Розробка та дослідження енергоефективних геліоповітряних колекторів для сушіння рослинної сільськогосподарської продукції

Автор(и)

  • Борис Іванович Котов Заклад вищої освіти «Подільський державний університет», Україна https://orcid.org/0000-0001-6369-3025
  • Роман Андрійович Калініченко Національний університет біоресурсів і природокористування, Україна https://orcid.org/0000-0001-9325-1551
  • Анатолій Володимирович Спірін Відокремлений структурний підрозділ «Ладижинський фаховий коледж Вінницького національного аграрного університету», Україна https://orcid.org/0000-0002-4642-6205
  • Наталія Миколаївна Гудзенко Відокремлений структурний підрозділ «Ладижинський фаховий коледж Вінницького національного аграрного університету», Україна https://orcid.org/0000-0002-0978-4257
  • Андрій Михайлович Дідик Вінницький національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-0524-0017
  • Михайло Анатолійович Замрій Вінницький національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-9433-6714

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.318480

Ключові слова:

сонячне випромінювання, геліоколектор, сушильний агент – повітря, теплообмін, плівкові рукави, абсорбер сонячного випромінювання

Анотація

Об’єктом дослідження є сушіння сільськогосподарської рослинної продукції. Штучне теплове сушіння сільськогосподарської рослинної продукції (насіння, фрукти, горіхи, зерно тощо), як традиційний спосіб консервування та підготовки до зберігання та подальшої переробки, як правило, відбувається в сушарках сезонного використання. Для зменшення витрат традиційних видів органічного палива запропоновано для нагріву сушильного агенту в сезонних сушарках використовувати легкий переносний плівковий геліоколектор. Приведено математичний опис теплових процесів в геліоколекторі. Для підвищення ефективності (ступеню підігріву повітря) запропоновані пристрої – інтенсифікатори теплообміну. Теоретично обґрунтовано, експериментально підтверджено ефективні способи підвищення теплової потужності геліоколектора на основі застосування кільцевих і спіральних турболізаторів потоку теплоносія та секційного багатотрубного (багатоелементного) абсорбера. Використання зазначених елементів конструкції геліоколектора дозволить збільшити теплову продуктивність з одиниці площі абсорбера сонячної радіації, що дозволить підвищити нагрівання теплоносія з 26 °С до 32 °С для обнотрубних абсорберів і до 36 °С для секційного абсорбера. Максимальна питома потужність геліоколектора площею 240 м2 – 0,2 кВт/м2 при питомих витратах теплоносія 23 м3/год·м2. Для систем активного вентилювання насіннєвого матеріалу при питомих витратах повітря до 100 м3/год·м2 можна отримати нагрів атмосферного повітря до 10 °С, що забезпечує цілодобове сушіння продукту. Сформульована спрощена математична модель для інтенсифікації параметрів за даними експериментів. Визначені коефіцієнти тепловіддачі від плівкового абсорбера сонячної енергії до нагріваємого повітря. Наведені результати експериментального визначення теплових характеристик геліоколектора та його енергетична ефективність. Як показали розрахунки, подальше підвищення продуктивності трубчастого геліоколектора можливе при збільшені швидкості потоку в плівковому абсорбері, що може бути реалізовано зменшенням діаметру трубопроводу.

Біографії авторів

Борис Іванович Котов, Заклад вищої освіти «Подільський державний університет»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра агроінженерії і системотехніки імені Михайла Самокиша

Роман Андрійович Калініченко, Національний університет біоресурсів і природокористування

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедри електроенергетики, електротехніки та електромеханіки

Анатолій Володимирович Спірін, Відокремлений структурний підрозділ «Ладижинський фаховий коледж Вінницького національного аграрного університету»

Кандидат технічних наук, доцент

Інженерно-агрономічне відділення

Наталія Миколаївна Гудзенко, Відокремлений структурний підрозділ «Ладижинський фаховий коледж Вінницького національного аграрного університету»

Кандидат економічних наук, доцент

Економічне відділення

Андрій Михайлович Дідик, Вінницький національний аграрний університет

Аспірант

Кафедра інженерної механіки та технологічних процесів в АПК

Михайло Анатолійович Замрій, Вінницький національний аграрний університет

Аспірант

Кафедра охорони праці та біотехнічних систем у тваринництві

Посилання

  1. Jahan, A. (2021). A Study on Urbanization and the Associated Challenges. International Journal of Innovative Research in Engineering and Management, 8 (6), 457–461.
  2. Torshizi, M. V., Mighani, A. H. (2017). The application of solar energy in agricultural systems. Renewable Energy and Sustainable Development, 3 (2), 234–240. https://doi.org/10.21622/resd.2017.03.2.234
  3. Korobka, S. V. (2013). Issledovanie parametrov i rezhimov raboty konvektivnoi geliosushilki fruktov. MOTROL. Commisssion of motorization and energetics in agriculture, 15 (4), 134–139.
  4. Korobka, S. (2014). Study researches solar-radiation-convection drying method drying stone fruit in convective gelioмdryers. MOTROL. Commisssion of motorization and energetics in agriculture, 16 (4), 112–116. Available at: https://www.pan-ol.lublin.pl/archiwum/wydawnictwa/Motrol16_4_2014.html
  5. Klymchuk, V. M. (2000). Sushinnia lnovorokhu z kompleksnym vykorystanniam soniachnoi ta elektrychnoi enerhii. Mekhanizatsiia ta elektryfikatsiia silskoho hospodarstva, 83, 125–126.
  6. Klymchuk, V. M. (2003). Vykorystannia soniachnoi enerhii pry sushinni zerna. Mekhanizatsiia ta elektryfikatsiia silskoho hospodarstva, 87, 117–120.
  7. Burnaiev, M. O. (2001). Doslidzhennia roboty heliokolektora dlia pidihrivu povitria pry aktyvnomu vysushuvanni sina. Netradytsiini ta ponovliuvani dzherela enerhii yak alternatyvni pervynnym dzherelam enerhii v rehioni. Lviv, 159–163.
  8. Doroshenko, A., Glauberman, M. (2012). Alternative Energy. Refrigerating and Heating Systems. Odessa: ONU, 447.
  9. Babych, M., Krygul, R., Shapoval, S., Tolstushko, N., Korobka, S., Tolstushko, M. (2019). Results of experimental researches into process of oak veneer drying in the solar dryer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (98)), 13–22. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.162948
  10. Rafizul, I. M., Alamgir, M., Shahed Sharif, S. M. (2012). Analysis and Selection of Appropriate Aggregation Function for Calculating of Leachate Pollution Index of Landfill Lysimeter. Iranica Journal of Energy and Environment, 3 (4), 371–380. https://doi.org/10.5829/idosi.ijee.2012.03.04.11
  11. Klymchuk, V. M., Andrianov, A. I. (2000). Doslidzhennia roboty trubchastoho soniachnoho kolektora. Mekhanizatsiia ta elektryfikatsiia silskoho hospodarstva, 88, 170–174.
  12. Korobka, S., Babych, M., Krygul, R., Tolstushko, N., Tolstushko, M. (2017). Research into technological process of convective fruit drying in a solar dryer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (8 (87)), 55–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.103846
  13. AI-Neama, M., Farkas, I. (2018). Utilization of Solar Air Collectors for Product's Drying Processes. The Journal of Scientific and Engineering Research, 5 (2), 40–56.
  14. Zhelykh, V., Kozak, K., Dzeryn, O., Pashkevych, V. (2018). Physical Modeling of Thermal Processes of the Air Solar Collector with Flow Turbulators. Energy Engineering and Control Systems, 4 (1), 9–16. https://doi.org/10.23939/jeecs2018.01.009
  15. Kotov, B. I. (1994). Tekhnologicheskie i teploenergeticheskie osnovy povysheniia effektivnosti sushki rastitelnogo syria. PhD Thesis.
  16. Kalinin, E., Dreitser, G., Yarkho, S. (1972). Intensifikatciia teploobmena v kanalakh. Mashinostroenie, 220.
Development and research of energy-efficient helio-air collectors for drying agricultural products

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-20

Як цитувати

Котов, Б. І., Калініченко, Р. А., Спірін, А. В., Гудзенко, Н. М., Дідик, А. М., & Замрій, М. А. (2024). Розробка та дослідження енергоефективних геліоповітряних колекторів для сушіння рослинної сільськогосподарської продукції. Technology Audit and Production Reserves, 6(80). https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.318480

Номер

Том 6 № 80 (2024): Article in Press

Розділ

Альтернативні та відновлювальні джерела енергії

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Boris Kotov, Roman Kalinichenko, Anatolii Spirin, Natalia Gudzenko, Andrii Didyk, Mykhailo Zamrii

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.