Анализ эффективности рециркуляционной сушилки зерна с тепловым насосом

Наведено результати термодинамічного аналізу традиційних і теплонасосних конвеєрних установок конвективного сушіння зерна. Метою роботи є аналіз впливу рециркуляції на енергетичну ефективність традиційної і теплонасосної сушарок зерна. Розроблена математична модель вказує на енергетичну перевагу теплонасної сушарки над традиційною. Метою розробки моделі є отримання виразів для визначення коефіцієнта використання енергії для двох типів сушарок. Моделювання процесів проводиться для першого періоду сушіння з постійною інтенсивністю видалення вологи із зерна. Розрахунки здійснені для зерна пшениці. Показано вплив рециркуляції на підвищення ефективності роботи сушильних систем. Зроблені висновки щодо ефективності роботи конвеєрних теплонасосних сушарок, а також отримано кількісні характеристики коефіцієнта використання зовнішньої енергії на випаровування вологи. Показано значне підвищення енергетичної ефективності роботи сушарок при використанні як джерела теплоти теплового насоса, ефективність якого істотно зростає при зниженні технологічної температури сушіння.The results of the thermodynamic analysis of conventional and heat pump conveyer convective drying of grain are shown in this article. The purpose of this work is to analyze the impact of recirculation on the energy efficiency of traditional and heat pump grain dryers. The mathematical model should also shows energy advantage of heat pump dryers in relation to traditional. Modeling of processes is performed for the first period of drying at a constant rate of moisture removal from the grain. The calculations were made for wheat grain. The influence of recirculation on the increasing of the drying systems efficiency has been showed. The conclusions considering the effectiveness of the conveyer heat pump dryers, as well as the quantitative characteristics of utilization rates of external energy for evaporation have been made. A significant increase of energy efficiency of dryer using the heat pump as a heat source was shown. The efficiency of the heat pump increases significantly with decreasing drying process temperature.Приведены результаты термодинамического анализа традиционных и теплонасосных конвейерных установок конвективной сушки зерна. Целью работы является анализ влияния рециркуляции на энергетическую эффективность традиционной и теплонасосной сушилок зерна. Математическая модель показывает на энергетическое преимущество теплонасосной сушилки относительно традиционной. Моделирование процессов проводится для первого периода сушки с постоянной интенсивностью удаления влаги из зерна. Показано влияние организации рециркуляции на повышение эффективности работы сушильных систем. Сделаны выводы об эффективности работы конвейерных теплонасосных сушилок, а также получены количественные характеристики коэффициента использования внешней энергии на испарение влаги. Показано значительное увеличение энергетической эффективности работы сушилок при использовании в качестве источника теплоты теплового насоса, эффективность работы которого значительно увеличивается при понижении технологической температуры сушки

Multiple scattering effect on luminescence of the dyed polymer matrix

The luminescence properties of the Rodamine 6G in strongly scattering matrix in dependence of the medium parameters were examined. The luminescence spectrum of this object was found to be dependent on the scattering particle concentration, particle material and sample thickness. It was shown that the main reason of the dependencies is an enhanced reabsorption of luminescence radiation in the light scattering sample caused by manifold light scattering

Термодинамическая эффективность теплонасосной конвейерной сушилки с утилизацией теплоты высушенного зерна

Наведено математичну модель та результати термодинамічного аналізу теплонасосної рециркуляційної конвеєрної сушарки з утилізацією теплоти висушеного зерна. Метою роботи являється аналіз якісного впливу модуля утилізації теплоти висушеного зерна на енергетичну ефективність теплонасосної сушарки зерна та розробка математичної моделі для розрахунку коефіцієнту використання енергії. Результати чисельного розрахунку по сформульованій математичній моделі вказують на енергетичну перевагу теплонасосної сушарки з модулем утилізації теплоти. Моделювання процесів проводиться для першого періоду сушіння з постійною інтенсивністю видалення вологи з зерна пшениці. Зроблені висновки щодо ефективності використання модуля утилізації теплоти висушеного зерна, а також отримані кількісні характеристики коефіцієнту використання зовнішньої енергії на випаровування вологи.The mathematical model and results of thermodynamic analysis of heat pump recirculation conveyor dryer with heat recovery dried grain are presented in the article. The aim: analyze the effect of the heat recovery module dried grain on the energy efficiency of the heat pump grain dryers, the elaboration of mathematical model of calculating energy usage. Results of numerical calculations by the formulated mathematical model indicate the advantage of the heat pump dryer with heat recovery unit. The first period of drying is modeled when a constant intensity remove moisture from the grain of wheat. Conclusions about the effectiveness of the use of heat recovery module dried grain. Also the quantitative characteristics of utilization of external energy to evaporate moisture.Приведена математическая модель и результаты термодинамического анализа теплонасосной рециркуляционной конвейерной сушилки с утилизацией теплоты высушенного зерна. Целью работы является анализ качественного влияния модуля утилизации теплоты высушенного зерна на энергетическую эффективность теплонасосной сушилки зерна, разработка математической модели для расчета коэффициента использования энергии. Результаты численного расчета по сформулированной математической модели указывают на энергетическое преимущество теплонасосной сушилки с модулем утилизации теплоты. Моделирование процессов проведено для первого периода сушения с постоянной интенсивностью удаления влаги из зерна пшеницы. Сделаны выводы относительно эффективности использования модуля утилизации теплоты высушенного зерна. Также получены количественные характеристики коэффициента использования внешней энергии на испарение влаги

Термодинамическая эффективность теплонасосной системы кондиционирования воздуха в закрытом плавательном бассейне в жаркий период года

Проаналізовано термодинамічну ефективність відкритої теплонасосної схеми кондиціювання повітря для критого басейну в спекотний період року залежно від параметрів роботи системи і зовнішнього повітря. Побудовано математичну модель роботи відкритої теплонасосної системи кондиціювання повітря, реалізацію якої проведено числовим методом послідовних наближень. Виявлено, що з підвищенням температури і відносної вологості зовнішнього повітря відбувається розширення температурних рамок циклу роботи теплового насоса, що призводить до погіршення умов його роботи та значного зниження холодильних коефіцієнтів теплового насоса і теплонасосної схеми. Для забезпечення заданого температурно-вологісного режиму в приміщенні басейну в умовах охолодження припливного повітря необхідне регулювання двох його потоків, що характеризуються значеннями частки повітря, що надходить до випарника, та частки повітря, що надходить до конденсатора, залежно від параметрів зовнішнього середовища. Можливості кондиціювання повітря в закритих басейнах у спекотний період року обмежені перш за все високими значеннями температури скидного повітря після конденсатора теплового насоса.The thermodynamic efficiency of the open heat pump air conditioning system for indoor swimming pool in the hot season, depending on the parameters of the system and the outside air was analyzed. A mathematical model of open heat pump air conditioning system was constructed and realized by a numerical method of successive approximations. It was revealed, that with increasing temperature and relative humidity of outdoor air temperature frames of the heat pump cycle expanded leading to deterioration of conditions of its work, and a significant reduction in the coefficient of performance of the heat pump and refrigerating efficiency of the heat pump scheme. For providing a temperature and humidity in the room in a pool of cooling the incoming air regulation of its two streams, characterized by the value share of air entering the evaporator, and a portion of the air entering the condenser, depending on the parameters of the environment. Opportunity of air conditioning indoor pools in the hot season is limited primarily by high values after the exhaust air temperature of the condenser of the heat pump.Проанализирована термодинамическая эффективность открытой теплонасосной схемы кондиционирования воздуха для крытого бассейна в жаркий период года в зависимости от параметров работы системы и наружного воздуха. Разработана математическая модель работы открытой теплонасосной системы кондиционирования воздуха, реализация которой была проведена численным методом последовательных приближений. Обнаружено, что с повышением температуры и относительной влажности наружного воздуха происходит расширение температурных рамок цикла работы теплового насоса, что приводит к ухудшению условий его работы и существенному снижению холодильных коэффициентов теплового насоса и теплонасосной схемы. Для обеспечения заданного температурно-влажностного режима в помещении бассейна в условиях охлаждения приточного воздуха необходимо регулирование двух его потоков, характеризующихся значениями доли воздуха, поступающего в испаритель, и части воздуха, поступающего в конденсатор, в зависимости от параметров внешней среды. Возможности кондиционирования воздуха в закрытых бассейнах в жаркий период года ограничены прежде всего высокими значениями температуры сбросного воздуха после конденсатора теплового насоса

Термодинамическая эффективность теплонасосных систем кондиционирования воздуха с использованием камеры смешивания в закрытом бассейне в жаркий период года

Проблематика. Видалення великої кількості вологи, що надходить у приміщення басейна внаслідок її випаровування, а також підтримка температури та вологості повітря в приміщенні басейна є основною задачею, яку повинна ефективно розв’язувати теплонасосна система обробки повітря. Мета дослідження. Мета роботи – аналіз термодинамічної ефективності теплонасосної схеми кондиціювання повітря для критого басейна в спекотний період року залежно від параметрів роботи системи і зовнішнього повітря. Схема передбачає встановлення камери змішування спочатку до, а потім після теплового насоса (ТН). Методика реалізації. Побудовано математичну модель роботи теплонасосної системи кондиціювання повітря, реалізацію якої було проведено числовим методом послідовних наближень. Результати дослідження. Схема з камерою змішування до ТН характеризується досить низькими значеннями холодильного коефіцієнта схеми, що пов’язано з досить високим тепловим навантаженням випарника ТН. Збільшення коефіцієнта рециркуляції та істотне зниження частки свіжого припливного повітря сприяє збереженню холоду в системі кондиціювання і підвищенню холодильного коефіцієнта всієї теплонасосної схеми кондиціювання. Висновки. Теплонасосна система кондиціювання басейна з рециркуляцією відпрацьованого повітря та камерою змішування після ТН у теплий або спекотний період року має найбільш високу термодинамічну ефективність як за значеннями холодильного коефіцієнта всієї схеми, так і за робочим діапазоном зміни температури та відносної вологості зовнішнього атмосферного повітря.Background. Removal of a large amount of moisture entering the premises as a result of the evaporation, and temperature and humidity maintenance in the room of the pool is the main problem, which should effectively address heat pump air handling system. Objective. Objective is the thermodynamic analysis of heat pump air conditioning scheme for the indoor pool on a hot period of the year depending on the parameters of the system and the outside air. The scheme provides for the mixing chamber mounting before, and then after the heat pump. Methods. The mathematical model of heat pump air conditioning system was built, implementation of which was conducted by numerical method of successive approximations. Results. The scheme from mixing chamber to the heat pump is characterized by relatively low values of the scheme performance coefficient, due to the relatively high heat load of the heat pump evaporator; the increase of the recycling rate and a significant decrease in the proportion of fresh supply air contributes to the preservation of cold air in the system and increases the coefficient of the entire heat pump air scheme. Conclusions. Pool heat pump air conditioning system with the recirculation of exhaust air and the mixing chamber after the heat pump in warm or hot season has the highest thermodynamic efficiency by the values of the coefficient of the whole circuit, and the working range of changes in temperature and relative humidity of the outside air.Проблематика. Удаление большого количества влаги, поступающей в помещение бассейна вследствие ее испарения, а также поддержание температуры и влажности воздуха в помещении бассейна является основной задачей, которую должна эффективно решать теплонасосная система обработки воздуха. Цель исследования. Цель работы – анализ термодинамической эффективности теплонасосной схемы кондиционирования воздуха для крытого бассейна в жаркий период года в зависимости от параметров работы системы и наружного воздуха. Схема предусматривает установление камеры смешивания сначала до, а затем после ТН. Методика реализации. Построена математическая модель работы теплонасосной системы кондиционирования воздуха, реализация которой была проведена численным методом последовательных приближений. Результаты исследования. Схема с камерой смешивания до ТН характеризуется достаточно низкими значениями холодильного коэффициента схемы, что связано с достаточно высокой тепловой нагрузкой испарителя ТН. Увеличение коэффициента рециркуляции и существенное снижение доли свежего приточного воздуха способствует сохранению холода в системе кондиционирования и повышению холодильного коэффициента всей теплонасосной схемы кондиционирования. Выводы. Теплонасосная система кондиционирования бассейна с рециркуляцией отработанного воздуха и камерой смешивания после ТН в теплый или жаркий период года имеет наиболее высокую термодинамическую эффективность как по значениям холодильного коэффициента всей схемы, так и по рабочим диапазонам изменения температуры и относительной влажности наружного атмосферного воздуха

Оптимальные условия работы вертикальных грунтовых теплообменников для теплонасосных систем теплоснабжения

В статті викладена методика визначення оптимальних умов роботи вертикального ґрунтового теплообмінника для теплонасосної системи низькотемпературного водяного опалення, що забезпечують мінімум енергетичних затрат на вироблення теплоти. Визначено, що при застосуванні вертикальних зондів для теплонасосної системи теплопостачання існує оптимальна швидкість теплоносія, якій відповідають мінімальні сумарні затрати електроенергії на систему опалення в цілому. Отримано співвідношення між характеристиками вертикального ґрунтового теплообмінника(глибина свердловини, інтенсивність відбору теплоти від ґрунту, діаметр труби, швидкість руху теплоносія) в оптимальних умовах його роботи. Показано, що оптимальна швидкість теплоносія в нижньому контурі та відповідні гідравлічні втрати залежить від глибини свердловини, діаметра труби теплообмінника та типу ґрунту, слабо залежать від теплофізичних характеристик теплоносія і практично не залежать від температурних умов роботи теплонасосної системи. Визначені співвідношення для характеристик вертикального ґрунтового теплообмінника можуть бути використані на стадії проектування теплонасосних систем теплопостачання з використанням теплоти ґрунту для забезпечення їх максимальної енергетичної ефективності.The method of determination of optimal working conditions of vertical ground heat exchanger for heat pump low temperature water heating system, providing minimum energy cost for heat production is presented in this article. It was determined that there is an optimum speed of a heat carrier to which minimum total cost of electricity for heating system in a whole corresponds when using vertical probes for heat pump heating system. The correlation between the characteristics of vertical ground heat exchanger (depth of the well, the intensity of selection of heat from the soil pipe diameter, the velocity of a heat carrier) in its optimal working conditions was found. It is shown that the optimum speed of a heat carrier in the lower circuit and relevant hydraulic loss depends on the depth of the well, the heat exchanger tube diameter and type of ground, weakly depend on the thermal characteristics of a heat carrier and are almost independent of temperature conditions of heat pump systems. The determined correlations for vertical ground heat exchanger characteristics can be used at the design stage of heat pump heating systems using ground heat for ensuring their maximum energy efficiency.В статье изложена методика определения оптимальных условий работы вертикального грунтового теплообменника для теплонасосной системы низкотемпературного водяного отопления, которые обеспечивают минимум энергетических затрат на выработку теплоты. Определено, что при применении вертикальных зондов для теплонасосной системы теплоснабжения существует оптимальная скорость теплоносителя, которой соответствуют минимальные суммарные затраты электроэнергии на систему отопления в целом. Получено соотношения между характеристиками вертикального грунтового теплообменника (глубина скважины, интенсивность отбора теплоты от почвы, диаметр трубы, скорость движения теплоносителя) в оптимальных условиях его работы. Показано, что оптимальная скорость теплоносителя в нижнем контуре и соответствующие гидравлические потери зависят от глубины скважины, диаметра трубы теплообменника и типа почвы, слабо зависят от теплофизических характеристик теплоносителя и практически не зависят от температурных условий работы теплонасосной системы. Установленные соотношения для характеристик вертикального грунтового теплообменника могут быть использованы на стадии проектирования теплонасосных систем теплоснабжения с использованием теплоты грунта для обеспечения их максимальной энергетической эффективности

Эффективность рециркуляционного теплонасосной системы кондиционирования воздуха в закрытом плавательном бассейне в жаркий период года

У статті проведено аналіз термодинамічної ефективності теплонасосної схеми кондиціювання повітря з рециркуляцією для критого басейну в спекотний період року, в залежності від параметрів роботи системи і зовнішнього повітря. Побудована математична модель роботи рециркуляційної теплонасосної системи кондиціювання повітря, реалізація якої була здійснена чисельним методом послідовних наближень. Отримані залежності для визначення параметрів повітря у характерних точках системи та холодильного коефіцієнта теплонасосної системи кондиціювання. Показано, що з підвищенням температури і відносної вологості зовнішнього повітря відбувається розширення температурних рамок циклу роботи теплового насосу, що призводить до погіршення умов його роботи та суттєвого зниження холодильного коефіцієнта теплового насосу і холодильного коефіцієнта теплонасосної схеми. Визначено, що застосування розглянутої схеми кондиціювання повітря басейну з рециркуляцією відпрацьованого повітря забезпечує підвищення холодильного коефіцієнта схеми з підвищенням температури навколишнього середовища, але не дозволяє досягти високої термодинамічної ефективності та значного підвищення граничної температури зовнішнього повітря.The thermodynamic efficiency of recirculating heat pump air conditioning system in the indoor pool during the hot season are analyzed in the article, depending on the parameters of the system and the outside air. A mathematical model of the recirculation heat pump air conditioning system are developed, the implementation of which was a quantitative method of successive approximations. The dependences for the parameters of air in characteristic points system and coefficient of heat pump air conditioning system are received. There are shown that with increasing temperature and relative humidity of the outside air expanding the temperature scope of the heat pump cycle that distort his work and a significant reduction in coefficient of heat pump of performance and heat pump coefficient of performance of the scheme. Use of heat pump air conditioning system in the indoor swimming pool with recirculation of exhaust air increase the cooling coefficient of scheme with increasing of ambient temperature, but do not allow to achieve of high thermodynamic efficiency and a significant increase of boundary ambient temperature.В статье проведен анализ термодинамической эффективности теплонасосной схемы кондиционирования воздуха с рециркуляцией для крытого бассейна в жаркий период года в зависимости от параметров работы системы и наружного воздуха. Построена математическая модель работы рециркуляционной теплонасосной системы кондиционирования воздуха, реализация которой была проведена численным методом последовательных приближений. Получены зависимости для определения параметров воздуха в характерных точках системы и холодильного коэффициента теплонасосной системы кондиционирования. Показано, что с повышением температуры и относительной влажности наружного воздуха происходит расширение температурных рамок цикла работы теплового насоса, что приводит к ухудшению условий его работы и существенному снижению холодильного коэффициента теплового насоса и холодильного коэффициента теплонасосной схемы. Определено, что применение рассматриваемой схемы кондиционирования воздуха бассейна с рециркуляцией отработанного воздуха обеспечивает повышение холодильного коэффициента схемы с повышением температуры окружающей среды, но не позволяет достичь высокой термодинамической эффективности и повышения предельной температуры наружного воздуха

Транспортные свойства ориентированной и изотропной бумаги из одностенных углеродных нанотрубок

Buckypapers (BP) with carbon nanotubes (CNT) are very promising for a lot of applications, in which their high conductance, strength and small weight are required. In this work, isotropic BP were prepared using the solution-based deposition that includes the single walled carbon nanotubes (SWCNT) dispersion and the dispersion filtration from a solvent. To increase the BP conductivity, the orientation of the SWCNT bundles composing BP and a following iodine doping were applied. The method of extrusion through the narrow (300 µm) gap was used for the SWCNT orientation. The temperature dependences of conductance for isotropic, oriented and doped BP were studied to understand the effect of CNT alignment and the mechanism of transport through SWCNT BP. It was shown that bundle orientation increases the BP conductivity from ~103 S × cm-1 to ~104 S × cm-1, and iodine doping of oriented samples additionally increase the conductivity by an order. The fluctuation – assisted tunneling between CNT bundles was used to describe the mechanism of low temperature conductivity.Бумага (buckypaper – BP) из одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) является перспективным материалом для использования в качестве компонентов микро- и наноэлектроники, в которых требуется высокая удельная электро- и теплопроводность, а также высокая удельная прочность. Изотропные образцы BP из ОУНТ сформированы фильтрацией дисперсии из ОУНТ для удаления растворителя. Для увеличения проводимости ВР проводилась ориентация ОУНТ вдоль выделенного направления, а также дополнительное легирование ОУНТ в парах йода. Ориентация ОУНТ осуществлялась с помощью экструзии через щель раствора из ОУНТ. Проведено сравнение температурных зависимостей электропроводности изотропных, ориентированных и легированных образцов ВР для выявления механизма проводимости и роли ориентации ОУНТ. Показано, что ориентирование пучков ОУНТ вдоль выделенного направления позволяет увеличить проводимость ВР с ~103 См/cм до ~104 См/cм, а легирование ориентированных образцов в парах йода увеличивает электропроводность еще на порядок. Механизм низкотемпературной проводимости по ВР описан флуктуационно-индуцированным туннелированием носителей заряда между пучками ОУНТ

Оценка состояния микробиома у лиц пожилого возраста с нарушениями углеводного и липидного обмена методом микробиом-ассоциированной экспосомики

A biochemical analysis of blood and a study of the chemical composition of the blood samples of 163 people 45–90 years old with type 2 diabetes mellitus and dyslipidemia was conducted. The concentrations of the following compounds in the blood were determined: fatty acids, aldehydes, and styrenes of microbial origin as well as the levels of glucose triglycerides, cholesterol, and lipids of low and high density. The chemical composition of blood was determined by gas chromatography-mass spectrometry. The concentrations of fatty acids, aldehydes, and styrenes were used to calculate the total molar concentration of chemical compounds, the concentration of octadecene aldehyde (18a), the total concentration of hydroxy acids of derivatives of the hydroxyl residue of lipid A of bacterial endotoxin (3OH-FA), and the grouped total concentrations of chemical compounds of microbial origin, which determine the representation of the main four phylotypes of the human microbiome: Actinobacteria, Bacteroidetes, Proteobacteria, and Firmicutes.As a result of the study, data were obtained on an increase in the total concentration of chemical compounds, the concentration of octadecene aldehyde, and the concentration of 3OH-FA in violation of carbohydrate metabolism by the type of diabetes mellitus type 2. There was a decrease in the representation of Bacteroidetes in violation of carbohydrate metabolism and a decrease in the representation of Proteobacteria, Firmicutes in violation of carbohydrate and lipid metabolism, and an increase in the representation of Actinobacteria in violation of lipid metabolism, including those combined with a violation of carbohydrate metabolism.In patients with type 2 diabetes mellitus and in the control group, there was an inverse correlation between the presence of Firmicutes and blood glucose levels. In the type 2 diabetes mellitus group, there was a direct correlation between the representation of Bacteroidetes and the level of triglycerides in the blood.In patients with lipid metabolism disorders, we did not reveal statistically significant changes in the concentrations of microbial markers in the blood of patients nor statistically significant correlations between the biochemical blood parameters and the representation of microbiome phylotypes.Проведены биохимический анализ крови и исследование химического состава образцов крови 163 пациентов в возрасте 45–90 лет с сахарным диабетом 2-го типа и дислипидемиями. В крови определяли концентрации жирных кислот, альдегидов, стиролов, имеющих микробное происхождение, а также уровни глюкозы, триглицеридов, холестерина, липидов низкой и высокой плотности. Химический состав крови определяли методом газовой хромато-масс-спектрометрии. По концентрациям жирных кислот, альдегидов, стиролов рассчитывали суммарную молярную концентрацию малых молекул микробного происхождения (Small molecules originating from microbes, SMOM), концентрацию октадеценового альдегида (18a), суммарную концентрацию гидроксикислот, производных гидроксильного остатка липида А, бактериального эндотоксина (3OH-FA) и сгруппированные суммарные концентрации химических соединений микробного происхождения, определяющих представительство основных четырех филотипов микробиома человека: Actinobacteria, Bacteroidetes, Proteobacteria, Firmicutes.В  результате исследования были получены данные об увеличении суммарной концентрации химических соединений, концентрации октадеценового альдегида и концентрации 3OH-FA у пациентов при нарушении углеводного обмена по типу сахарного диабета 2-го типа. Снижение представленности Bacteroidetes отмечали при нарушении углеводного обмена и снижение представленности Proteobacteria и Firmicutes – при нарушении углеводного и липидного обменов, а также увеличение представленности Actinobacteria – при нарушении липидного обмена, в том числе сочетанного с нарушением углеводного обмена. У пациентов с сахарным диабетом 2-го типа и в контрольной группе отмечена обратная корреляция между представленностью Firmicutes и уровнем глюкозы в крови. В группе пациентов с сахарным диабетом 2-го типа отмечена прямая корреляция представленности Bacteroidetes и уровня триглицеридов в крови.При нарушениях липидного обмена не выявлено ни статистически значимых изменений концентраций микробных маркеров в крови пациентов, ни статистически значимых корреляционных связей биохимических параметров крови и представленности филотипов микробиом