Библиографическое описание:

Узаков Г. Н., Рузикулов Г., Алиярова Л. А., Узакова Ю. Г. Снижение энергоёмкости систем увлажнения вентиляционного воздуха в плодоовощехранилищах с применением возобновляемых источников энергии // Молодой ученый. — 2015. — №14. — С. 200-203.

Одним из важнейших направлений в сельскохозяйственном производстве является выращивание и низкотемпературное хранение плодоовощных продуктов, которая объединяет огромное количество теплофизических и технологических процессов. Длительное хранение плодоовощных продуктов с наименьшими потерями и затратами энергии, а также круглогодичное обеспечение населения свежими продуктами питания является актуальной научно-технической и социально-экономической задачей. Обеспечение продовольственной безопасности любой страны имеет весьма большое значение в условиях продолжающихся всеобщего мирового финансово-экономического кризиса.

В настоящее время в Узбекистане ежегодно производится около 16 миллионов тонн плодоовощной продукции (ПОП), на душу населения обеспечено производство около 300 килограммов овощей, 75 килограммов картофеля и 44 килограмма винограда, что примерно в три раза превышает оптимальные нормы потребления. Всего в настоящее время в нашей республике имеется более 1 300 хранилищ мощностью свыше 630 тысяч тонн, в которые ежегодно осуществляется закладка основных видов ПОП. В целях дальнейшее укрепление продовольственной безопасности и самообеспеченности республики основными видами продуктов питания в 2015 году предусматривается строительство более 2 тысяч холодильных камер.

В рамках Постановление Кабинета Министров Республики Узбекистан «О мерах по развитие и укрепление материально — технической базы хранения плодоовощной продукции на период 2011–2015 годы» от 7 апреля 2011 года построены современные энергоэффективные холодильники вместимостью 3000 тонн и модернизированы холодильные камеры для длительного хранения ПОП. В настоящее время важной задачей является разработка и исследование новых энергосберегающих технологий и технических средств, способных сократить до минимума потери ПОП при хранении и снижения энергоёмкости технологических процессов в плодоовощных холодильных камерах.

В соответствии с Постановлением Президента Республики Узбекистан от 5 мая 2015 года № ПП-2343 «О программе сокращению энергоемкости, внедрению энергосберегающих технологий в отраслях экономики и социальной сфере на 2015–2019 годы» поставлены задачи, по определению приоритетных направлений дальнейшего сокращения энергоемкости, внедрения энергосберегающих технологий и систем в отраслях экономики, ускоренное развитие использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в том числе апробированных технологий использования солнечной энергии [1].

В Узбекистане также с учетом высоких опережающих темпов развития экономики и потребности в энергии ведутся огромные работы по разработки и внедрению ВИЭ в различных отраслях народного хозяйства. В связи с этим для дальнейшего развития использования альтернативных источников энергии (АИЭ), которые Узбекистан располагает богатыми ресурсами, Президентом нашей страны принят Указ «О мерах по дальнейшему развитию альтернативных источников энергии» УП-4512 от 01.03.2013 г. [2].

Современные плодоовощехранилища, как биоэнергетический объект с системами теплохладоснабжения, вентиляции и увлажнения воздуха являются одним из крупнейших потребителей топливно-энергетических ресурсов, в том числе электрической энергии, которая часто используется нерационально. Увлажнение приточного вентиляционного воздуха (ПВВ) — важнейший технологический процесс, в высокой степени определяющий сохранность сельскохозяйственной продукции при хранении. Энергоёмкость процесса увлажнения ВП, главным образом, зависит от применяемого оборудования для получения увлажнительного агента (УА). Как правило, для генерирования УА в плодоовощехранилищах применяют аппараты трёх типов: механические распылители жидкости (дисковые или ротационные), паровые увлажнители (парогенераторы) и испарительные («сотовые») увлажнители. Каждый из перечисленных типов увлажнительных аппаратов имеет свои достоинства, однако общим недостатком их применения является повышенная энергоёмкость процесса увлажнения. Однако, поддержание высокой относительной влажности воздуха в плодоовощных холодильных камерах требует искусственное увлажнение ПВВ, при этом необходимо подавать на 1 тонну ПОП более 80–100 м3 увлажненного воздуха. Проведенные исследования в южных районах Республики показывают, что на каждый килоджоуль удаляемого из камеры хранения необходимо подать примерно 1,2–1,5 литр воды [3].

При хранении плодоовощных продуктов (ПОП) в хранилищах требуется поддерживать оптимальную низкую температуру (но выше криоскопической температуры) и высокой относительной влажности воздуха (80–95 %). При хранении 1 тонну картофеля в лечебный период (15 суток) выделяется 18–20 Вт тепла, в период охлаждения (30 суток) 14–16 Вт, а в период хранения (175 суток) 6,6–8,0 Вт. Общие тепловыделения 1 т картофеля за сезон с учетом теплоту дыхания составляет 160,2 мДж. Картофель при загрузке содержит значительное количество аккумулированного тепло, если его первоначальная температура 15 0С, то для ее снижения до 30С из 1 тонн продукции необходимо удалить:

Q= Ср m (t1 — t2) =41,7 мДж тепла.

где, Ср = 3,48 кДж/(кг.к) — удельная теплоёмкость картофеля.

Таким образом, общее количество удаляемого тепло из насыпи ПОП примерно составит 160,2 + 41,7 = 202 мДж.

Тогда при хренине 1 т картофеля за 220 суток при удалении 202000 КДж тепло активным вентилированием воздуха, требуется W = 137 667 кг вода, в сутки примерно 600 литров.

Анализ работы систем увлажнения приточного воздуха в плодоовощехранилищах показывают, что доувлажнение воздуха требует большие энергетические затраты, кроме этого при обработке воздуха паром насколько повышается его температура что нежелательно, особенно в режиме охлаждения камеры.

Энергоёмкость (Е) систем увлажнения ПВВ может быть определено как величина, равная отношению суммарной электрической мощности (N) приборов и устройств, входящих в систему увлажнения, к общей производительности системы увлажнения:

Е = ;                                                                                                           (1)

где Nвен — электрическая мощность вентиляторов, кВт;

Nвн — электрическая мощность водонагревателя, кВт;

Как видно, из формулы (1) основным составляющим энергоемкости является расход электрической энергии на нагрев воды.

Энергоемкость водонагревателя Евн опреляется по следующей формуле:

Евн = ;                                                                  (2)

где, t1- температура холодной воды, t1 = 16 20 0С;

t2 — температура подогретой воды, t2 = 35  40 0С.

При электрическом обогреве энергоемкость процесса нагрева увлажняющий воды до 40 С0 составляет: Евн =88,21 кДж/кг  или Евн = 0,025 .

В результате анализа существующих методов и средств увлажнения ПВВ нами разработана энергосберегающая установка увлажнения воздуха в плодоовощехранилищах с использованием низкопотенциальных солнечных установок (Рис.1). Установка предназначена для увлажнения воздуха и распыления различных технологических процессов в сельскохозяйственных помещениях, на предприятиях полиграфической, деревообрабатывающей, текстильной промышленности, плодоовощехранилищах т. е. везде, где необходимо поддерживать постоянную влажность. Разработанная установка состоит из бака холодный воды, водораспылительных форсунок, трубопроводов холодной и подогретой воды, регулирующих клапанов, плоского солнечного коллектора и дублирующего электронагревателя (ТЭН). Предложенная установка обеспечить подогреть воды с использованием солнечной энергии. Подогретая вода с температурой 40 0С лучше поглошается воздухом. Создана экспериментальная установка и определены основные технико-технологические параметры. Плоский солнечный коллектор (солнечный водонагреватель) с облучаемой площадью 1,5 м2 при средней суммарной солнечной радиации 700 Вт/м2 позволяет экономить 37,8 МДж/день тепла или 1,29 кг условного топлива в день в условиях города Карши. К. П. Д. солнечного водонагревателя — ɳ=0,7; коэффициент пропускания солнечных лучей — 0,8 (для стекло). Ниже приведены основные параметры предложенной установки.

Технико-технологические параметры:

1.      Расход воды на одну форсунку —  = 5 л/час;

2.      Начальная температура воды –;

3.      Расход сжатого воздуха —  = 3,5 м3/час;

4.      Объем бака холодной воды — м3;

5.      Конечная температура воды — .

6.      Полезный объем бака-аккумулятора — м3.

Использование предлагаемой установки позволяет обеспечить поддержание относительной влажности воздуха в диапазоне 30–95 % и уменьшает запыленность. Предложенная установка в сутки обеспечивает до 400 литров подогретой воды с температурой не ниже 35 0С, а также позволяет экономии энергии на подогрев воды и качественное хранение плодоовощных продуктов с минимальными затратами энергии в плодоовощехранилищах. Природно-климатические условия и радиационные режимы города Карши хорошо благопрепятствует применение солнечного подогрева воды увлажняющего приточного вентиляционного воздуха.

Рис.1. Установка для увлажнения воздуха. 1-бак для холодной воды; 2-регулирующей клапан холодной воды; 3-бак-аккумулятор подогретой воды — солнечный коллектор; 4-трубчатый электронагреватель ТЭН (дублер); 5-вентиль для слива воды из системы; 6-регулирующий клапан подогретой воды; 7-регулирующий клапан на сжатом воздухе; 8-игольчатый дроссель; 9-водораспылительные форсунки; 10-трубопровод сжатого воздуха; 11-трубопровод подогретой воды; 12-воздушный компрессор (вентилятор).

 

Таким образом, при использование предложенной солнечной установки снижается запыленность воздуха, экономия энергии для подогрева воды в системе увлажнения воздуха составляет до 50 %, расход воды на увлажнение воздуха уменьшается в 1–1,5 раза.

 

Литература:

 

1.                  Постановление Президента Республики Узбекистан от 5 мая 2015 года № ПП-2343 «О программе сокращению энергоемкости, внедрению энергосберегающих технологий в отраслях экономики и социальной сфере на 2015–2019 годы».

2.                  Указ Президента Республики Узбекистан «О мерах по дальнейшему развитию альтернативных источников энергии» УП-4512 от 01.03.2013 г.

3.                  Узаков Г. Н. Энергоэффективные системы теплохладоснабжения плодоовощехранилищ. — Германия: г. Саарбрюккен, LAP Lambert Academic Publishing, 2013г. — 268 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle