CC BY
14
http://e-notabene.ru/sh/article_23150.html. (In Russian)
5. Goryachkin V.P. Sobranie sochinenij [Collected papers], T. 1, 2-e izd., M., Kolos, 1968, 719 p. (In Russian)
6. Vasilenko P.M. Teoriya dvizheniya chasticy po she-rokhovatym poverhnostyam sel'skokhozyajstvennykh mashin [Theory of particle motion on rough surfaces of agricultural machines], Izd-vo UASKHN, K., 1960, 284 p. (In Russian)
7. Sineokov G.N., Panov I.M. Teoriya i raschet poch-voobrabatyvayushchikh mashin [Theory and calculation of soil tillage machines], M., Mashinostroenie, 1977. (In Russian)
8. Vetohin V. i dr. Analiz spivvidnoshennya tyagovogo oporu ta zagliblyuyuchoi sili gruntoobrobnogo klinu stosovno
robochih organiv riznogo tipu [Analysis of the ratio of traction resistance and the depth of force of the soil working wedge relative to the working bodies of various types], Tekhnika i tekhnologiiAPK, 2012, No 8, pp. 26-30.
9. Kanarev F.M. Rotacionnye pochvoobrabaty-vayushchie mashiny i orudiya [Rotary soil-tillage machines and tools], M., Mashinostroenie, 1983, 139 p. (In Russian)
10. Pashchenko V.F., Kornienko S.I., Gusarenko N.P. Teoriya vozdejstviya rabochikh organov orudij na pochvu: monografiya [The theory of the impact of the working bodies of tools on the ground: monograph], Har'kov: HNAU, 2013, 89 p. (In Russian)
Сведения об авторе
Сыромятников Юрий Николаевич - аспирант кафедры «Оптимизация технологических систем им. Т.П. Евсю-кова», Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени Петра Василенко (г. Харьков, Украина). Тел.: +38(066)958-25-35. E-mail: [email protected].
Information about the author Syromyatnikov Yuriy Nikolaevich - post-graduate student of the Optimization of technological systems named after T.P. Evsyukov department, Kharkiv National Technical University of Agriculture named after Petro Vasylenko (Kharkov, Ukraine). Phone: +38(066)958-25-35. E-mail: [email protected].
УДК 631.362.3
ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРОВ ЯЧЕЙКИ И ТИПА ОЧИСТИТЕЛЯ ПЛОСКИХ РЕШЕТ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ РАБОТЫ
© 2018г. В.И. Оробинский, А.С. Корнев
Эффективность растениеводческой отрасли в нашей стране напрямую зависит от качества и своевременности проведения послеуборочной обработки зерна, которая является чрезвычайно затратной, трудоемкой и энергоемкой операцией в процессе зернового производства. Для этой операции в основном используются зерноочистительные машины, в конструкции которых используются плоские качающиеся решета. Эффективность работы таких решет зависит от качества очистки отверстий, для этого в конструкции решетного стана зерноочистительной машины используются специальные механизмы очистки решет. В настоящее время для очистки решет в зерноочистительных машинах в основном используются шариковые очистители, которые имеют свои преимущества и недостатки. В качестве альтернативы шарикам, сотрудниками кафедры сельскохозяйственных машин, тракторов и автомобилей Воронежского ГАУ разработан очиститель в виде пружины, использование которого исключает недостатки очистителя. Исследования забивае-мости решет с прямоугольными отверстиями 2,6 мм проводили при производительности 20 и 40 т/ч, ширина ячейки была 200 мм и оставалась постоянной. Длину клетки изменяли в пределах от 30 до 70 мм, шариковые очистители и очистители в виде пружин имели диаметр 24,0, 26,0 и 28,0 мм. Вал привода решетного стана имел частоту 400 мин-1 и амплитуду колебаний решетного стана 28,0 мм. Определено, что с увеличением длины ячейки от 30,0 до 70,0 мм при различных подачах коэффициент использования живого сечения решета (К) сначала возрастает, а затем снижается. Максимальное значение К наблюдается при длине ячейки, равной 50 мм, и производительности машины 40 т/ч. Для шариковых очистителей К=0,94-0,96, очистителей в виде пружины К=0,98-0,99.Применение для очистки плоских решет очистителей в виде пружин позволит существенно повысить качество очистки решет и производительность зерноочистительных машин.
Ключевые слова: очиститель в виде пружины, зерноочистительная машина, решетный стан, зерновой ворох, шариковый очиститель.
The effectiveness of the crop industry in our country depends on the quality and timeliness of post-harvest grain handling, which is extremely expensive, time-consuming and energy-intensive operation in the grain production. For this operation, is mainly used in building-cleaning machines that use flat swinging sieve. The effectiveness of such sieves depends on the quality of cleaning openings for this in the structure of the sieve pan grain-cleaning machine uses special sieve cleaning mechanisms. Currently, for cleaning sieve in the grain-cleaning machines is mainly used ball cleaners that have their advantages and disadvantages. As an alternative to the balls, the employees of the department of agricultural machines Voronezh Agricultural University developed a cleaner with springs, the use of which eliminates the disadvantages, as in the analog. Research clogging sieves with rectangular holes of 2,6 mm was performed in the performance of the 20 and 40 t/h, the width of the cell was 200 mm and remained constant. The length of the cells was changed in the range of 30 to 70 mm, ball cleaners and cleaners in the form of
the springs had a diameter of 24,0, 26,0 and 28,0 mm. Drive shaft speed was 400 min-1, the oscillation amplitude sieve of the 28,0 mm. It determined that with an increase in the cell length from 30,0 to 70,0 mm under various live feeds coefficient of utilization sieve section (K) first increases and then decreases. The maximum value is observed at a length of 50 mm meshthe productivity of the machine is 40 t/h. For ball cleaners K = 0,94-0,96, cleaners in the form of a spring K = 0,98-0,99. The application for the cleaning of flat sieve cleaners in the form of springs will significantly improve the quality of cleaning grates and the performance of grain cleaning machines.
Keywords: cleaners in the form of the springs, grain-cleaning machine, sieve pan, details of grain, ball cleaner.
Введение. Всесторонний анализ вопросов механизации послеуборочной обработки зерновых культур показал, что данная технологическая операция является одной из самых затратных, трудоемких и энергоемких. Получение высококачественных семян сельскохозяйственных культур немыслимо без использования зерноочистительных агрегатов и зерносу-шильных комплексов, укомплектованных высокопроизводительными ветрорешетными зерноочистительными машинами нового поколения. Производительность зерноочистительных машин, устанавливаемых в технологические линии для послеуборочной обработки зерновых, зернобобовых, крупяных и масленичных культур, должна обеспечивать бесперебойную работу всех машин, установленных в линии [1, 2]. Их производительность зависит от состава вороха, поступающего после уборки зерноуборочными комбайнами, его физико-механических свойств, конструктивных и режимных параметров машины, особенно эффективной работы решетных станов. Эффективность работы плоских решет зависит от качества их очистки [3, 4, 5].
На различных этапах развития техники для послеуборочной обработки зерновых культур в качестве очистителей решет использовали щеточные очистители, шариковые и призмен-ные. Щеточные и шариковые очистители получили наибольшее распространение. В основном на высокопроизводительных зерноочистительных машинах нового поколения используются
шариковые очистители. Они включают плоское решето с расположенной под ним отражательной поверхностью, для размещения шариков, она разделена на ячейки. Шариковые очистители имеют ряд преимуществ над остальными: простота в изготовлении, надежность и долговечность конструкции, отсутствие механизма привода. К недостаткам можно отнести наличие неочищенных, мертвых зон на поверхности решет при работе решетных станов [6, 7, 8].
Цель исследований - определение влияния размеров ячейки, типа очистителя и их количества на качественные показатели работы решетного стана зерноочистительной машины.
Условия, материалы и методы. При разработке зерноочистительных машин нового поколения ОЗФ-50 и ОЗФ-80, которые в настоящее время выпускаются серийно, в качестве опорной поверхности для размещения очистителей решет использовались различные поверхности. Их типы представлены в таблице 1, а схемы предлагаемых технических решений представлены на рисунке 1.
Установлено [9], что величина подрешет-ного пространства Л должна быть: Л=1,3О, где О - диаметр шарика, мм.
Для отражательных поверхностей, изготовленных из проволочной сетки с целью удержания шариков на поверхности, расстояние между соседними прутками должно быть: 1пр=0,850.
Тип отражательной поверхности Ширина ячейки, мм
Сетчатая поверхность с шагом прутков 15 мм 245
Сетчатая поверхность с шагом прутков 20 мм 245
Перфорированная рифлёная поверхность с продолговатыми отверстиями радиусом закругления 7 мм 245
Перфорированная рифлёная поверхность с продолговатыми отверстиями радиусом закругления 6,5 мм 245
Перфорированная рифлёная поверхность с продолговатыми отверстиями радиусом закругления 5,5 мм 245
Плоская перфорированная поверхность с диаметром отверстий 17 мм 245
Перфорированная рифлёная поверхность с диаметром отверстий 17 мм 245
Таблица 1 - Тип отражательной поверхности
а - отражательная поверхность с круглыми отверстиями; б - отражательная поверхность с продолговатыми отверстиями; в - отражательная поверхность с отверстиями уменьшенного размера; г - отражательная поверхность с продолговатыми отверстиями и дополнительными ребрами рифов Рисунок 1 - Схемы отражательной поверхности
К недостаткам по использованию такого вида отражательной поверхности можно отнести нарушение сварных соединений между прутками сетки за счет больших динамических нагрузок, увеличение расстояния между отдельными прутками, потерю шариков и ухудшение качества очистки решет. Проведенные исследования показали, что наивысший коэффициент использования живого сечения решета получен при применении перфорированной рифленой поверхности с диаметром отверстий 17 мм.
Известно, что производительность зерноочистительной машины существенно можно увеличить за счет новых или усовершенствованных технических средств для очистки решет [10]. Для этой цели на кафедре сельскохозяйственных машин, тракторов и автомобилей Воронежского ГАУ разработана конструкция решетного стана с использованием очистителя в виде пружины [11, 12]. Схема данного технического
решения защищена патентом РФ № 141156 и представлена на рисунке 2.
Перфорированная отражательная поверхность пружинного очистителя 1 выступами 2 разделена на ячейки прямоугольной формы 3, в которых размещаются очистители в виде пружины 5, над отражательной поверхностью устанавливается решето 6. При работе решетного стана, в процессе его возвратно-поступательного движения очиститель пружинного вида, имеющий длину, соизмеримую с длиной ячейки 3, соударяется с выступами 2, отскакивает от боковой поверхности и ударяет всеми витками по решету 6. Количество соударений при этом равно количеству витков предлагаемого очистителя. Данный очиститель может работать не только с плоскими решетами стандартного изготовления, но и с решетами, выполненными по предлагаемым техническим решениям.
Исследования по влиянию размеров ячейки, типа очистителя и их количества проводили на ворохе озимой пшеницы «Московская
39», убранной комбайном «ДОН-1500Б» при влажности 14-16% в момент обмолота. Для этой цели была изготовлена универсальная установка [10]. Исследования забиваемости решет с прямоугольными отверстиями 2,6 мм проводили при производительности 20 и 40 т/ч, ширина ячейки была 200 мм и оставалась посто-
янной. Длину клетки изменяли в пределах от 30 до 70 мм, шариковые очистители и очистители в виде пружин имели диаметр 24,0, 26,0 и 28,0 мм. Вал привода решетного стана имел частоту 400 мин-1 и амплитуду колебаний решетного стана 28,0 мм.
1 - отражательная поверхность; 2 - выступ; 3 - ячейка; 4 - направляющие; 5 - очиститель; 6 - решето Рисунок 2 - Схема перфорированной отражательной поверхности с очистителем плоских решет
в виде пружины
Результаты исследований и их обсуждение. Результаты исследований влияния размеров ячейки, типа очистителей и их размеров представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Влияние размеров ячейки и типа очистителя на коэффициент использования живого сечения решета К
Длина клетки, мм Производительность, т/ч Диаметр шарика й, мм Коэффициент К для шарикового очистителя Диаметр очистителя в виде пружины Д, мм Коэффициент К для очистителя в виде пружины
30 20 24 0,84 24 0,87
26 0,85 26 0,86
28 0,86 28 0,88
40 24 0,86 24 0,88
26 0,87 26 0,89
28 0,88 28 0,90
Окончание таблицы 2
40 20 24 0,91 24 0,95
26 0,92 26 0,94
28 0,93 28 0,94
40 24 0,92 24 0,96
26 0,93 26 0,95
28 0,93 28 0,97
50 20 24 0,94 24 0,97
26 0,95 26 0,98
28 0,96 28 0,99
40 24 0,94 24 0,98
26 0,96 26 0,99
28 0,96 28 0,98
60 20 24 0,91 24 0,94
26 0,92 26 0,93
28 0,92 28 0,95
40 24 0,92 24 0,94
26 0,93 26 0,96
28 0,91 28 0,94
70 20 24 0,85 24 0,87
26 0,84 26 0,86
28 0,86 28 0,88
40 24 0,84 24 0,89
26 0,85 26 0,88
28 0,83 28 0,87
Результаты исследований, представленные в таблице 2, показывают, что с увеличением длины ячейки от 30,0 до 70,0 мм при использовании шариковых очистителей и предлагаемых очистителей в виде пружины коэффициент использования живого сечения решета сначала возрастает, а затем снижается. Максимальное значение К достигается при длине ячейки, равной 50,0 мм, и производительности машины 40 т/ч. Для шариковых очистителей К=0,94—0,96, очистителей в виде пружины К=0,98-0,99. Из анализа данных видно, что значения К у очистителей в виде пружины выше, что объясняется повышенной вероятностью контакта или числа ударов по решету указанным очистителем.
Выводы. По мнению авторов, применение предлагаемого технического решения для очистки решет зерноочистительных машин позволит существенно повысить качество их очистки и производительность машин. Использование очистителей увеличенного диаметра несомненно приведет к увеличению колеблющейся массы решетного стана и соответственно к увеличению вибрации машины.
Литература
1. Повышение эффективности работы семяочи-стительных линий для подготовки элитных семян / В.Д. Галкин и др. // Инновационные научные решения -основа модернизации аграрной экономики: материалы Всероссийской заочной научно-практической конференции. - Пермь, 2011. - С. 10-16.
2. Разработка методики настройки вибропневмо-сепаратора усовершенствованной конструкции при очистке пшеницы от трудноотделимых примесей / В.Д. Галкин и др. // Пермский аграрный вестник: научно-практический журнал . - 2018. - № 1 (21). - С. 14-22.
3. Ермольев, Ю.И. Фракционные технологии семенной очистки зерна / Ю.И. Ермольев, М.Н. Московский, М.В. Шемсунов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. - № 6. - С. 23-25.
4. Быков, В.С. К анализу кинематики плоского решета, совершающего колебания с большими амплитудами / В.С. Быков, Д.С. Кутищев // Актуальные проблемы науки и образования на современном этапе: сборник статей Всероссийской научно-практической конференции, 19-20 июня 2017 г., г. Воронеж, 2017. - С. 10-16.
5. Dynamical properties of vibrofluidized granular mixture / D. Paolotti, C. Cattuto, U. Marini, B. Marconi,A. Puglisi // arXiv:cond-mat\0207601. - 2002. - Vol. 1. - Issue 25.
6. Pascoe, R.D. Pradiction of automated sorter performance utilising a Monte Carlo simulation of feed characteristics / R.D. Pascoe, R. Fitzpatrick, J.R. Garratt // Minerals Engineering. - 2015. - Vol. 72. - P. 101-107. - doi: 10.1016/j.mineng.2014.12.026.
7. Pelevin, A.E. Probability of particles passing through the sieve openings and separation process in vibra-tional screening devices / А.Е. Pelevin // Izvestiya vuzov. -2011. - Min J (1). - Р. 119-129.
8. Быков, В.С. Дифференциальные уравнения движения тонкого слоя по решету // В.С. Быков, Д.С. Ку-тищев // Актуальные проблемы науки и образования на современном этапе: сборник статей Всероссийской научно-практической конференции, 19-20 июня 2017 г., г. Воронеж, 2017. - С. 43-55.
9. Фракционирование зернового вороха на решетах / А.П. Тарасенко, В.И. Оробинский, М.Э. Мерчалова, А.В. Чернышов, Н.Н. Сорокин // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2012. - № 5. - С. 26-29.
10. Пат. 141156 РФ, МПК В 07 В 1/54. Очиститель плоских решет / Сундеев А.А., Оробинский В.И., Кор-нев А.С.; заявитель и патентообладатель Воронежский государственный аграрный университет. -№ 2013153596/03; заявл. 03.12.2013; опубл. 27.05.14, Бюл. № 15. - 6 с.
11. Корнев, А.С. Влияние типа отражательной поверхности и размеров разделительной ячейки на качество очистки решет / А.С. Корнев // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2015. - № 2 (45). - С. 65-71.
12. Чернышов, А.В. Исследование работы решетного стана зерноочистительной машины / А.В. Чернышов, А.М. Гиевский // Инновационные направления развития технологий и технических средств механизации сельского хозяйства: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию Воронежского государственного аграрного университета имени императора Петра I. - Воронеж, 2015. - С. 231-235.
Rreferences
1. Galkin V.D. i dr. Povysheniye effektivnosti raboty semyaochistitel'nykh liniy dlya podgotovki elitnykh semyan [Improving the efficiency of seed cleaning lines for the preparation of elite seeds], Innovatsionnyye nauchnyye resheniya -osnova modernizatsii agrarnoy ekonomiki: materialy Vseros-siyskoy zaochnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, Perm', 2011, рр. 10-16. (In Russian)
2. Galkin V.D. i dr. Razrabotka metodiki nastroyki vi-bropnevmoseparatora usovershenstvovannoy konstruktsii pri ochistke pshenitsy ot trudnootdelimykh primesey [Development of set-up methods of vibropneumotables with improved design in the purification of wheat from non-separated impurities], Permskiy agrarnyy vestnik: nauchno-prakticheskiy zhur-nal, 2018, No 1 (21), pp. 14-22. (In Russian)
3. Yermol'yev Yu.I., Moskovskiy M.N., Shemsu-nov M.V. Fraktsionnyye tekhnologii semennoy ochistki zerna [Fractional technologies of seed grain cleaning], Traktory i s.-kh. mashiny, 2005, No 6, pp. 23-25. (In Russian)
4. Bykov V.S., Kutishchev D.S. K analizu kinematiki ploskogo resheta, sovershayushchego kolebaniya s bol'shimi amplitudami [On the analysis of the kinematics of a flat sieve oscillating with large amplitudes], Aktual'nyye problemy nauki i obrazovaniya na sovremennom etape: sbornik statey Vseros-siyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, 19-20 iunya, Voronech, 2017, pp. 10-16. (In Russian)
5. Paolotti D., Cattuto C., Marini U., Marconi B., Pugli-si A. Dynamical properties of vibrofluidized granular mixture, arXiv:cond-mat\0207601, 2002, Vol. 1, Issue 25.
6. Pascoe R.D. Fitzpatrick R., Garratt J.R. Pradiction of automated sorter performance utilising a Monte Carlo simulation of feed characteristics, Minerals Engineering, 2015, Vol. 72, pp. 101-107, doi: 10.1016/j.mineng. 2014.12.026.
7. Pelevin A.E. Probability of particles passing through the sieve openings and separation process in vibra-tional screening devices, Izvestiya vuzov, 2011, Min J (1), pp. 119-129.
8. Bykov V.S., Kutishchev D.S. Differentsial'nyye uravneniya dvizheniya tonkogo sloya po reshetu [Differential equations of motion of a thin layer through the sieve], Ak-tual'nyye problemy nauki i obrazovaniya na sovremennom etape: sbornik statey Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, 19-20 iunya, Voronech, 2017, pp. 43-55.
(In Russian)
9. Tarasenko A.P., Orobinskiy V.I., Merchalova M.E., Chernyshov A.V., Sorokin N.N. Fraktsionirovaniye zernovogo vorokha na reshetakh [Fractionation of grain heap on the sieve], Sel'skokhozyaystvennyye mashiny i tekhnologii, 2012, No 5, pp. 26-29. (In Russian)
10. Sundeyev A.A., Orobinskiy V.I., Kornev A.S. Ochistitel' ploskikh reshet [Flat sieve cleaner], pat. 141156 RF, MPK V 07 V 1/54, zayavitel' i patentoobladatel' Voronezhskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet, No 2013153596/03, zayavl. 03.12.2013, opubl. 27.05.14, Byul. No 15, 6 p. (In Russian)
11. Kornev A.C. Vliyaniye tipa otrazhatel'noy po-verkhnosti i razmerov razdelitel'noy yacheyki na kachestvo ochistki reshet [The influence of reflective surface type and the size of the separation cell on the quality of sieve cleaning], Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2015, No 2 (45), pp. 65-71. (In Russian)
12. Chernyshov A.V., Giyevskiy A.M. Issledovaniye raboty reshetnogo stana zernoochistitel'noy mashiny [Research of the work of the sieve boot of the grain cleaning machine], Innovatsionnyye napravleniya razvitiya tekhnologiy i tekhnicheskikh sredstv mekhanizatsii sel'skogo khozyaystva: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 100-letiyu Voronezhskogo gosu-darstvennogo agrarnogo universiteta imeni imperatora Petra I, Voronezh, 2015, pp. 231-235. (In Russian)
Сведения об авторах
Оробинский Владимир Иванович - доктор сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой «Сельскохозяйственные машины, тракторы и автомобили», ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» (Российская Федерация). Тел.: 8 (473) 253-78-68.
Корнев Андрей Сергеевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности, механизации животноводства и переработки сельскохозяйственной продукции», ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» (Российская Федерация). Тел.: +7-950-754-08-25. E-mail: [email protected].
Information about the authors Orobinskiy Vladimir Ivanovich - Doctor of Agricultural Sciences, the head of the Agricultural machines, tractors and cars department, FsBEI HE «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great» (Russian Federation). Phone: 8 (473) 253-78-68.
Kornev Andrey Sergeevich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the Life safety, animal mechanization and processing of agricultural products department, FSBEI HE «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great» (Russian Federation). Phone: +7-950-754-08-25. E-mail: [email protected].
УДК 620.92: 637.023
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ПРИ РАБОТЕ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ
© 2018 г. А.Н. Васильев, Е.В. Тутунина
Одним из вариантов снижения энергоёмкости продукции сельского хозяйства является использование схем теп-лонасосных установок. Проблемой использования тепловых насосов в зимний период времени является обмерзание теплообменников. Аналогичные ограничения возникают и при использовании в качестве источника энергии теплоносителей с низкой температурой. Для решения этой проблемы предложено использовать промежуточный теплообменник с гибкой мембраной. Это позволяет очищать поверхность мембраны от намерзающего льда. Такая конструкция теплообменника также позволяет использовать энергию фазового перехода «вода - лёд». В этом случае намерзание льда на мембране является основным процессом получения энергии тепловым насосом. Такой вариант получения энергии тепловым насосом позволяет использовать его эффективно в тех технологических процессах, где одновременно требуется нагрев и охлаждение. К таким процессам относится пастеризация продукции, например молока. В этом случае тепловая энергия идет на нагрев воды для пастеризации. Холодная вода используется для охлаждения молока после пастеризации. В этом случае температура холодной воды может быть ниже 1 °C, что позволит увеличить производительность установки и снизить энергоёмкость процесса. Это возможно за счёт регулирования толщины намораживаемого в воде льда. Толщина льда влияет на скорость его растворения, а следовательно, на скорость получения холодной воды. В работе представлены результаты предварительного эксперимента проверки использования низкотемпературных теплоносителей для получения тепла и намораживания льда. В экспериментальную установку заливали воду различной температуры, соответствующую температурам технологического процесса. При её охлаждении регулировали скорость подачи и удаления хладагента под мембраной. Этим обеспечивалась скорость её колебаний. Контролировали толщину образовывавшегося льда и температуру воздуха на выходе теплообменника. В результате получена регрессионная зависимость для толщины льда. Показано, что при образовании льда выделяется энергия, которая позволяет подогреть воздух, проходящий через теплообменник, на 5-6 °C.
Ключевые слова: тепловой насос, гибкий теплообменник, мембрана, теплоноситель, хладагент, толщина льда, охлаждение, отопление, низкотемпературный источник, энергоёмкость.
One of the options for reducing the energy intensity of agricultural products is the use of heat pump installations. The problem of using heat pumps in winter is the freezing of heat exchangers. Similar restrictions also arise when using low-temperature refrigerants as an energy source. To solve this problem, it is proposed to use an intermediate heat exchanger with a flexible membrane. This allows you to clean the surface of the membrane from ice. This design of the heat exchanger also allows the use of the energy of the «water - ice» phase transition. In this case, the formation of ice on the membrane is the main process of obtaining energy by a heat pump. Such an option for obtaining energy by a heat pump allows it to be effectively used in those technological processes where heating and cooling are required simultaneously. This is used in milk pasteurizers. In this case, the heat energy is used to heat the water for pasteurization. Cold water is used to cool the milk after pasteurization. In this case, the temperature of the cold water can be below 1 °C, which will increase the capacity of the installation and reduce the energy intensity of the process. This is possible by adjusting the thickness of the ice. The thickness of ice affects the rate of its dissolution and, consequently, the rate of production of cold water. The article presents the results of a preliminary experiment on testing the use of low-temperature sources to produce heat and freeze ice. Water was poured into the experimental installation at temperatures corresponding to the temperatures of the technological process. During the experiment, the rate of supply and removal of the refrigerant under the membrane was monitored. This provided a change in the rate of vibration of the membrane. The thickness of the ice and the temperature of the air at the outlet from the heat exchanger were monitored. As a result, a regression dependence was obtained for the thickness of the ice. It is shown that with the formation of ice, energy is released which allows the air passing through the heat exchanger to be heated by 5-6 °C.
Keywords: heat pump, flexible heat exchanger, membrane, coolant, refrigerant, thickness of ice, cooling, heating, low-temperature source, energy intensity.
