод при фільтрації заторів для поглибленого вилучення екстрактивних речовин. Неможливість відмовитись від останнього процесу спричинила необхідність нейтралізації кінцевого недоліку за рахунок рекуперації енергетичного потенціалу генерованої вторинної пари. Вторинна пара, одержана в технологіях харчових, мікробіологічних і хімічних виробництв, є носієм детермінованих енергетичних потоків, які відносно простими технічними системами підлягають термодинамічним трансформаціям з переведенням до рівнів більш високих потенціалів. Переведення вхідних потоків вторинної пари до більш високих показників тиску і температури означають можливість їх використання в ролі первинного енергоносія. Вибір у бік збільшення тиску означає одночасно збільшення енерговитрат на стискання парової фракції і перепад температури на поверхні теплообміну. Останнє означає можливість застосування широкого діапазону термодинамічних параметрів. Використання ежекційного термокомпресора супроводжується взаємодією двох вхідних парових потоків у складі потоку первинного енергоджерела і потоку вторинної пари, сукупність яких приводить до утворення потоку парової суміші, що спрямовується на конденсацію. Така взаємодія супроводжується співвідношеннями матеріальних потоків обернено пропорційними показникам теплоти пароутворення. Також наведено розрахунки і числові параметри, які стосуються оцінок потенціалів теплової енергії, повернутої в систему, і енергетичних витрат на її здійснення. Наведено розрахункові залежності, що стосуються випадків механічної і термокомпресії.Документ Інтенсифікація процесів анаеробного бродіння та утилізація біологічної теплоти(2018) Соколенко, Анатолій Іванович; Шевченко, Олександр Юхимович; Максименко, Ірина Фаддеївна; Васильківський, Костянтин ВікторовичУ статті досліджено особливості перебігу та можливості інтенсифікації процесів анаеробного бродіння й утилізації їх теплових ресурсів. Мета дослідження визначена як пошук умов і реалізації апаратурного забезпечення новітніх пропозицій. Показано граничні обмеження, що стосуються осмотичних тисків розчинів С2Н5ОН і СО2, оцінено можливості обмежень їх впливів з урахуванням досвіду пивоварів у технологіях виробництва безалкогольного пива. Запропоновано заходи щодо створення локальних зон у середовищах бродильних апаратів насичених, ненасичених і перенасичених на СО2. Існування таких зон може штучно підсилюватись і використовуватись для інтенсифікації масо- і енергообміну. Запропоновано до використання розробки щодо утилізації біологічної теплоти бродіння на основі використання теплових насосів з поєднанням у паралельних технологіях бродіння і перегонки. Наведено інформацію, що стосується обмежень поєднання в одному процесі бродіння і вакуумної перегонки у зв ’язку з гідростатичними тисками. The article deals with the peculiarities of the flow and possibilities of intensification of processes of anaerobic fermentation and utilization of their thermal resources. The purpose of the study is defined as the search for conditions and the implementation of the hardware support of the latest proposals. The article shows the limitations concerning the osmotic pressures of solutions of C2N5OH and CO2, and the possibilities of limiting their effects, taking into account the experience of brewers in the technologies of production of non-alcoholic beer, are estimated. Measures for the creation of local zones in the media of saturated, unsaturated and saturated with CO2 fermentation vehicles are proposed. The existence of such zones can be artificially strengthened and used to intensify mass and energy exchanges. It is proposed to use the development of the utilization of biological heat of fermentation based on the use of heat pumps with a combination of fermentation and distillation technologies. Information is given on the limitations of the combination in one process of fermentation and vacuum distillation due to hydrostatic pressures.Документ Повітряна сушарка на основі замкнутих енергоматеріальних контурів(2019) Шевченко, Олександр Юхимович; Степанець, Олег Іванович; Бут, Сергій Анатолійович; Костюк, Володимир СтепановичСтаття стосується аналізу ізоентальпійних процесів сушіння вологих матеріалів на прикладі харчових технологій, в яких сушильним агентом є повітря. Відоме термодинамічне підґрунтя, що стосується бінарної механічної суміші сухого повітря і водяної пари, використане для аналізу перспектив створення замкнутих енергоматеріальних контурів. Їх реалізація можлива за рахунок вилучення з відпрацьованого повітря водяної пари в режимі конденсації з передаванням її теплового потенціалу термодинамічному агенту теплового насоса у випарнику останнього. Підвищення в ньому тиску і температури забезпечує повернення теплового потенціалу повітряному потоку в конденсаторі. Створення замкнутого контуру сушильного агента виключає енергетичні втрати під час ізоентальпійного процесу сушіння, які мають місце в традиційних технологіях. У таких умовах відновлення осушувальних властивостей повітряного потоку досягається конденсацією і вилученням водяної пари з подальшим відновленням температурних параметрів повітря. The article deals with the analysis of iso-enthalpy processes of drying wet materials using the example of food technology, in which the drying agent is air. A well-known thermodynamic foundation relating to a binary mechanical mixture of dry air and water vapor has been used to analyze the prospects for creating closed energy circuits. Their realization is possible due to the removal from the exhaust air of steam in condensation mode with the transfer of its thermal potential to the thermodynamic agent of the heat pump in the evaporator of the latter. The increase in pressure and temperature ensures the return of the heat potential to the air flow in the condenser. Creating a closed loop drying agent eliminates energy losses during the iso-enthalpy drying process that take place in traditional technologies. In such conditions, the restoration of the drying properties of the air stream is achieved by condensation and extraction of water vapor, followed by the restoration of the temperature parameters of the air.Документ Перехідні процеси в бродильних технологіях(2019) Соколенко, Анатолій Іванович; Шевченко, Олександр Юхимович; Літвинчук (Воронцова), Світлана ІванівнаУ статті проведено аналіз сукупності перехідних процесів, характерних для технологій анаеробного зброджування цукровмісних середовищ, енергоматеріальних трансформацій і пошуків взаємозв ’язків між параметрами, що характеризуютъ названу сукупність. За відомого обмежувального фактора на кінцевому етапі бродіння — осмотичного тиску розчинених речовин — виконано оцінку можливостей інтенсифікації масообмінних процесів на основі використання внутрішніх енергетичних факторів газорідинних середовищ. Основним чинником гідродинамічного стану визначено газоутримувальну здатність, запропоновано відповідні математичні формалізації. На основі законів Гей-Люссака, Архімеда, третього закону Ньютона вперше запропоновано перехід від оцінки газоутримувальної здатності до оцінки енергетичного потенціалу циркуляційних контурів. Пошуки можливостей обмеження осмотичних тисків підтвердили доцільність використання докритичних режимів бродіння за рахунок балансів кількісних показників тиску С2Н5ОН і синхронного вилучення його зі зброджуваного середовища. Одержані математичні залежності підтвердили можливість інтенсивного впливу на газоутримувальну здатність і гідродинамічні режими змінними тисками в газових об’ємах. Наслідком останніх є регульовані впливи на показник концентрації розчиненої газової фази, з якою пов'язують опір масопередачі на межі поділу поверхонь контактування дріжджових клітин з рідинною фазою. The materials of the article are concerned with the analysis of the set of transients present in the technologies of anaerobic digestion of sugar-containing media, energy-material transformations and the search for relationships between the parameters that characterize the named set. With the known limiting factor at the final stage of fermentation — the osmotic pressure of solutes - an assessment was made regarding the possibilities of intensification of mass transfer processes based on the use of internal energy factors of gas-liquid media. The main factor of the hydrodynamic state is the gas-holding capacity, the corresponding mathematical formalizations are proposed. On the basis of the laws of GayLussac, Archimedes, Newton's third law, the transition from the estimation of the gas-holding capacity to the estimation of the energy potential of the circulating circuits was first proposed. The search for the possibility of limiting the osmotic pressure has led to proposals for the use of subcritical fermentation modes due to the balance of quantitative indices of pressure С2Н5ОН and the simultaneous extraction of it from the fermented medium. The obtained mathematical dependences imply the possibility of intensive influence on the gas-holding capacity and hydrodynamic modes by variable pressures in gas volumes. The consequence of the latter is the regulated effects on the dissolved gas phase concentration indicator, which is associated with the mass transfer resistance at the interface between the yeast cells and the liquid phase.Документ Анаеробне бродіння в екстремальних режимах(2018) Соколенко, Анатолій Іванович; Шевченко, Олександр Юхимович; Степанець, Олег Іванович; Вінніченко, ІннаУ статті наведені результати феноменологічних досліджень і їх експериментальної перевірки щодо можливостей розширення діапазонів у концентраціях синтезованого спирту за анаеробних процесів зброджування цукро- вмісних середовищ. Теоретичні узагальнення здійснені на основі матеріального балансу у формі рівняння Гей-Люссака, що дає змогу знайти матеріальні співвідношення між кількостями збродженого цукру та синтезованих спирту й діоксиду вуглецю. На основі термодинамічних співвідношень і закону Генрі створено математичну формалізацію, за якою тиск у газовій фазі надає можливість оцінити результати бродіння і кількість та концентрацію синтезованого спирту в розчині. До числа факторів, що лімітують останню, відносяться осмотичні тиски розчинів С2Н5ОН і СО2, однак діоксид вуглецю за умови насичення ним рідинної фази додатково чинить фізичний опір масопередачі на межі поділу фаз між дріжджовими клітинами і рідинною фазою середовища. З метою оцінки впливу останнього на динаміку бродіння і кінцевий результат у накопиченнях синтезованого спирту реалізовано експериментальну перевірку, в якій виключається наявність СО2 за початкових умов з критичною концентрацією спирту близько 12%об. Концентрація цукру в середовищі була розрахована з урахуванням можливості додаткового синтезу спирту в кількості 2%об. Дріжджова культура задавалася в середовище на основі розводки його рідинної фази. Експериментальна перевірка підтвердила підвищення тиску в газовій фазі до розрахункового рівня і, відповідно, гіпотезу про негативні впливи розчиненого СО2.Документ Динамічні параметри процесів анаеробного бродіння(2018) Соколенко, Анатолій Іванович; Шевченко, Олександр Юхимович; Максименко, Ірина Фаддеївна; Степанець, Олег ІвановичУ статті наведено результати досліджень впливів співвідношень геометричних параметрів рідинної і газової фаз на динаміку параметрів анаеробного бродіння, що дає змогу оцінювати перспективи використання внутрішніх енергетичних ресурсів, удосконалення і створення нових технологій. У дослідженні використовувалися феноменологічні узагальнення теоретичних положень, що відповідають законам Архімеда, Генрі, Паскаля і принципу суперпозиції для визначення рушійних факторів і факторів опору в процесах сатурації та десатурації культуральних середовищ. На основі матеріального балансу доведена можливість оцінки співвідношень двох матеріальних потоків синтезованого в процесах анаеробного бродіння СО2. Перший з них стосується розчиненого в рідинній фазі діоксиду вуглецю, а другий формується в герметизованому надрідинному об’ємі. Взаємозв’язок між тиском газової фази в надрідинному об’ємі і кількістю розчиненого СО2 відповідає закону Генрі, якому також відповідає розчинність, пов’язана з гідростатичним тиском. Показано математичні формалізації у відображенні тисків та впливів на них співвідношень геометричних параметрів, результати розрахунків і їхні графічні інтерпретації, які підтверджують можливість перерозподілу між вказаними потоками СО2. Останнє є підґрунтям створення енергетичного потенціалу розчиненого СО2 в рідинній фазі й одночасного обмеження енергетичного потенціалу в газовій фазі надрідинного об’єму. Запропоновані математичні моделі, пов’язані з динамікою зменшення концентрацій розчинених цукрів, стосуються самопливних процесів бродіння і дають змогу перейти до оцінок енергетичних потенціалів циркуляційних контурів. Енергетичний потенціал останніх у формі тисків СО2 пропонується використовувати в режимах десатурації з подальшимм переведенням рідинної фази в ненасичений стан за рахунок примусового збільшення тиску в газовій фазі для активації процесів бродіння зі зменшенням опору масопередачі на границі поділу поверхонь дріжджових клітин і рідинної фази. The article presents the results of investigations of the influence of the relations of geometric parameters of the liquid and gas phases on the dynamics of parameters of anaerobic fermentation. It allows to assess the prospects of using internal energy resources, improving and creating new technologies. Phenomenological generalizations of theoretical positions that are in accordance with the laws of Archimedes, Henry, Pascal and the principle of superposition were used in the study for determining the motive factors and factors of resistance in the processes of saturation and desaturation of culture media. On the basis of the material balance, the possibility of evaluating the relations of the two material flows of CO2 synthesized in the process of anaerobic fermentation is shown. The first one relates to the dissolved carbon dioxide in the liquid phase, and the second one is formed in a sealed, ingenious volume. The relationship between the pressure of the gas phase in the ingenious volume and the amount of dissolved CO2 corresponds to Henry’s law, as well as the solubility associated with hydrostatic pressure. The mathematical formalisations in the reflection of the pressures and influences on them of the relations of geometric parameters, the results of calculations and their graphical interpretations, from which there is a noticeable and important possibility of redistribution between the specified flows of CO2 are shown. The latter is the basis for creating the energy potential of dissolved CO2 in the liquid phase and simultaneously limiting the energy potential in the gas phase of the ingenious volume. The proposed mathematical models, related to the dynamics of reducing the concentrations of dissolved sugars relate to self-priming fermentation processes and allow us to move to estimating the energy potentials of circulatory circuits. It is shown that the energy potential of the latter in the form of CO2 pressures is proposed to be used in desaturation modes with the subsequent transfer of the liquid phase to the unsaturated state due to the forced increase of pressure in the gas phase to activate fermentation processes with a decrease in the mass transfer resistance at the interface between the surfaces of the yeast cells and the liquid phase.Документ Енергетичні потенціали газорідинних середовищ(2018) Соколенко, Анатолій Іванович; Шевченко, Олександр Юхимович; Білик, Олена Анатоліївна; Мироненко, Світлана МихайлівнаУ статті оцінено енергетичні потенціали газорідинних середовищ, представлені сукупністю хімічної енергії розчинених цукрів в умовах процесів анаеробного бродіння, які завершуються утворенням етилового спирту і діоксиду вуглецю з виділенням вільної енергії в 230 кДж/моль зброджуваної глюкози. З останньої 169 кДж трансформується в теплову енергію, яка має відводитись із культурального середовища, а 61 кДж використовується дріжджовими клітинами. Самоплинне утворення розчиненого діоксиду вуглецю з поддальшим синтезом диспергованої газової фази призводить до започаткування циркуляційних контурів газорідинної суміші, підсилених впливами теплових циркуляційних контурів. Наявність і безперервне оновлення диспергованої газової фази вказує на наявність потенціалу утворення міжфазної поверхні, а наявність газоутримувальної здатності системи означає певний рівень потенціальної енергії набухлого газорідинного середовища. За аеробного бродіння газоутримувальна здатність визначається сукупністю двох джерел, а саме: за рахунок примусового введення в середовище диспергованої маси повітря та синтезованого в середовищі діоксиду вуглецю. Таким чином, внутрішні мікробіологічні перетворення призводять до утворення потоків теплової енергії, матеріальних потоків С2Н5ОН та СО2, кінетичної енергії циркуляційних контурів, потенціальної енергії розчиненого діоксиду вуглецю і набухлого середовища. Окрім того, під впливом гідростатичного тиску утворюється градієнт по рівню насичення рідинної фази на СО2, який завершується додатковим рушійним фактором циркуляційних контурів. Показано фізичне підґрунтя потенціалів розчинених газів у формі проявів присутності гравітаційного поля і закону Генрі. Запропоновано математичні формалізації в оцінках енергетичних потенціалів розчинених газів і можливості інтенсифікації масообмінних процесів за рахунок їх вивільнення в пульсаційних режимах. The article concerns to the estimation of energy potentials of gas-liquid media. Such potentials are represented by the aggregate of the chemical energy of dissolved sugars in the conditions of anaerobic fermentation processes, which are culminated with the formation of ethyl alcohol and carbon dioxide with the release of free energy in 230 kJ/mole of fermented glucose. From the last 169 kJ it is transformed into heat energy, which should be removed from the culture medium, and 61 kJ is used by yeast cells. The self-propelled formation of dissolved carbon dioxide with the subsequent synthesis of the dispersed gas phase leads to the initiation of the circulating circuits of the gas-liquid mixture amplified by the effects of thermal circulation circuits. The presence and continuous renewal of the dispersed gas phase indicates the presence of the potential for the formation of the phase- surface, and the presence of the gas-retaining ability of the system means a certain level of potential energy of a swollen gas-liquid medium. For anaerobic fermentation, the gas-holding ability is determined by a combination of two sources, namely the forced introduction the dispersed mass of air into the medium and synthesized carbon dioxide in a medium. Thus, internal microbiological transformations lead to the formation of flows of thermal energy, material flows of C2N5OH and CO2, the kinetic energy of circulating circuits, the potential energy of dissolved carbon dioxide and swollen media. In addition, under the influence of hydrostatic pressure, a gradient of saturation level of the liquid phase on СО2 is formed, which completes by the additional driving factor of the circulating circuits. The physical basis of the potentials of dissolved gases in the form of manifestations of the presence of a gravitational field and Henry’s law is shown, mathematical formalizations are proposed in the estimations of the energy potentials of soluble gases and the possibilities of intensification of mass transfer processes due to their release in ripple regimes.Документ Динаміка перехідних процесів у системах анаеробного бродіння(2017) Шевченко, Олександр Юхимович; Соколенко, Анатолій Іванович; Степанець, Олег Іванович; Бойко, Олексій Олегович; Вінніченко, ІннаУ статті викладено результати феноменологічного аналізу перебігу сукупності процесів в умовах анаеробного бродіння, розглянуто відмінності, що супроводжують їх у пивоварінні і спиртовій галузях. Виконано оцінку енергетичних потенціалів, запропоновано рекомендації щодо їх використання. Вперше сформульовано положення про формування потенціалу газорідинного середовища, що виникає в результаті синтезу СО2 і утворення диспергованої газової фази, а також вказано на існування висотного градієнта по насиченню рідинної фази на СО2 за рахунок гідростатичного тиску. Наведено відповідні розрахункові дані. The article presents the results of the phenomenological analysis of the flow of aggregate processes under conditions of anaerobic fermentation, examines the differences that accompany them in the brewing and alcohol industries. The estimation of energy potentials is carried out, recommendations of their use are offered. Firstly,it is formulated the position on the formation of the gas-liquid medium formed as a result of synthesis of CO2 and the formation of a dispersed gas phase. It is indicated on the existence of the high-altitude gradient for saturation of the liquid phase on СО2 because of the expense of hydrostatic pressure. The estimated data are also provided.Документ Інтенсифікація масопередачі в газорідинних системах(2020) Соколенко, Анатолій Іванович; Шевченко, Олександр Юхимович; Костюк, Володимир Степанович; Літвинчук (Воронцова), Світлана ІванівнаСтаття стосується матеріалів, пов ’язаних з вирішенням задач інтенсифікації масопередачі в газорідинних середовищах на прикладі системи з повітряною аерацією рідинних фаз. В оцінках систем і співвідношень їх параметрів ураховані особливості перехідних процесів відповідно до принципів Ле Шательє та найбільш імовірного стану. Набір факторів впливу на інтенсифікацію масопередачі включає рушійні сили та сили опору, які представлені на рівнях макро- і мікрофізичних процесів. До макропроцесів віднесено формування дискретної газової фази і сукупності газових масивів, тобто йдеться про поняття газоутримувальноїздатності середовища. Згідно із законом Архімеда газоутримувальна здатність визначена як рушійний фактор у створенні об ’ємного напруженого стану й енергетичного потенціалу циркуляційних контурів. Аналіз сполучень параметрів у складі критеріїв гідродинамічної подібності Рейнольдса, Фруда та Ейлера визначив перелік сил тяжіння, інерції, тертя і тиску. Оцінка можливостей їх використання як регулятивних факторів дає змогу стверджувати, що найбільш імовірним фактором є сила інерції, яка є відгуком на змінні кінематичні параметри в русі газорідинних потоків. Встановлені співвідношення між силовими показниками і газоутримувальною здатністю середовища показують можливості генерування сил інерції. Існуючий фізичний з в ’язок між гідростатичними тисками і силовими проявами на рівні закону Архімеда в сукупності з третім законом Ньютона підтвердив перспективи використання пульсаційних та інших впливів у формі лінійних або відцентрових сил інерції. Наведені узагальнення і формалізації доповнені прикладами можливостей їх застосувань у прикладних розробках. The article concerns materials related to solving problems of mass transfer intensification in gas-liquid media on the example of a system with air aeration of liquid phases. The estimates of systems and the ratios of their parameters take into account the peculiarities of transients in accordance with the principles of Le Chatelier and the most probable state. The set of factors influencing the intensification of mass transmission includes driving forces and resistance forces, which are represented at the levels of macro- and microphysical processes. Macroprocesses include the formation of a discrete gas phase and a set of gas arrays that lead to the concept of gas holding capacity of the medium. Taking into account Archimedes’ law, the gas holding capacity is defined as a driving factor in creating the volumetric stress state and energy potential of the circulation circuits. The analysis of combinations of parameters as a part of criteria of hydrodynamic similarity of Reynolds, Frood and Euler has led to the list of forces: gravity, inertia, friction and pressure. The assessment of the possibilities of their use as regulatory factors led to the conclusion that the most probable factor is the force of inertia, because it is a response to variable kinematics parameters in the movement of gas-liquid flows. The established relations between force indicators and gas holding capacity of the environment show possibilities of generation of forces of inertia. The existing physical connection between hydrostatic pressures and force manifestations at the level of Archimedes’ law in conjunction with Newton’'s third law led to the confirmation of the prospects of using pulsating and other influences in the form of linear or centrifugal forces of inertia. The given generalizations and formalizations are supplemented by examples of possibilities of their applications in applied developments.Документ Експериментальні дослідження процесів десорбції спирту з водних розчинів(2018) Соколенко, Анатолій Іванович; Шевченко, Олександр Юхимович; Степанець, Олег ІвановичУ статті викладено результати узагальнення і вивчення досвіду оцінки причин і рівнів впливів фізико-хімічних факторів у з в ’язку з обмеженнями концентрацій синтезованого спирту в умовах анаеробного зброджування цукровмісних середовищ. До числа останніх віднесено сумарні осмотичні тиски розчинених С2Н5ОН і СО2, а також насиченість рідинної фракції середовищ діоксидом вуглецю. Показано, що останнє приводить до різкого підвищення опору масопередачі на межі поділу фракцій між дріжджовими клітинами і середовищем. Порівняння цих двох факторів приводить до висновку про те, що осмотичні тиски СО2 обмежуються розчинністю його газової фракції у співвідношенні 1:8 зі спиртом, тому пропонуються до використання технології, за яких концентрації С2Н5ОН доцільно використовувати на докритичних рівнях в межах до 6%об. Оцінюються можливості таких обмежень за рахунок суміщення бродіння і перегонки під вакуумом, або за рахунок відбирання спирту активованим потоком СО2 з використанням спиртовловлювачів, або продуванням середовища інертним газом з влаштуванням примусової циркуляції і конденсації парових фракцій.