Снижение энергоёмкости систем увлажнения вентиляционного воздуха в плодоовощехранилищах с применением возобновляемых источников энергии | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 23 ноября, печатный экземпляр отправим 27 ноября.

Опубликовать статью в журнале

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. — URL https://moluch.ru/archive/94/21012/ (дата обращения: 12.11.2019).

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.

Основные термины (генерируются автоматически): подогретая вода, холодная вода, Узбекистан, увлажнение воздуха, сжатый воздух, предложенная установка, солнечная энергия, плоский солнечный коллектор, плодоовощная продукция, высокая относительная влажность.


Похожие статьи

Создание влажностного режима в плодоовощехранилищах на...

Ключевые слова: плодоовощная продукция, холодильная камера, увлажнение воздуха, солнечная энергия, солнечный коллектор, водяной аккумулятор солнечной энергии.

Эксергетическая эффективность систем увлажнения воздуха на...

Для исследования эффективности систем увлажнения воздуха на основе водяного аккумулятора солнечной энергии-плоского солнечного коллектора (ВАСЭ) и определения их теплотехнических характеристик проводились исследования и натурные испытания установки.

Солнечная энергия и ее использование | Статья в журнале...

коллектор, солнечная энергия, горячая вода, солнечная радиация, система, солнечный свет, Активное использование, солнечный коллектор, черный цвет, предварительный нагрев воды.

Энергоэффективное плодоовощехранилище с использованием...

1 – блок увлажнения воздуха; 2 – перелив; 3 – вентилятор; 4 – задвижка; 5 – форсунки; 6 – горячая вода; 7 – бак аккумулятор; 8 – подпитка; 9 – конденсатор ТНУ; 10 – компрессор ТНУ; 11 – испаритель ТНУ; 12 – регулирующий вентиль ТНУ; 13 – плоский солнечный коллектор; 14...

Перспективы использования солнечной энергии в ГВС на...

Солнечный водонагревательный коллектор предназначен для нагрева воды с помощью солнечной энергии.

Вследствие высокой температуры окружающего воздуха и относительного безветрия конвекционные потери тепла абсорбера незначительно...

Гелиовоздухонагревательная установка с солнечно-термической...

Предложенная гелиовоздухонагревательная установка (ГВН) также работает для систем активного вентилирования плодоовощного штабеля холодильных камер. В этом случае в режиме очистки через задвижки 4 подогретый воздух в гелиовоздухонагревателе поступает в...

Особенности применения вакуумных солнечных коллекторов...

коллектор, вакуумный солнечный коллектор, горячая вода, солнечный свет, горячее водоснабжение, солнечная энергия, рассеивание тепла, тепловая трубка, стагнация коллектора, угол наклона коллектора.

Эффективное осушение воздуха помещений бассейнов

В соответствии с [1] в плавательных бассейнах температуру поверхности воды необходимо поддерживать на уровне 26–28°С. При этом температура воздуха должна быть на 1–2°С выше температуры воды, то есть 27–30°С. Нормируемая относительная влажность воздуха...

Использование низкопотенциальной солнечной энергии...

солнечная энергия, горячая вода, природный газ, горячее водоснабжение, площадь коллектора, отрасль экономики, солнечная установка, солнечная водонагревательная установка, расчетный период, летний период.

Создание влажностного режима в плодоовощехранилищах на...

Ключевые слова: плодоовощная продукция, холодильная камера, увлажнение воздуха, солнечная энергия, солнечный коллектор, водяной аккумулятор солнечной энергии.

Эксергетическая эффективность систем увлажнения воздуха на...

Для исследования эффективности систем увлажнения воздуха на основе водяного аккумулятора солнечной энергии-плоского солнечного коллектора (ВАСЭ) и определения их теплотехнических характеристик проводились исследования и натурные испытания установки.

Солнечная энергия и ее использование | Статья в журнале...

коллектор, солнечная энергия, горячая вода, солнечная радиация, система, солнечный свет, Активное использование, солнечный коллектор, черный цвет, предварительный нагрев воды.

Энергоэффективное плодоовощехранилище с использованием...

1 – блок увлажнения воздуха; 2 – перелив; 3 – вентилятор; 4 – задвижка; 5 – форсунки; 6 – горячая вода; 7 – бак аккумулятор; 8 – подпитка; 9 – конденсатор ТНУ; 10 – компрессор ТНУ; 11 – испаритель ТНУ; 12 – регулирующий вентиль ТНУ; 13 – плоский солнечный коллектор; 14...

Перспективы использования солнечной энергии в ГВС на...

Солнечный водонагревательный коллектор предназначен для нагрева воды с помощью солнечной энергии.

Вследствие высокой температуры окружающего воздуха и относительного безветрия конвекционные потери тепла абсорбера незначительно...

Гелиовоздухонагревательная установка с солнечно-термической...

Предложенная гелиовоздухонагревательная установка (ГВН) также работает для систем активного вентилирования плодоовощного штабеля холодильных камер. В этом случае в режиме очистки через задвижки 4 подогретый воздух в гелиовоздухонагревателе поступает в...

Особенности применения вакуумных солнечных коллекторов...

коллектор, вакуумный солнечный коллектор, горячая вода, солнечный свет, горячее водоснабжение, солнечная энергия, рассеивание тепла, тепловая трубка, стагнация коллектора, угол наклона коллектора.

Эффективное осушение воздуха помещений бассейнов

В соответствии с [1] в плавательных бассейнах температуру поверхности воды необходимо поддерживать на уровне 26–28°С. При этом температура воздуха должна быть на 1–2°С выше температуры воды, то есть 27–30°С. Нормируемая относительная влажность воздуха...

Использование низкопотенциальной солнечной энергии...

солнечная энергия, горячая вода, природный газ, горячее водоснабжение, площадь коллектора, отрасль экономики, солнечная установка, солнечная водонагревательная установка, расчетный период, летний период.

Похожие статьи

Создание влажностного режима в плодоовощехранилищах на...

Ключевые слова: плодоовощная продукция, холодильная камера, увлажнение воздуха, солнечная энергия, солнечный коллектор, водяной аккумулятор солнечной энергии.

Эксергетическая эффективность систем увлажнения воздуха на...

Для исследования эффективности систем увлажнения воздуха на основе водяного аккумулятора солнечной энергии-плоского солнечного коллектора (ВАСЭ) и определения их теплотехнических характеристик проводились исследования и натурные испытания установки.

Солнечная энергия и ее использование | Статья в журнале...

коллектор, солнечная энергия, горячая вода, солнечная радиация, система, солнечный свет, Активное использование, солнечный коллектор, черный цвет, предварительный нагрев воды.

Энергоэффективное плодоовощехранилище с использованием...

1 – блок увлажнения воздуха; 2 – перелив; 3 – вентилятор; 4 – задвижка; 5 – форсунки; 6 – горячая вода; 7 – бак аккумулятор; 8 – подпитка; 9 – конденсатор ТНУ; 10 – компрессор ТНУ; 11 – испаритель ТНУ; 12 – регулирующий вентиль ТНУ; 13 – плоский солнечный коллектор; 14...

Перспективы использования солнечной энергии в ГВС на...

Солнечный водонагревательный коллектор предназначен для нагрева воды с помощью солнечной энергии.

Вследствие высокой температуры окружающего воздуха и относительного безветрия конвекционные потери тепла абсорбера незначительно...

Гелиовоздухонагревательная установка с солнечно-термической...

Предложенная гелиовоздухонагревательная установка (ГВН) также работает для систем активного вентилирования плодоовощного штабеля холодильных камер. В этом случае в режиме очистки через задвижки 4 подогретый воздух в гелиовоздухонагревателе поступает в...

Особенности применения вакуумных солнечных коллекторов...

коллектор, вакуумный солнечный коллектор, горячая вода, солнечный свет, горячее водоснабжение, солнечная энергия, рассеивание тепла, тепловая трубка, стагнация коллектора, угол наклона коллектора.

Эффективное осушение воздуха помещений бассейнов

В соответствии с [1] в плавательных бассейнах температуру поверхности воды необходимо поддерживать на уровне 26–28°С. При этом температура воздуха должна быть на 1–2°С выше температуры воды, то есть 27–30°С. Нормируемая относительная влажность воздуха...

Использование низкопотенциальной солнечной энергии...

солнечная энергия, горячая вода, природный газ, горячее водоснабжение, площадь коллектора, отрасль экономики, солнечная установка, солнечная водонагревательная установка, расчетный период, летний период.

Создание влажностного режима в плодоовощехранилищах на...

Ключевые слова: плодоовощная продукция, холодильная камера, увлажнение воздуха, солнечная энергия, солнечный коллектор, водяной аккумулятор солнечной энергии.

Эксергетическая эффективность систем увлажнения воздуха на...

Для исследования эффективности систем увлажнения воздуха на основе водяного аккумулятора солнечной энергии-плоского солнечного коллектора (ВАСЭ) и определения их теплотехнических характеристик проводились исследования и натурные испытания установки.

Солнечная энергия и ее использование | Статья в журнале...

коллектор, солнечная энергия, горячая вода, солнечная радиация, система, солнечный свет, Активное использование, солнечный коллектор, черный цвет, предварительный нагрев воды.

Энергоэффективное плодоовощехранилище с использованием...

1 – блок увлажнения воздуха; 2 – перелив; 3 – вентилятор; 4 – задвижка; 5 – форсунки; 6 – горячая вода; 7 – бак аккумулятор; 8 – подпитка; 9 – конденсатор ТНУ; 10 – компрессор ТНУ; 11 – испаритель ТНУ; 12 – регулирующий вентиль ТНУ; 13 – плоский солнечный коллектор; 14...

Перспективы использования солнечной энергии в ГВС на...

Солнечный водонагревательный коллектор предназначен для нагрева воды с помощью солнечной энергии.

Вследствие высокой температуры окружающего воздуха и относительного безветрия конвекционные потери тепла абсорбера незначительно...

Гелиовоздухонагревательная установка с солнечно-термической...

Предложенная гелиовоздухонагревательная установка (ГВН) также работает для систем активного вентилирования плодоовощного штабеля холодильных камер. В этом случае в режиме очистки через задвижки 4 подогретый воздух в гелиовоздухонагревателе поступает в...

Особенности применения вакуумных солнечных коллекторов...

коллектор, вакуумный солнечный коллектор, горячая вода, солнечный свет, горячее водоснабжение, солнечная энергия, рассеивание тепла, тепловая трубка, стагнация коллектора, угол наклона коллектора.

Эффективное осушение воздуха помещений бассейнов

В соответствии с [1] в плавательных бассейнах температуру поверхности воды необходимо поддерживать на уровне 26–28°С. При этом температура воздуха должна быть на 1–2°С выше температуры воды, то есть 27–30°С. Нормируемая относительная влажность воздуха...

Использование низкопотенциальной солнечной энергии...

солнечная энергия, горячая вода, природный газ, горячее водоснабжение, площадь коллектора, отрасль экономики, солнечная установка, солнечная водонагревательная установка, расчетный период, летний период.

Задать вопрос