Розробка апарата з індукованим тепломасообміном для сушіння та гідротермічної обробки вологої сировини

The need to solve the problems of efficient use of energy resources in processes of heat-and-mass transfer which are widely used in the food and processing industries and are very power-intensive was substantiated. The prospects of application of the induced processes such as the effect of induced heat-and-mass transfer characterized by high energy efficiency and environmental friendliness were noted.Drying and hydrothermal treatment of moist raw materials with gas-tight inserts in horizontal and vertical orientations were modeled. It was established that the nature of this effect in the presence of gas-tight inserts in the solid phase inside the thermostat does not differ from the nature of the effect of induced heat-and-mass transfer in absence of such inserts.It was proved that during the induced heat-and-mass transfer, features of the flow of any volume of internal thermostat medium affect the nature of this flow for other allocated volumes. It was noted that the feature of «artificiality» and controllability of this effect makes it possible to perform certain manufacturing operations in processing different raw materials in one device without their mixing.A technical solution of an apparatus using the effect of induced heat-and-mass transfer for drying and hydrothermal treatment of moist raw materials was proposed based on the obtained experimental results and established theoretical conclusions. The productivity of the developed apparatus in hydrothermal processing of cereals makes 18 kg/h and the energy consumption is 8.1·106 J/kg of dried product. The final product is a quick-recoverable porridge that does not require cooking. It was noted that the economic attractiveness of the developed device with the effect of induced heat-and-mass transfer for drying and hydrothermal treatment consists in the ability to reduce energy consumption for these manufacturing operations by 30 %Обоснована необходимость поиска решений проблем эффективного использования энергетических ресурсов в процессах тепло- и массообмена, которые широко применяются в пищевой и перерабатывающей промышленности и являются энергозатратными. Отмечена перспективность применения индуцированных процессов, таких как эффект индуцированного тепломассообмена, который характеризуется высокой энергоэффективностью и экологичностью.Проведено моделирование процессов сушки и гидротермической обработки влажного сырья с газонепроницаемыми включениями при его горизонтальной и вертикальной ориентации. Установлено, что характер данного эффекта при наличии газонепроницаемых включений в твердой фазе внутри термостата не отличается от характера эффекта индуцированного тепломассообмена при отсутствии таких включений.Доказано, что во время эффекта индуцированного тепломассообмена особенности протекания процесса в любом выделенном объема внутренней среды термостата отражается на характере его протекания для других выделенных объемов. Отмечено, что данный признак «искусственности» и управляемости данного эффекта делает возможным выполнение определенных технологических операций по обработке различного сырья в одном аппарате без ее смешивания.Предложено техническое решение аппарата с применением эффекта индуцированного тепломассообмена для сушки и гидротермической обработки влажного сырья с использованием полученных экспериментальных результатов и установленных теоретических выводов. Производительность данного аппарата по гидротермической обработке круп составляет 18 кг/ч, а энергозатраты при этом составляют – 8,1·106 Дж на кг сушеной продукции. Конечной продукцией при этом являются быстровосстанавливаемые каши, не требующие варки. Отмечено, что экономическая привлекательность разработанного аппарата с эффектом индуцированного тепломассообмена для сушки и гидротермической обработки заключается в возможности уменьшения энергозатрат на данные технологические операции на 30 %Обґрунтована необхідність пошуку рішень проблем ефективного використання енергетичних ресурсів під час процесів тепло- та масообміну, які широко застосовуються в харчовій і переробній промисловості та є дуже енергозатратними. Відзначено перспективність застосування індукованих процесів таких як ефект індукованого тепломасообміну, який характеризуються високою енергоефективністю і екологічністю.Проведено моделювання процесів сушіння та гідротермічної обробки вологої сировини з газонепроникними включеннями за її горизонтальної та вертикальної орієнтації. Встановлено, що характер даного ефекту за умови наявності газонепроникних включень в твердій фазі всередині термостата не відрізняється від характеру ефекту індукованого тепломасообміну за умов відсутності таких включень.Доведено, що під час ефекту індукованого тепломасообміну особливості перетікання процесу будь-якого виділеного об’єму внутрішнього середовища термостата відбивається на характері його перетікання для інших виділених об’ємів. Відзначено, що дана ознака «штучності» та керованості даного ефекту робить можливим виконання визначених технологічних операцій з обробки різної сировини в одному апараті без її змішування.Запропоновано технічне рішення апарата із застосуванням ефекту індукованого тепломасообміну для сушіння та гідротермічної обробки вологої сировини з використанням отриманих експериментальних результатів та встановлених теоретичних висновків. Продуктивність розробки за гідротермічною обробкою круп складає 18 кг/год, а енерговитрати – 8,1·106 Дж на кг сушеної продукції. Кінцевою продукцією при цьому є швидковідновлювані каші, які не потребують варіння. Відзначено, що економічна привабливість застосування розробленого апарату з ефектом індукованого тепломасообміну для сушіння та гідротермічної обробки полягає у можливості зменшення енерговитрат на дані технологічні операції на 30 

Розробка концептуальної реалізації апарата з індукованим тепломасообміном для випарювання та ректифікації

The need to find solutions to problems on the efficient use of energy resources has been substantiated, under conditions for meeting the requirements to the environmental sustainability of production in the process of executing such technological operations as vaporization and rectification. We have identified the prospects of searching for and applying the induced processes, which are characterized by high energy efficiency and are environmentally friendly.The kinetics of temperature have been investigated under the effect from the induced heat transfer of the components of the internal thermostat volume, under condition of using different liquids in its internal environment.Our study has established the impossibility for the liquid in the inner volume thermostat to achieve the boiling temperature under condition of the effect of the induced heat and mass transfer, proven by the visual observations and by the value of its temperature. In the experiment under atmospheric pressure, the thermostat temperature was equal to 115...116 °C, while the temperature of the volumetric water did not exceed 97 °C. It was established that at the thermostat temperature of 105...106 °C and under atmospheric pressure, the ethyl alcohol temperature did not exceed 72...73 °C, and for water ‒ 83...85 °C, under the condition of the effect of the induced heat-and-mass transfer.It was found that ethyl alcohol and water are transferred to the gas state under the effect of the induced heat-and-mass transfer separately. It is possible to register the removal of the liquid phase of the mixture components based on the jump-like transition in the kinetics of the fluid temperature. It was established that the liquid phase did not boil for a mixture of ethyl alcohol with water under the effect of the induced heat-and-mass transfer at the thermostat temperature of 105 °C and under atmospheric pressure.We have proposed a conceptual solution to the technical implementation of the universal device that employs the effect of the induced heat-and-mass transfer in order to execute technological operations of vaporization and rectification excluding the boiling phase. Based on a given conceptual solution, we have built a laboratory prototype of the installation, in which vaporization is carried out under atmospheric pressure at the liquid phase temperature of 83...85 °C. The economic effect from the installation is achieved through the simplified equipment and reduction in energy consumption per product unit by larger than 1.3 times compared to the vacuum-evaporator apparatusОбоснована необходимость поиска решений проблем эффективного использования энергетических ресурсов при условии обеспечения требований к экологичности производств при выполнении таких технологических операций как выпаривание и ректификация. Отмечена перспективность поиска и применения индуцированных процессов, которые характеризуются высокой энергоэффективностью и экологичностью.Исследована кинетика температуры во время эффекта индуцированного тепломассообмена составляющих внутреннего объема термостата при использовании различных жидкостей в его внутренней среде.Исследованиями установлена невозможность достижения жидкостью во внутреннем выделенном объеме термостата температуры кипения при протекании эффекта индуцированного тепломассообмена, что доказано визуальным наблюдением и значением ее температуры. В течение эксперимента при атмосферном давлении температура термостата была равна 115...116 °С, а температура объемной воды не превышала 97 °С. Установлено для температуры термостата 105...106 °С и атмосферного давления температура этилового спирта не превышала 72...73 °С, а для воды –- 83...85 °С при условии протекания эффекта индуцированного тепломассообмена.Установлено, что этиловый спирт и вода переходят в газовое состояние во время эффекта индуцированного тепломассообмена отдельно. Фиксировать удаление жидкой фазы компонентов смеси возможно по скачкообразному переходу кинетики температуры жидкости. Установлено для смеси этилового спирта с водой во время эффекта индуцированного тепломассообмена при температуре термостата 105 °С и атмосферном давлении кипения жидкой фазы не происходило.Предложено концептуальное решение технической реализации универсального аппарата с использованием эффекта индуцированного тепломассообмена для выполнения технологических операций выпаривания и ректификации без фазы кипения. По данному концептуальному решению создана экспериментальная установка, в которой выпаривание проводится при атмосферном давлении при температуре жидкой фазы 83...85 °С. Экономический эффект разработки достигается за счет упрощенияоборудования и сокращения энергозатрат на единицу продукции более чем в 1,3 раза по сравнению с вакуум-выпарным аппаратомОбґрунтована необхідність пошуку рішень проблем ефективного використання енергетичних ресурсів за умови забезпечення вимог до екологічності виробництв під час виконання таких технологічних операцій як випарювання та ректифікація. Відзначено перспективність пошуку та застосування індукованих процесів, які характеризуються високою енергоефективністю і екологічністю.Досліджено кінетику температури під час ефекту індукованого тепломасообміну складових внутрішнього об’єму термостата за умови використання різних рідин у його внутрішньому середовищі.Дослідженнями встановлена неможливість досягнення рідиною у внутрішньому виділеному об’ємі термостата температури кипіння за умови протікання ефекту індукованого тепломасообміну, що доведено візуальним спостереженням та значенням її температури. Впродовж експерименту за атмосферного тиску температура термостата дорівнювала 115…116 °С, а температура об’ємної води не перевищувала 97 °С. Встановлено для температури термостата 105…106 °С та атмосферного тиску температура етилового спирту не перевищувала 72…73 °С, а для води – 83…85 °С за умови протікання ефекту індукованого тепломасообміну.Встановлено, що етиловий спирт та вода переходять до газового стану під час ефекту індукованого тепломасообміну окремо. Фіксувати видалення рідкої фази компонентів суміші можливо за стрибкоподібним переходом кінетики температури рідини. Встановлено для суміші етилового спирту з водою під час ефекту індукованого тепломасообміну за температури термостата 105 °С та атмосферного тиску кипіння рідкої фази не відбувалось.Запропоновано концептуальне рішення технічної реалізації універсального апарата з використанням ефекту індукованого тепломасообміну для виконання технологічних операцій випарювання та ректифікації без фази кипіння. За даним концептуальним рішенням створено лабораторний макет установки, в якому випарювання проводиться за атмосферного тиску за температури рідкої фази 83…85 °С. Економічний ефект розробки досягається за рахунок спрощення обладнання та скорочення енерговитрат на одиницю продукції більш ніж у 1,3 разу порівняно з вакуум-випарним апарато

Розробка концептуальної реалізації апарата з індукованим тепломасообміном для випарювання та ректифікації

The need to find solutions to problems on the efficient use of energy resources has been substantiated, under conditions for meeting the requirements to the environmental sustainability of production in the process of executing such technological operations as vaporization and rectification. We have identified the prospects of searching for and applying the induced processes, which are characterized by high energy efficiency and are environmentally friendly.The kinetics of temperature have been investigated under the effect from the induced heat transfer of the components of the internal thermostat volume, under condition of using different liquids in its internal environment.Our study has established the impossibility for the liquid in the inner volume thermostat to achieve the boiling temperature under condition of the effect of the induced heat and mass transfer, proven by the visual observations and by the value of its temperature. In the experiment under atmospheric pressure, the thermostat temperature was equal to 115...116 °C, while the temperature of the volumetric water did not exceed 97 °C. It was established that at the thermostat temperature of 105...106 °C and under atmospheric pressure, the ethyl alcohol temperature did not exceed 72...73 °C, and for water ‒ 83...85 °C, under the condition of the effect of the induced heat-and-mass transfer.It was found that ethyl alcohol and water are transferred to the gas state under the effect of the induced heat-and-mass transfer separately. It is possible to register the removal of the liquid phase of the mixture components based on the jump-like transition in the kinetics of the fluid temperature. It was established that the liquid phase did not boil for a mixture of ethyl alcohol with water under the effect of the induced heat-and-mass transfer at the thermostat temperature of 105 °C and under atmospheric pressure.We have proposed a conceptual solution to the technical implementation of the universal device that employs the effect of the induced heat-and-mass transfer in order to execute technological operations of vaporization and rectification excluding the boiling phase. Based on a given conceptual solution, we have built a laboratory prototype of the installation, in which vaporization is carried out under atmospheric pressure at the liquid phase temperature of 83...85 °C. The economic effect from the installation is achieved through the simplified equipment and reduction in energy consumption per product unit by larger than 1.3 times compared to the vacuum-evaporator apparatusОбоснована необходимость поиска решений проблем эффективного использования энергетических ресурсов при условии обеспечения требований к экологичности производств при выполнении таких технологических операций как выпаривание и ректификация. Отмечена перспективность поиска и применения индуцированных процессов, которые характеризуются высокой энергоэффективностью и экологичностью.Исследована кинетика температуры во время эффекта индуцированного тепломассообмена составляющих внутреннего объема термостата при использовании различных жидкостей в его внутренней среде.Исследованиями установлена невозможность достижения жидкостью во внутреннем выделенном объеме термостата температуры кипения при протекании эффекта индуцированного тепломассообмена, что доказано визуальным наблюдением и значением ее температуры. В течение эксперимента при атмосферном давлении температура термостата была равна 115...116 °С, а температура объемной воды не превышала 97 °С. Установлено для температуры термостата 105...106 °С и атмосферного давления температура этилового спирта не превышала 72...73 °С, а для воды –- 83...85 °С при условии протекания эффекта индуцированного тепломассообмена.Установлено, что этиловый спирт и вода переходят в газовое состояние во время эффекта индуцированного тепломассообмена отдельно. Фиксировать удаление жидкой фазы компонентов смеси возможно по скачкообразному переходу кинетики температуры жидкости. Установлено для смеси этилового спирта с водой во время эффекта индуцированного тепломассообмена при температуре термостата 105 °С и атмосферном давлении кипения жидкой фазы не происходило.Предложено концептуальное решение технической реализации универсального аппарата с использованием эффекта индуцированного тепломассообмена для выполнения технологических операций выпаривания и ректификации без фазы кипения. По данному концептуальному решению создана экспериментальная установка, в которой выпаривание проводится при атмосферном давлении при температуре жидкой фазы 83...85 °С. Экономический эффект разработки достигается за счет упрощенияоборудования и сокращения энергозатрат на единицу продукции более чем в 1,3 раза по сравнению с вакуум-выпарным аппаратомОбґрунтована необхідність пошуку рішень проблем ефективного використання енергетичних ресурсів за умови забезпечення вимог до екологічності виробництв під час виконання таких технологічних операцій як випарювання та ректифікація. Відзначено перспективність пошуку та застосування індукованих процесів, які характеризуються високою енергоефективністю і екологічністю.Досліджено кінетику температури під час ефекту індукованого тепломасообміну складових внутрішнього об’єму термостата за умови використання різних рідин у його внутрішньому середовищі.Дослідженнями встановлена неможливість досягнення рідиною у внутрішньому виділеному об’ємі термостата температури кипіння за умови протікання ефекту індукованого тепломасообміну, що доведено візуальним спостереженням та значенням її температури. Впродовж експерименту за атмосферного тиску температура термостата дорівнювала 115…116 °С, а температура об’ємної води не перевищувала 97 °С. Встановлено для температури термостата 105…106 °С та атмосферного тиску температура етилового спирту не перевищувала 72…73 °С, а для води – 83…85 °С за умови протікання ефекту індукованого тепломасообміну.Встановлено, що етиловий спирт та вода переходять до газового стану під час ефекту індукованого тепломасообміну окремо. Фіксувати видалення рідкої фази компонентів суміші можливо за стрибкоподібним переходом кінетики температури рідини. Встановлено для суміші етилового спирту з водою під час ефекту індукованого тепломасообміну за температури термостата 105 °С та атмосферного тиску кипіння рідкої фази не відбувалось.Запропоновано концептуальне рішення технічної реалізації універсального апарата з використанням ефекту індукованого тепломасообміну для виконання технологічних операцій випарювання та ректифікації без фази кипіння. За даним концептуальним рішенням створено лабораторний макет установки, в якому випарювання проводиться за атмосферного тиску за температури рідкої фази 83…85 °С. Економічний ефект розробки досягається за рахунок спрощення обладнання та скорочення енерговитрат на одиницю продукції більш ніж у 1,3 разу порівняно з вакуум-випарним апарато

The TOP-SCOPE Survey of PGCCs: PMO and SCUBA-2 Observations of 64 PGCCs in the Second Galactic Quadrant

In order to understand the initial conditions and early evolution of star formation in a wide range of Galactic environments, we carried out an investigation of 64 Planck Galactic cold clumps (PGCCs) in the second quadrant of the Milky Way. Using the (CO)-C-13 and (CO)-O-18 J = 1-0 lines and 850 mu m continuum observations, we investigated cloud fragmentation and evolution associated with star formation. We extracted 468 clumps and 117 cores from the (CO)-C-13 line and 850 mu m continuum maps, respectively. We made use of the Bayesian distance calculator and derived the distances of all 64 PGCCs. We found that in general, the mass-size plane follows a relation of m similar to r(1.67). At a given scale, the masses of our objects are around 1/10 of that of typical Galactic massive star-forming regions. Analysis of the clump and core masses, virial parameters, densities, and mass-size relation suggests that the PGCCs in our sample have a low core formation efficiency (similar to 3.0%), and most PGCCs are likely low-mass star-forming candidates. Statistical study indicates that the 850 mu m cores are more turbulent, more optically thick, and denser than the (CO)-C-13 clumps for star formation candidates, suggesting that the 850 mu m cores are likely more appropriate future star formation candidates than the (CO)-C-13 clumps

A Holistic Perspective on the Dynamics of G035.39-00.33 : The Interplay between Gas and Magnetic Fields

Magnetic field plays a crucial role in shaping molecular clouds and regulating star formation, yet the complete information on the magnetic field is not well constrained owing to the limitations in observations. We study the magnetic field in the massive infrared dark cloud G035.39-00.33 from dust continuum polarization observations at 850 mu m with SCUBA-2/POL-2 at JCMT for the first time. The magnetic field tends to be perpendicular to the densest part of the main filament (F-M), whereas it has a less defined relative orientation in the rest of the structure, where it tends to be parallel to some diffuse regions. A mean plane-of-the-sky magnetic field strength of similar to 50 mu G for F-M is obtained using the Davis-Chandrasekhar-Fermi method. Based on (CO)-C-13 (1-0) line observations, we suggest a formation scenario of F-M due to large-scale (similar to 10 pc) cloud-cloud collision. Using additional NH3 line data, we estimate that F-M will be gravitationally unstable if it is only supported by thermal pressure and turbulence. The northern part of F-M, however, can be stabilized by a modest additional support from the local magnetic field. The middle and southern parts of F-M are likely unstable even if the magnetic field support is taken into account. We claim that the clumps in F-M may be supported by turbulence and magnetic fields against gravitational collapse. Finally, we identified for the first time a massive (similar to 200 M-circle dot, collapsing starless clump candidate, "c8," in G035.39-00.33. The magnetic field surrounding "c8" is likely pinched, hinting at an accretion flow along the filament.Peer reviewe

The TOP-SCOPE Survey of Planck Galactic Cold Clumps : Survey Overview and Results of an Exemplar Source, PGCC G26.53+0.17

The low dust temperatures (<14 K) of Planck Galactic cold clumps (PGCCs) make them ideal targets to probe the initial conditions and very early phase of star formation. "TOP-SCOPE" is a joint survey program targeting similar to 2000 PGCCs in J = 1-0 transitions of CO isotopologues and similar to 1000 PGCCs in 850 mu m continuum emission. The objective of the "TOP-SCOPE" survey and the joint surveys (SMT 10 m, KVN 21 m, and NRO 45 m) is to statistically study the initial conditions occurring during star formation and the evolution of molecular clouds, across a wide range of environments. The observations, data analysis, and example science cases for these surveys are introduced with an exemplar source, PGCC G26.53+0.17 (G26), which is a filamentary infrared dark cloud (IRDC). The total mass, length, and mean line mass (M/L) of the G26 filament are similar to 6200 M-circle dot, similar to 12 pc, and similar to 500 M-circle dot pc(-1), respectively. Ten massive clumps, including eight starless ones, are found along the filament. The most massive clump as a whole may still be in global collapse, while its denser part seems to be undergoing expansion owing to outflow feedback. The fragmentation in the G26 filament from cloud scale to clump scale is in agreement with gravitational fragmentation of an isothermal, nonmagnetized, and turbulent supported cylinder. A bimodal behavior in dust emissivity spectral index (beta) distribution is found in G26, suggesting grain growth along the filament. The G26 filament may be formed owing to large-scale compression flows evidenced by the temperature and velocity gradients across its natal cloud.Peer reviewe

SCOPE : SCUBA-2 Continuum Observations of Pre-protostellar Evolution - survey description and compact source catalogue

We present the first release of the data and compact-source catalogue for the JCMT Large Program SCUBA-2 Continuum Observations of Pre-protostellar Evolution (SCOPE). SCOPE consists of 850 mu m continuum observations of 1235 Planck Galactic Cold Clumps (PGCCs) made with the Submillimetre Common-User Bolometer Array 2 on the James Clerk Maxwell Telescope. These data are at an angular resolution of 14.4 arcsec, significantly improving upon the 353 GHz resolution of Planck at 5 arcmin, and allowing for a catalogue of 3528 compact sources in 558 PGCCs. We find that the detected PGCCs have significant sub-structure, with 61 per cent of detected PGCCs having three or more compact sources, with filamentary structure also prevalent within the sample. A detection rate of 45 per cent is found across the survey, which is 95 per cent complete to Planck column densities of N-H2 > 5 x10(21) cm(-2). By positionally associating the SCOPE compact sources with young stellar objects, the star formation efficiency, as measured by the ratio of luminosity to mass, in nearby clouds is found to be similar to that in the more distant Galactic Plane, with the column density distributions also indistinguishable from each other.Peer reviewe

Розробка апарата з індукованим тепломасообміном для сушіння та гідротермічної обробки вологої сировини

The need to solve the problems of efficient use of energy resources in processes of heat-and-mass transfer which are widely used in the food and processing industries and are very power-intensive was substantiated. The prospects of application of the induced processes such as the effect of induced heat-and-mass transfer characterized by high energy efficiency and environmental friendliness were noted.Drying and hydrothermal treatment of moist raw materials with gas-tight inserts in horizontal and vertical orientations were modeled. It was established that the nature of this effect in the presence of gas-tight inserts in the solid phase inside the thermostat does not differ from the nature of the effect of induced heat-and-mass transfer in absence of such inserts.It was proved that during the induced heat-and-mass transfer, features of the flow of any volume of internal thermostat medium affect the nature of this flow for other allocated volumes. It was noted that the feature of «artificiality» and controllability of this effect makes it possible to perform certain manufacturing operations in processing different raw materials in one device without their mixing.A technical solution of an apparatus using the effect of induced heat-and-mass transfer for drying and hydrothermal treatment of moist raw materials was proposed based on the obtained experimental results and established theoretical conclusions. The productivity of the developed apparatus in hydrothermal processing of cereals makes 18 kg/h and the energy consumption is 8.1·106 J/kg of dried product. The final product is a quick-recoverable porridge that does not require cooking. It was noted that the economic attractiveness of the developed device with the effect of induced heat-and-mass transfer for drying and hydrothermal treatment consists in the ability to reduce energy consumption for these manufacturing operations by 30 %Обоснована необходимость поиска решений проблем эффективного использования энергетических ресурсов в процессах тепло- и массообмена, которые широко применяются в пищевой и перерабатывающей промышленности и являются энергозатратными. Отмечена перспективность применения индуцированных процессов, таких как эффект индуцированного тепломассообмена, который характеризуется высокой энергоэффективностью и экологичностью.Проведено моделирование процессов сушки и гидротермической обработки влажного сырья с газонепроницаемыми включениями при его горизонтальной и вертикальной ориентации. Установлено, что характер данного эффекта при наличии газонепроницаемых включений в твердой фазе внутри термостата не отличается от характера эффекта индуцированного тепломассообмена при отсутствии таких включений.Доказано, что во время эффекта индуцированного тепломассообмена особенности протекания процесса в любом выделенном объема внутренней среды термостата отражается на характере его протекания для других выделенных объемов. Отмечено, что данный признак «искусственности» и управляемости данного эффекта делает возможным выполнение определенных технологических операций по обработке различного сырья в одном аппарате без ее смешивания.Предложено техническое решение аппарата с применением эффекта индуцированного тепломассообмена для сушки и гидротермической обработки влажного сырья с использованием полученных экспериментальных результатов и установленных теоретических выводов. Производительность данного аппарата по гидротермической обработке круп составляет 18 кг/ч, а энергозатраты при этом составляют – 8,1·106 Дж на кг сушеной продукции. Конечной продукцией при этом являются быстровосстанавливаемые каши, не требующие варки. Отмечено, что экономическая привлекательность разработанного аппарата с эффектом индуцированного тепломассообмена для сушки и гидротермической обработки заключается в возможности уменьшения энергозатрат на данные технологические операции на 30 %Обґрунтована необхідність пошуку рішень проблем ефективного використання енергетичних ресурсів під час процесів тепло- та масообміну, які широко застосовуються в харчовій і переробній промисловості та є дуже енергозатратними. Відзначено перспективність застосування індукованих процесів таких як ефект індукованого тепломасообміну, який характеризуються високою енергоефективністю і екологічністю.Проведено моделювання процесів сушіння та гідротермічної обробки вологої сировини з газонепроникними включеннями за її горизонтальної та вертикальної орієнтації. Встановлено, що характер даного ефекту за умови наявності газонепроникних включень в твердій фазі всередині термостата не відрізняється від характеру ефекту індукованого тепломасообміну за умов відсутності таких включень.Доведено, що під час ефекту індукованого тепломасообміну особливості перетікання процесу будь-якого виділеного об’єму внутрішнього середовища термостата відбивається на характері його перетікання для інших виділених об’ємів. Відзначено, що дана ознака «штучності» та керованості даного ефекту робить можливим виконання визначених технологічних операцій з обробки різної сировини в одному апараті без її змішування.Запропоновано технічне рішення апарата із застосуванням ефекту індукованого тепломасообміну для сушіння та гідротермічної обробки вологої сировини з використанням отриманих експериментальних результатів та встановлених теоретичних висновків. Продуктивність розробки за гідротермічною обробкою круп складає 18 кг/год, а енерговитрати – 8,1·106 Дж на кг сушеної продукції. Кінцевою продукцією при цьому є швидковідновлювані каші, які не потребують варіння. Відзначено, що економічна привабливість застосування розробленого апарату з ефектом індукованого тепломасообміну для сушіння та гідротермічної обробки полягає у можливості зменшення енерговитрат на дані технологічні операції на 30 

Development of an Apparatus with Induced Heat-and-mass Transfer for Drying and Hydrothermal Processing of Moist Materials

The need to solve the problems of efficient use of energy resources in processes of heat-and-mass transfer which are widely used in the food and processing industries and are very power-intensive was substantiated. The prospects of application of the induced processes such as the effect of induced heat-and-mass transfer characterized by high energy efficiency and environmental friendliness were noted.Drying and hydrothermal treatment of moist raw materials with gas-tight inserts in horizontal and vertical orientations were modeled. It was established that the nature of this effect in the presence of gas-tight inserts in the solid phase inside the thermostat does not differ from the nature of the effect of induced heat-and-mass transfer in absence of such inserts.It was proved that during the induced heat-and-mass transfer, features of the flow of any volume of internal thermostat medium affect the nature of this flow for other allocated volumes. It was noted that the feature of «artificiality» and controllability of this effect makes it possible to perform certain manufacturing operations in processing different raw materials in one device without their mixing.A technical solution of an apparatus using the effect of induced heat-and-mass transfer for drying and hydrothermal treatment of moist raw materials was proposed based on the obtained experimental results and established theoretical conclusions. The productivity of the developed apparatus in hydrothermal processing of cereals makes 18 kg/h and the energy consumption is 8.1·106 J/kg of dried product. The final product is a quick-recoverable porridge that does not require cooking. It was noted that the economic attractiveness of the developed device with the effect of induced heat-and-mass transfer for drying and hydrothermal treatment consists in the ability to reduce energy consumption for these manufacturing operations by 30

Design of the Conceptual Implementation of an Apparatus with the Induced Heat and Mass Transfer for Vaporization and Rectification

The need to find solutions to problems on the efficient use of energy resources has been substantiated, under conditions for meeting the requirements to the environmental sustainability of production in the process of executing such technological operations as vaporization and rectification. We have identified the prospects of searching for and applying the induced processes, which are characterized by high energy efficiency and are environmentally friendly.The kinetics of temperature have been investigated under the effect from the induced heat transfer of the components of the internal thermostat volume, under condition of using different liquids in its internal environment.Our study has established the impossibility for the liquid in the inner volume thermostat to achieve the boiling temperature under condition of the effect of the induced heat and mass transfer, proven by the visual observations and by the value of its temperature. In the experiment under atmospheric pressure, the thermostat temperature was equal to 115...116 °C, while the temperature of the volumetric water did not exceed 97 °C. It was established that at the thermostat temperature of 105...106 °C and under atmospheric pressure, the ethyl alcohol temperature did not exceed 72...73 °C, and for water ‒ 83...85 °C, under the condition of the effect of the induced heat-and-mass transfer.It was found that ethyl alcohol and water are transferred to the gas state under the effect of the induced heat-and-mass transfer separately. It is possible to register the removal of the liquid phase of the mixture components based on the jump-like transition in the kinetics of the fluid temperature. It was established that the liquid phase did not boil for a mixture of ethyl alcohol with water under the effect of the induced heat-and-mass transfer at the thermostat temperature of 105 °C and under atmospheric pressure.We have proposed a conceptual solution to the technical implementation of the universal device that employs the effect of the induced heat-and-mass transfer in order to execute technological operations of vaporization and rectification excluding the boiling phase. Based on a given conceptual solution, we have built a laboratory prototype of the installation, in which vaporization is carried out under atmospheric pressure at the liquid phase temperature of 83...85 °C. The economic effect from the installation is achieved through the simplified equipment and reduction in energy consumption per product unit by larger than 1.3 times compared to the vacuum-evaporator apparatu