WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

Pages:   || 2 |

«Исследование и разработка полифункциональной гелиосушилки-теплицы для производства плодоовощной продукции 6D080600 - Аграрная техника и технология Диссертация на соискание степ ...»

-- [ Страница 1 ] --

Казахский национальный аграрный университет

УДК 6.631.544.365.2

На правах рукописи

КАСЫМБАЕВ БЕКБОСЫН МЫРКАСЫМОВИЧ

Исследование и разработка полифункциональной гелиосушилки-теплицы

для производства плодоовощной продукции

6D080600 - Аграрная техника и технология

Диссертация на соискание степени

доктора философии (PhD)

Научные консультанты:

доктор технических наук

, профессор Атыханов Айбек Кашкымбайулы, доктор PhD, доцент Караиванов Димитър Петков, Болгария Республика Казахстан Алматы, 2016 СОДЕРЖАНИЕ НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ…………………………………… 5 ОПРЕДЕЛЕНИЯ…………………………………………………………… 6 ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ……………………………………. 7 ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….. 8 ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ………………… 12 Значение продуктов растительного происхождения для 1.1 населения……………………………………………………………. 12 Теплица, ее значение и применение в сельском хозяйстве ………….

1.2 15 Обзор и анализ структуры теплицы в мировом масштабе …………… 1.3 16 Технология производства продукции в теплицах Казахстана ……… 1.4 21 Полезные свойства сухофруктов …………………………………… 25 1.5 Отечественный и зарубежный опыт использования солнечной 1.6 энергии для сушки плодоовощных продуктов. …………………... 27 Постановка задач исследований, цель и задачи исследования…... 44 1.7 Заключение по 1 разделу диссертации….……………………….... 46

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ



К ОБОСНОВАНИЮ ПРОЦЕССА СУШКИ И

КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛИЧНОГО СООРУЖЕНИЯ

СОВМЕЩЕННОГО С ГЕЛИОСУШИЛЬНЫМ МОДУЛЕМ. 48

Предлагаемый гелиосушильный модуль для плодов, фруктов 2.1 овощей.…

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящей диссертации использованы ссылки на следующие стандарты:

СН РК 2.01-01-2013

Защита строительных конструкций от коррозии.

СН РК 2.04-01-2011 Естественное и искусственное освещение.

СН РК 4.01-03-2013 Наружные сети и сооружения, водоснабжение и канализация.

СН РК 4.01-01-2011 Внутренний водопровод и канализация зданий.

СН РК 4.02-01-2011 Отопление, вентиляция и кондиционирование.

СН РК 4.04-07-2013 Электротехнические устройства.

СН РК 4.02-03-2012 Системы автоматизации.

СН РК 5.03-07-2013 Несущие и ограждающие конструкции.

СН РК 3.02-31-2011 Здания и сооружения для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции.

СН РК 5.01-02-2013 Основания зданий и сооружений.

СН РК 3.02-27-2013 Производственные здания.

СН РК 3.02-33-2014 Теплицы и парники.

СНиП 2.10.

04-85. Теплицы и тепличные комбинаты ГОСТ 1750-86. Фрукты сушеные. Правила приемки, методы отбора проб и испытаний: утв. и введен в действие пост. гос. ком. СССР по стандартам от 17.01.86 № 133.

ГОСТ Р 52622-2006. Овощи сушеные / Общие технические условия.

ГОСТ 28561-90. Продукты переработки плодов и овощей / Методы определения сухих веществ и влаги.

ГОСТ Р 29270-95. Продукты переработки плодов и овощей / Методы определения нитратов.





СТ РК ГОСТ Р 53056-2010 Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки.

ГОСТ Р Сушильные машины и установки 55262-2012 сельскохозяйственного назначения. Методы испытания.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящей диссертации применяются следующие термины с соответствующими определениями:

Теплица - помещение для выращивания и размножения растений, не выдерживающих определенных условий климата или климатических изменений по сезонам данной местности (температуры, влажности и освещения) на открытом воздухе;

Ангарная теплица - однопролетная теплица, отстоящая от других сооружений, с крышей, как правило, скатной, арочной или готической;

Блочная теплица - ряд из двух или более однопролетных теплиц, соединенных вместе по их линиям свесов крыш. Внутренние стены двух соседних теплиц, соединенных по водосточному желобу, как правило, удаляются;

Вентиляция (теплицы) - естественный или искусственный регулируемый воздухообмен в теплице, обеспечивающий температуру, влажность и содержание двуокиси углерода в воздушной среде в соответствии с технологическими требованиями;

Весенняя теплица - теплица, эксплуатируемая весной, летом и осенью;

Зимняя теплица - теплица, эксплуатируемая в течение всего года;

Парник - защитное сооружение со специально подготовленным грунтом, представляющее собой грядку со стеклянными или пленочными съемными рамами или конструкциями со светопропускающим покрытием, предназначенное для выращивания ранних овощей или рассады;

Производственное здание - здание, присоединенное к теплице или стоящее отдельно, используемое в качестве рабочей зоны и зоны хранения; как правило, содержит офис, туалеты, инженерные сети, зону отдыха работников, хранилища, зону посадки растений в горшки и зону отгрузки;

Сушка - это процесс удаления из материала любой жидкости, в результате чего в нем увеличивается относительное содержание сухой части;

Солнечная инсоляция - это количество электромагнитной энергии (солнечного излучения), попадающего на поверхность земли;

Поликарбонаты - группа термопластов, сложные полиэфиры угольной кислоты и двухатомных спиртов общей формулы (-O-R-O-CO-)n;

Сотовый поликарбонат - наилучший материал для покрытия теплиц, представляет собой светопропускающие полые панели, полученные методом экструзии из гранул поликарбоната;

Светоотражающий экран – серебристый металлический лист, расположенный под сушильным ящиком, выполненного в виде параболы, горизонтальная ось которой расположена под углом 300 к горизонту;

Пиранометр - предназначен для измерения глобальной солнечной радиации, сельского хозяйства, метеорологии и исследования солнечной энергии;

Гелиосушильный модуль – представляет собой комплект, состоящей из сушильного ящика с высушиваемым сырьем и светоотражающим экраном.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВТО - Всемирная торговая организация;

НИИ - Научно-исследовательские институты;

НИР - Научно-исследовательская работа;

МОН РК - Министерство образования и науки Республики Казахстан;

МСХ РК -Министерство сельского хозяйства Республики Казахстан;

КПД - коэффициент полезного действия;

СА - сушильный агент;

- процент;

% кг - килограмм;

С - градус Цельсия;

кВт·ч - киловатт·час;

Вт - ватт;

м2 - квадратный метр;

м3 - метр кубический;

- масса, кг;

m

- объем, м3;

V Кпр - коэффициент проницаемости;

- влажность, % ;

W 1, 2 - влажность продукции до, и после сушки, %;

- площадь теплицы, м2;

- коэффициент переноса влаги;

kp p - относительный коэффициент переноса влаги;

- коэффициент конвективной диффузии;

Dp

- коэффициент емкости влажного газа пористом теле;

Cp

- теплоемкость материала, Дж/(кг К);

CM

- изменение температуры материала, К;

dtM

- площадь поверхности сушки, м2;

F

- удельная теплота испарения, кДж/кг;

r

- плотность потоки излучения, кВт/м2;

E

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Продовольственная безопасность любого государства – неотъемлемая часть национальной безопасности. Обеспечение населения продуктами питания представляет собой важную социально – экономическую задачу, решение которой имеет огромное значение для каждого государства [1].

Потребность человека в разнообразных продуктах питания обусловливается необходимостью обеспечивать организм водорастворимыми витаминами и минеральными элементами, которые содержатся в основном продуктах растительного происхождения.

Плоды и овощные культуры – непременные продукты ежедневного рациона каждого человека, так как они содержат в своем составе легко усвояемые углеводы, органические кислоты, азотистые вещества, минеральные соли, витамины и другие. Обеспеченность плодоовощной продукцией – один из главнейших показателей полноценности рациона.

Полноценное и сбалансированное питание требует потребления витаминов в натуральном виде круглый год. Однако, Казахстан расположен в зоне резко континентального климата, что исключает возможность обеспечивать круглогодично населения свежими овощами.

Производство плодоовощной продукции носит сезонный характер, поэтому обеспечение ими в межсезонье идет за счет тепличных овощей.

Тепличное производство в настоящее время развивается как динамичная и эффективная отрасль сельского хозяйства, имеющее большое значение для снабжения населения свежими и богатыми витаминами овощами, когда из открытого грунта не поступает продукция. Однако, несмотря на это обеспечения население свежими овощами является недостаточными и поэтому в зонах холодного пояса Республики в зимний период цены на эти продукты резко возрастает.

Фрукты и овощи, как правило, содержат до 90% воды, 9,5% различных соединений и 0,5% минеральных веществ. Высокое содержание влаги приводит к тому, что они легко поражаются фитопатогенными микроорганизмами и сохранность урожая является сложной задачей. Ежегодные потери урожая овощей на стадии заготовки и хранения в среднем составляют 20-25%, фруктов

– 15-18%. Поэтому, заготовка сушеных продуктов из плодов и овощей, как способ сбережения урожая, находит все большее применение [2,3].

Среднем и мелким товаропроизводителям целесообразно хранение полученного урожая непосредственно в своих хозяйствах и осуществлять реализацию в наиболее благоприятное время с точки зрения ценовой политики.

Традиционно, организация процессов сушки при заготовке сушеных фруктов и овощей осуществляются путем использования традиционных видов энергии.

Применение простых солнечных сушилок с аккумулированием солнечной энергии и круглосуточным процессом сушки является необходимым и выгодным, особенно для малых и средних фермерских и крестьянских хозяйств юго-востока Казахстана, которые ежегодно производят 1,9 миллиона тонн плодов, ягод, винограда. Причем валовый сбор указанных продуктов имеет тенденцию устойчивого роста. К сожалению, значительная часть урожая погибает из-за невозможности оперативной переработки. Сушка плодов и ягод носит кратковременный и сезонный характер, соответственно оборудование неоправданно простаивает длительное время, особенно в зимний и весенний периоды. Существенным недостатком действующих гелиосушилок является их применение только для сушки одного вида сырья или существующие сушильные установки работают только в летнее время и не используются в зимний и весенний периоды, что снижает их эффективность.

Использование солнечной энергии и энергосбережение было актуальным во все времена, однако стало более востребованной в настоящее время, когда возросли цены на энергоносители в 2-4 раза и ужесточились экологические требования.

Поэтому работа, посвященная к разработке гелиосушильного модуля в составе тепличного сооружения для производства плодоовощной продукции является своевременной и актуальной, имеет важное народнохозяйственное значение и тесно связана с Концепцией по переходу Республики Казахстан к «Зеленой экономике», утвержденной Указом Президента Республики Казахстан Н.А. Назарбаевым от 30 мая 2013 г. № 577 [4].

Цель работы. Целью данной работы является повышение эффективности и производительности комплекса, сочетающего теплицу и гелиосушильного модуля путем интенсификации технологии производства сушеных продуктов растительного происхождения.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

- провести обзор и анализ производства продуктов растительного происхождения;

- провести анализ по существующим конструкциям тепличного сооружения и их материалов для покрытия;

- изучить способы сушки плодоовощных культур и конструкций гелиосушильных устройств;

- обосновать технологическую схему тепличного сооружения с гелиосушильным модулем;

- провести теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию основных параметров и режимов работы предлагаемого гелиосушильного модуля;

- изготовить и провести испытания разработанного тепличного сооружения с совмещенной гелиосушильным модулем;

- определить экономическую эффективность тепличного сооружения совмещенной с гелиосушильным модулем.

Объектом исследования является гелиосушильный модуль для сушки плодовощной продукции установленный на купольной части теплицы.

Методы исследования: Теоретические исследования выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики, термодинамики, математики. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими СН РК и ГОСТами, с использованием методики планирования экспериментов. При обработке экспериментальных данных были использованы методы математической статистики.

Предмет исследования: процесс сушки плодовощной продукции солнечной энергией в гелиосушильном модуле установленной на купольной части теплицы.

Научная новизна работы В выполненной диссертационной работе получены следующие научные результаты:

- метод использования гелиосушильного модуля с размещением на куполе тепличного сооружения для уменьшения теневого эффекта в полный световой день;

- математическая модель процесса сушки в гелиосушильном модуле;

- технологические и конструктивные параметры гелиосушильного модуля;

- режимы работы гелиосушильного модуля.

На защиту выносятся следующие положения

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований при сушке плодов и овощей в гелиосушильном модуле.

2. Технологический процесс сушки плодов овощей в гелиосушильном модуле.

3. Новая конструкция гелиосушильного модуля.

4. Технологические режимы и параметры гелиосушильного модуля.

Практическая ценность результатов диссертационной работы заключается в использовании гелиосушильного модуля на купольной части тепличного сооружения для уменьшения теневого эффекта с целью повышения эффективности процесса сушки и уменьшения транспортных затрат для доставки сырья.

Связь данной работы с другими НИР и различными государственными и международными программами.

Настоящая работа выполнена на кафедре «Аграрная техника и технология» Казахского Национального аграрного университета в соответствии с научно-исследовательской работой по бюджетной программе 055 МОН РК «Научная и/или научно-техническая деятельность», подпрограмма 100 «Программно-целевое финансирование», по программе: «Целевое развитие университетской науки, ориентированной на инновационной результат», по теме «Разработка энергосберегающей технологии круглогодичного производства и переработки плодоовощной продукции на базе полифункциональных гелиосушилок-теплиц»(№гос.регистрации 0111РК00488).

Личный вклад докторанта. Разработка методик экспериментальных исследований и на основе, которых получение достоверных результатов экспериментальных исследований, их анализ и интерпретация, представленных в диссертации получены лично автором. Участие в разработке технического задания на проектирование оборудования, подготовка конструкторской документации, изготовлении гелиосушилка-теплицы на экспериментальном заводе Казахского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства МСХ РК (Алматы). Испытание и внедрение результатов исследования в учебно-производственном хозяйстве «Агроуниверситет».

Апробация работы Основные положения диссертационной работы и результаты исследований были представлены и одобрены на 5 международных научнопрактических конференциях: Международная научно-практическая конференция «News of modern science» (Алматы, 2014 г), Международная научно-практическая конференция «Уалихановские чтения – 18», (Кокшетау, 2014 г), Международная научно-практическая конференция «Глобальная наука и инновации» (Чикаго, США. 2014 г), Международная научно-практическая конференция посвещенной 85-летию КазНАУ «Новая стратегия научнообразовательных приоритетов в контексте развития АПК» (Алматы, 2015 г), Международная научно-практическая конференция «III Уркумбаевские чтения»

«Справедливое и разумное использование природных ресурсов – путь в будущее» (Тараз, 2015 г).

Публикации. По материалам диссертации всего опубликованы 11 научных работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных Комитетом по надзору и аттестации в сфере образования и науки Министерства образования и науки РК; 1 – в зарубежных журналах, из них 1 – с импакт-фактором в журнале входящий в базу данных Scopus (International Journal of Pure and Applied Mathematics, Bulgaria, 2015 г); 5 тезисов научных конференций, в том числе 1 в зарубежных конференциях (Чикаго, США, 2014 г). Получены инновационный патент РК на изобретение №26684 и патент РК на полезную модель №1318.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и приложений.

Работа изложена на 136 страницах компьютерного текста, включает 27 таблиц, 59 рисунков и 14 приложений. Список использованных источников включает 163 наименования.

В первой главе проведен анализ состояния и перспективы производства теплицы, системы классификации теплиц, конструкция теплиц и используемые материалы, общие сведения о сотовом поликарбонате и его применении, существующих технологий и способов сушки плодоовощного сырья, классификация и характеристики солнечных сушилок и показатели, характеризующие производительность солнечных сушилок.

В второй главе проведена теоретическая часть диссертации В третьей главе приведена методика и для вычисления интенсивности суммарной солнечной радиации на наклонной плоскости, на горизонтальной плоскости и влияние солнечной радиации при сушке плодоовощных продуктов В четвертой главе приведены результаты экспериментального исследования.

В пятой главе приведено технико-экономическое обоснование гелиосушильного модуля.

1 ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Значение продуктов растительного происхождения для населения Обеспечение населения республики продуктами питания является важнейшей общегосударственной задачей. Для осуществления указанной задачи необходимо не только достижение устойчивого роста сельскохозяйственного и перерабатывающего производств, но и создание технологий и средств для этих производств, отвечающих современным достижениям науки [5].

Агропромышленный комплекс имеет огромное значение в экономике страны. АПК относится к числу основных народнохозяйственных комплексов, определяющих условия поддержания жизнедеятельности общества. Значение его не только в обеспечении потребностей людей в продуктах питания, но в том, что он существенно влияет на занятость населения и эффективность всего национального производства [6].

Казахстан является одним из ведущих регионов в области сельского хозяйства, (рисунок 1.1) который обладает огромным аграрным потенциалом.

В 2015 г. на долю зерновых культур приходилось 77,61%, кормовые – 11,77%, масличные – 8,17%, картофеля – 0,84%, овощных и бахчевых культур – 0,86 [7].

77,61% - зерновые культуры; 11,77% - кормовые культуры; 8,17% масличные культуры; 0,84% - картофель; 0,86%–овощные и бахчевые культуры Рисунок 1.1 - Посевная площадь в РК в 2015 г, % Сельское хозяйство в Казахстане является одной из важных отраслей экономики, которая позволяет практически полностью обеспечивать продовольственную безопасность, а также экспортировать значительные объёмы сельскохозяйственной продукции за рубеж.

Продовольственная безопасность – это такое состояние экономики, при котором каждому потребителю гарантируется доступность продовольствия в соответствии с научно обоснованными нормами питания, и на этой основе создаются условия для развития человеческого потенциала.

Оптимальная структура питания обосновывается научно обоснованными нормами питания, рекомендуемыми Институтом питания РК (таблица 1.1) [7].

Таблица 1.1 - Потребление продуктов питания в расчете на душу населения,(кг)

–  –  –

При сопоставлении рациональных норм с фактическими обнаруживается дефицит потребления продуктов питания. По мясу и мясопродуктам в 2015 г. он составил 9 кг, по молоку и молочной продукции 94 кг, по овощной и бахчевой продукции 70кг, по фрукты и ягодам 57 кг. Потребление хлебопродуктов превысило рациональные нормы на 53 кг.

Указанные тенденции свидетельствуют о росте производства продуктов питания, являющихся источником энергии, и снижении потребления содержащих белок продуктов. Как видно из приведенных данных, почти по всем видам продуктов (кроме хлебопродуктов) уровень самообеспеченности недостаточен.

Овощи и фрукты относят к числу важнейших продуктов питания. В рационе человека на их долю должно приходиться около 30-35 % общего объема потребления основных продуктов. Поэтому производство и переработка овощных, плодоягодных культур и картофеля является одной из основных отраслей пищевого комплекса.

По данным Комитета по статистике Министерства национальной экономики Республики Казахстан в 2015г. посевная площадь овощей составила 140,9 тыс. га, бахчевых – 94,2 тыс. га (таблица 1.2) [7]. Основные площади указанных культур сосредоточены в 4 южных областях республики.

–  –  –

Валовой сбор в 2015 г. овощей составил 3564,9 тыс. тонн, бахчевых – 2173,8 тыс. тонн (рисунок 1,2) [7].

Рисунок 1.2 - Валовый сбор овощей (открытого и защищенного грунта) и бахчевых культур, тыс.

тонн Производство плодов и ягод почти в два раза ниже нормы потребления.

Фактическое потребление этих культур в разные годы менялось в зависимости от соотношения экспорта и импорта, но было значительно ниже норм потребления.

Около 80% произведенной продукции сельского хозяйства реализуется в виде сырья без переработки, а готовая продукция (по плодоовощам – 4,3 %) имеет слабую конкурентоспособность из-за технологической отсталости перерабатывающих предприятий. Для сравнения в европейских странах перерабатывается около 50%, а в США до 80% плодов и овощей. И даже с учетом импорта фактическое потребление плодоовощных консервов в республике почти в 2 раза ниже расчетных норм потребления.

Развитие переработки, в том числе сушка плодов и овощей имеет перспективу роста, что в свою очередь создает перспективу увеличения внутреннего рынка свежих плодов и овощей и может придать большую стабильность и гарантированность сбыту плодов и овощей [8].

Для компенсации норму объема потребления овощей существует использования тепличных методов выращивания овощей для свежих видов. Кроме того, существует исторически сложившийся метод потребления консервированных и сушеных продуктов.

1.2 Теплица, ее значение и применение в сельском хозяйстве Основное и главное назначение защищенного грунта (теплиц) - это выращивание и обеспечение населения во внесезонное время (осень-зимавесна) овощными культурами (огурец, томат, перец, баклажан), зелеными (редис, салат-латук, китайская капуста, салатная горчица, кресс-салат) и выгоночными культурами (лук на перо, зелень петрушки, сельдерея, укропа, листья салата и пр.), а также цветами и декоративными растениями и подготовка рассады овощных культур для получения ранних овощей на открытом грунте [9].

Вследствие развала, большинства построенных в советские годы тепличных хозяйств и слабой технической оснащенности сохраненных теплиц, в настоящее время объем производства свежих овощей в межсезонье не удовлетворяет потребности внутреннего рынка. Вследствие чего, цены на свежие овощи в зимне-весенний период возрастают в 6-8 раз.

В сооружениях защищенного грунта основными выращиваемыми культурами являются томаты и огурцы, которые наиболее востребованы на рынке и цены на них из-за нехватки в межсезонье значительно растут.

Развитие технологии и технических средств для тепличных хозяйств переходит на новую уровень развития их. В настоящее время в скандинавских странах, Голландии, ФРГ потребление энергии в теплицах составляет 1…1,5% общенационального энергопотребления и достигает 20…35% общего потребления энергии в сельском хозяйстве. Этому способствуют развитие новых материалов для такого сооружения, как полигаль, полиэтилен прозрачный и т.д. [10].

Так, например, в Северном Китае более 263 тыс. га солнечных теплиц, где выращиваются 90% зимних овощей. Научные разработки и инновации в этой области поддерживаются как на государственном уровне, так и в частном порядке заинтересованными компаниями.

В холодном климате, значительное количество дополнительного тепла необходимо теплицам в зимний сезон. Согласно Комиссии Европейского экономического сообщества, больше 75 % тепловой энергии в сельском хозяйстве в северных странах затрачивается на отопление теплиц. Это говорит о том, что сокращение потребления топлива на отопление теплиц является первостепенной значимостью существования тепличного хозяйства в будущем [11]. Главная проблема производства внесезонных овощей - их высокая себестоимость вследствие значительных затрат на энергоресурсы. Удельный вес энергозатрат достигает от 40% до 60 % в структуре себестоимости овощной продукции закрытого грунта. В холодный период года, у тепличных хозяйств, расположенных в северных широтах, этот показатель достигает 70% - 80% в структуре себестоимости. Из всех видов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) наибольшее развитие в мире получило преобразование солнечной энергии в тепло невысокого потенциала, как горячего водоснабжения, отопления и освещения [12].

В обычных теплицах из-за большой площади светопрозрачных поверхностей возникают значительные теплопотери, для компенсации которых требуется определенный расход топлива в системе отопления. Теплицы могут обогреваться горячей водой, водяным паром, нагретым воздухом, инфракрасным излучением или продуктами сгорания топлива. При создании солнечной теплицы, прежде всего, нужно позаботиться о существенном снижении теплопотерь за счет применения теплоизоляции. Кроме того, необходимо обеспечить улавливание максимально возможного количества солнечной энергии и аккумулирование избыточной теплоты.

При этом обеспечивается оптимальный энергетический баланс, т.е.

разность между улавливаемой солнечной энергией и теплопотерями, для пользования внутреннего пространства сооружения. При вертикальном расположении передней стенки не обеспечивается максимальное улавливание солнечной энергии из-за неправильного угла наклона и лучам солнца.

Оптимальные значения углов наклона поверхностей выбираются по максимальному углу высоты Солнца в зимние месяцы для данного района.

Солнечная теплица должна иметь оптимальное расположение: ее устанавливают на ровном незатеняемом месте с естественной защитой от ветра, например, с помощью кустарников или забора с северной стороны. Для максимального улавливания солнечной энергии конек крыши необходимо ориентировать вдоль оси восток-запад.

1.3 Обзор и анализ структуры теплицы в мировом масштабе Существующие теплицы промышленного типа можно квалифицировать по ряду эксплуатационных и строительных признаков: по назначению, сезонности, технологии выращивания, типу материала каркаса и светопрозрачного ограждения, по способу отопления и вентиляции.

Классификация теплиц показаны на рисунке 1.3 [13].

По назначению теплицы разделяют на овощные и рассадные, причем рассадные теплицы для выращивания рассады для открытого и закрытого грунта отличаются технологическим оснащением и конструкцией вентиляционных систем.

По продолжительности: круглогодичные (зимние) и сезонные (эксплуатируемые весной, летом и осенью). Как правило, каркас теплицы устанавливается на постоянное место. Исключение составляют передвижные теплицы, получившие распространение в ряде северо-западных областей для выращивания рассады и более ранней зелени многолетних овощных культур.

В последнее время широкое распространение получили различные способы малообъемной культуры выращивания растений в торфяных субстратах с использованием системы капельного орошения, проточная водная и аэроводная культура, аэропонная культура и т.д. В качестве материала каркаса в теплицах применяют стальные оцинкованные и алюминиевые профили, деревянные клееные элементы.

Теплица

–  –  –

По технологии выращивания различают стеллажные, бесстеллажные (грунтовые) и гидропонные теплицы. В свою очередь, гидропонные теплицы могут быть оснащены различным оборудованием в соответствии с принятым способом выращивания. Имеются теплицы с традиционной, классической схемой подачи питательного раствора методом подтопления, в которых растения выращиваются в бетонных герметичных поддонах или стеллажах, заполненных гранитным щебнем или керамзитом.

По виду светопрозрачного ограждения теплицы делят на остекленные, пленочные и теплицы с покрытием из жестких полимерных материалов.

Пленочные покрывают пленкой в один или два слоя. Для экономии энергии применяют также специальные двухслойные жесткие полимерные материалы с воздушным промежутком между слоями 5-25 мм. По конструктивнопланировочным решениям теплицы можно разделить на ангарные и блочные, по профилю поперечного сечения на односкатные с равными и неравными скатами, с плоскими цилиндрическими и гиперболическими скатами.

Одним из первых типов теплиц была Клинская теплица. Она имела глухую северную стену и стеклянную односкатную кровлю, обращенную на юг. Такая конструкция обеспечивала хорошую тепловую изоляцию и освещенность в зимние месяцы. Теплицы подобной конструкции и в настоящее время находят широкое распространение и рекомендуются для строительства на приусадебных участках. Один из вариантов односкатной заглубленной в землю теплицы приведен на рисунке 1.4 [13].

–  –  –

В дальнейшем, по мере увеличения площади теплиц односкатные теплицы уступили место двускатным ангарным. В них отсутствует каких-либо внутренних опор. Типичным примером такой теплицы для индивидуальных владельцев является зимняя двускатная теплица с кровлей из парниковых рам представленная на рисунке 1.5 [13].

1 - стена; 2 - фундамент; 3-стропила; 4 - коньковый брус; 5 - обвязочный брус; 6 - паз для упора рам; 7 - отлив; 8 - стеллаж; 9 -стойка стеллажа; 10 - зазор между стеной и стеллажом; 11 –дымоход Рисунок 1.5 - Зимняя двускатная теплица Наряду с двускатными ангарными теплицами с плоскими скатами широкое распространение получили арочные теплицы. Как правило, это теплицы с покрытием из пленочных полимерных материалов (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Арочная теплица индивидуального пользования Однако, при цилиндрической форме возможны скопления воды и снега в верхней зоне кровли, образование «мешков» и как следствие - затенение растений и разрушение покрытия.

Поэтому, более предпочтительна гиперболическая или стреловидная форма кровли. Теплицы с таким профилем поперечного сечения выпускаются, в частности, финской фирмой «Литто».

Такое устройство блочной теплицы показаны на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 - Общий вид блочной теплицы Блочные теплицы включают произвольное количество ангарных.

При этом стенки между соседними теплицами устраняют, оставляя только поддерживающие стойки. Изменить площадь теплицы можно путем увеличения числа секций и их длины, что не требует каких-либо существенных изменений в конструкции. Эту особенность широко используют на практике, когда на основе одного унифицированного комплекта деталей создают теплицы площадью 50 - 6000 м2.

Существенное значение имеют конфигурация, форма и угол наклона скатов кровли, так как от них зависит светопроницаемость теплицы. Для максимальной светопроницаемости пленочные теплицы должны иметь цилиндрическую форму, однако при такой форме возможны скопления воды и снега в верхней зоне кровли, образование мешков, затенение и, в конечном счете, разрушение покрытия. Более предпочтительны стреловидная и гиперболическая формы. Увеличить светопроницаемость зимних теплиц можно за счет применения специальных конструкций с неравными скатами. В этом случае теплица ориентирована более крутыми скатами на юг, что при низком солнцестоянии в зимние месяцы уменьшает коэффициент отражения и увеличивает светопроницаемость сооружения.

Особое внимание следует обращать на угол наклона кровли теплиц, эксплуатируемых в зимнее время. При определенных углах наклона кровли и при образовании конденсата отдельные капли воды не скользят по кровле, а отрываются и падают на растения. Обильный холодный душ вызывает заболевания растений и приводит к снижению продуктивности. Критический угол, или краевой угол смачивания, при котором капли конденсата не отрываются, а скользят по стеклу, равен 23°. В действующих конструкциях теплиц этот угол составляет 25-30°. В ангарных теплицах его увеличивают до 45-50°, чтобы повысить прочность сооружения, если теплицу не отапливают зимой и она должна выдерживать расчетную снеговую нагрузку.

Основу ангарной конструкции составляют параллельно расположенные дуги, которые устанавливаются по длине теплицы. Торцы таких строений закрываются вертикальными стенами. Ангарная конструкция напоминает прозрачный тоннель, образованный из соединенных друг с другом параллельных дуг, установленных по длине строения, и закрытый с торцов плоскими стенками. Такое устройство ангарной теплицы показано на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 - Общий вид ангарной теплицы

Тепличные сборные блоки, как правило, производятся длиной около 2 м в ангарной конструкции и 1,2 м в шатровой, это упрощает сборку теплицы и предоставляет возможность быстро нарастить необходимую длину. Все чаще при строительстве теплиц используется сотовый поликарбонат. Он гораздо прочнее и легче стекла, просто гнется и устойчив к повреждениям, поэтому листы весьма стойкие к расколу как при демонтаже, так и при монтаже весной.

Особенно удобен данный материал в ангарной теплице, где профиль поперечного сечения которых приближается к дуге окружности или представляет ломаную линию (полигональный профиль).

1.4 Технология производства продукции в теплицах Казахстана Тепличные комплексы в Казахстане новое направление и Правительство в настоящее время уделяет этому вопросу весьма большое внимание.

Организация тепличного хозяйства и выращивание различных видов сельскохозяйственных культур является довольно выгодным бизнесом, к тому же, полезным со всех сторон.

По данным Ассоциации теплиц Казахстана (рисунок 1.9) сегодня в стране насчитывается 9859 гектаров закрытого грунта, причем в эти объемы входят как промышленные тепличные комплексы, так и мини-теплицы. Для сравнения, площадь тепличных хозяйств в Южной Кореи составляет 57444 га, в Испании

– 52 170 га, в Японии – 49 049 га, в Турции – 39 515 га, в Италии – 26 500 га, в Польше – 7 560 га, в России – 2 100 га, а в Китае – порядка 2,7 млн. га [14].

Га 60000 57444

–  –  –

Рисунок 1.9 - Площадь закрытого грунта в отдельных странах мира, га В основном, тепличный бизнес в данное время развивается довольно быстро в южных регионах нашей страны.

Дело в том, что потребность рынка требует, что выгоднее перевозить выращенный товар с юга на север, чем терпеть убытки от расходов на газ и электроэнергию в северных районах.

Сезонный фактор сильно влияет на ценовую динамику овощной продукции в течение года. Рост цен на овощи в осенний период объясняется закладкой на зимнее хранение основной части урожая и связанным с этим уменьшением объема предложения продукции на рынке. На рост цен в зимний период влияние оказывают также издержки на хранение.

В январе - марте 2014 года экспорт овощей из Синьцзян-Уйгурского автономного района (Северо-Западный Китай) достиг 6 тыс. 655 тонн стоимостью $11,9 млн. Обе цифры оказались на 48,7% и в 2,8 раза больше по сравнению с уровнем 2013 года [15].

По сообщению Урумчийской таможни, Казахстан - крупнейший импортер овощей синьцзянского производства. В первом квартале 2013 г. через КПП «Хоргос» на китайско-казахстанской границе были экспортированы в Казахстан приблизительно 5 тыс. тонн овощей, среди которых огурцы, перец и чеснок. Плоды томата в г. Астана привозятся из Узбекистана.

Потребность в ранних овощах по национальным нормам потребления составляет 87,4 тыс.

тонн в год. С учетом имеющихся сооружений закрытого грунта (184,1 га), дополнительно необходимо введение 165,5 га площадей закрытого грунта. Проблема обеспеченности овощной продукцией в период межсезонья в последние годы решается путем расширения площадей закрытого грунта, в том числе за счет государственных инвестиций и увеличения валового сбора ранних овощей. Учитывая деградацию большинства построенных в советские годы теплиц и слабую техническую оснащенность имеющихся теплиц, отмечается низкая обеспеченность населения ранними овощами в период межсезонья (21%) [7].

По данным Комитета по статистике Министерства национальной экономики Республики Казахстан, на сегодняшний день в республике теплицы функционируют на площади 9859 га (рисунок 1.10) [7]. В основном они специализируются на производстве томатов, огурцов и зелени.

Га

–  –  –

За период 2013-2015 годы введены в эксплуатацию 3780 га площадей закрытого грунта, из них за счет собственных средств сельхозтоваропроизводителей построено 1570 га площадей закрытого грунта, средств АО «НУХ», «КазАгро» 960 га площадей закрытого грунта, средств местных исполнительных органов 103 га площадей закрытого грунта, средств других финансовых институтов 1147 га площадей закрытого грунта.

В настоящее время на рассмотрении в Сенате находится проект закона о продовольственной безопасности, где предусмотрена норма по субсидированию овощей закрытого грунта. После принятия закона, данная норма «будет хорошим стимулом для развития тепличного хозяйства».

Тепличная отрасль Казахстана, возможно, только начинает своё развитие и имеет перспективу в будущем, так как площади для построения данной отрасли предостаточно. АО «Национальный управляющий холдинг», «КазАгро»

приступил к кредитованию мини тепличных хозяйств.

Предполагаемая урожайность теплицы в 12 килограмм на квадратный метр позволяет делать прогноз о дополнительном производстве за счет реализации данной программы плодоовощной продукции в период межсезонья в объемах 1-1,5 тысяч тонн в год, а также создать дополнительно до 400 рабочих мест на селе.

План обеспечения потребностей внутреннего рынка показан в таблице 1.3 [7].

Таблица 1.3- План обеспечения потребностей внутреннего рынка (в %)

–  –  –

Как показывает таблица 1.3, по планам обеспечение потребностей внутреннего рынка в ранних овощах в период с 2012 по 2014 г.г составляет от 73 (в 2012 г) до 100 % (в 2014 г).

По мнению специалистов Министерства сельского хозяйства РК, рост объемов производства овощей в 2014 году достиг 2 237,0 тыс. тонн против 2 185,0 тыс. тонн в 2012 году.

В рамках проведенной работы по формированию Таможенного союза между Республикой Казахстан, Республикой Беларусь и Российской Федерацией, достигнута договоренность о применении на тепличные конструкции и тепличное оборудование в течение переходного периода действующих тарифов, которые отличаются от ставок Единого таможенного тарифа: с 2010 по 2012 год будут действовать нулевые ставки таможенных пошлин, а с 2013 года ставка увеличится до 20 %. Наиболее перспективным для развития интенсивного плодоовощеводства являются Алматинская, Жамбылская, Южно-Казахстанская и Павлодарская области. Расчетная площадь внедрения интенсивных технологий в 4-х указанных областях оценивается в 43,2 тыс. га [16].

Для массового введения в эксплуатацию новых теплиц - необходимы крупные инвестиции и в первую очередь, заинтересованность сельхозтоваропроизводителей в новых технологиях.

Большая часть овощной продукции Казахстана выращивается на открытом грунте с комбинированным методом полива. Данная технология имеет серьезные недостатки, которые выражаются немалыми затратами воды и малой урожайностью.

Выращивание сельскохозяйственных культур в теплицах, по сравнению с выращиванием их в поле, имеет ряд преимуществ:

- в теплицах процесс выращивания не зависит от климатических и погодных условий;

- тепло и влага распределяются равномерно по всей площади теплицы;

- теплица защищает культуры от вредного воздействия окружающей среды;

- полив тепличных растений осуществляется чистой водой.

Теплицы, построенные по современным технологиям, нужны производителям сельскохозяйственной продукции для выживания в условиях жесткой конкуренции со стороны конкурентов. Уменьшение себестоимости продукции в теплицах осуществляется за счет увеличения количества производимой продукции при одновременном снижении затрат на производство.

Как известно, тепличные сооружения строятся в местах с высокой солнечной радиацией. Однако, в летний период работа таких сооружений останавливаются на профилактические мероприятия (уборка растительных остатков в теплице, обработка конструкций теплицы, дезинфекция почвы в теплице, окуривание). Для обеспечения занятости работников сооружения и повышения рентабельности сооружения в такой период имеется возможность совмещения производства сушеных продуктов выращенных в теплицах или рядом на поле товаропроизводителя, к таким видам продуктов можно отнести фрукты (яблоко, груши, абрикосы), овощи (баклажан, перец) и лекарственные виды трав. Так как, дополнительно не следует заниматься поиском площади для сушки продуктов, которые должны иметь открытые пространства для обеспечения солнечными лучами. Поэтому, более целесообразно совмещение этих работ в сезонный период в одном участке, так как внутренний воздухообмен теплицы не должен влиять на работу сушильного модуля.

Сушильный модуль использует только наружный сухой воздух. Решение данного вопроса требует изучение полезных свойств сухопродуктов и технологии их производства.

1.5 Полезные свойства сухофруктов Длительное сохранение плодов, особенно косточковых и ягод, свежими трудоемкое и дорогостоящее мероприятие, поэтому растет производство консервированных и сушеных плодов. Сушеные плоды потребляются в домашнем и общественном питании для изготовления компотов и фруктовых супов и как ценные добавки в пищеконцентратной, кондитерской и хлебобулочной промышленности. Калорийность сухофруктов (1010-1360 кдж/100г) значительно выше, чем мяса, хлеба и картофеля; многие из них имеют лекарственное значение [17].

Сухофрукты – это высушенные ягодные или фруктовые плоды, полученные путем естественной сушки под воздействием прямых солнечных лучей либо промышленным способом. Сухофрукты это натуральный продукт, который не содержит консервантов и красителей. В сухофруктах содержатся витамины группы В, А и Р. Помимо этого, в их составе есть минеральные вещества – кальций, фосфор, калий, магний, железо и др. В составе сухофруктов также пектин, органические кислоты и полезные углеводы.

Каждый отдельный вид сухофруктов обладает свойственными только ему полезными свойствами. Отличается также и калорийность сухофруктов.

Чернослив - это сушеная слива содержит сахара органические кислоты, клетчатку и минеральные вещества — натрий, калий, кальций фосфор, железо, каротин.

Чернослив очень полезен для желудочно-кишечного тракта, способствует улучшению обмена веществ в организме. В свою очередь улучшение метаболизма полезно для уничтожения лишнего веса. Чернослив полезен при таких заболеваниях организма, как болезни печени, почек, сердечно-сосудистой системы, органов зрения. Кроме всех своих полезных свойств еще и хорошее антибактериальное средство, поэтому его можно использовать при инфекционных процессах в полости рта.

Курага - это сушеный абрикосы без косточек. В составе кураги есть много полезных веществ, это каротин (витамин А), аскорбиновая кислота (витамин С), никотиновая кислота (витамин РР) и витамины группы В, калий, кальций, магний, фосфор, железо, медь, марганец, кобальт. Курага регулирует давление и повышает уровень гемоглобина, очень полезен для людей с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Так как в кураге много калия, ее рекомендуют принимать людям, которые пьют мочегонные препараты, чтобы уменьшить вымывания калия. Курага имеет легкий слабительный эффект на организм человека, помогает выводить токсины из организма и снижать холестерин в крови. Так же курага очень полезна для зрения, для щитовидной железы, омолаживает кожу и укрепляет волосы.

Изюм - это сушеный виноград.

В нем содержатся много полезных веществ, таких как магний, калий, железо, марганец, бор, антиоксиданты, протеины, тиамин, ниацин, азотистые вещества, клетчатку, золу и витамины:

В1, В2, В5. Изюм укрепляет нервную систему, иммунитет полезен при анемии, половой слабости. Так же его рекомендуют употреблять спортсменам и людям, занятым тяжелым физическим трудом, так как он содержит фруктозу, заменитель глюкозы и насыщает организм энергией. Изюм поможет побороть лихорадочные проявления, нервные вспышки и слабость, так же полезен для улучшения зрения. Содержится в изюме и бор, незаменимый для профилактики остеопороза.

Сушенные яблоки и груши - сушеные яблоки богаты витаминами В, А, С, так же содержат в себе такие элементы, как калий, натрий, фосфор, магний, кальций, железо, цинк, йод. Такие сухофрукты позитивно влияют на работу пищеварительной, нервной, кровеносной систем, способствуют хорошей работе почек и печени, снижают уровень холестерина в крови, улучшают состояние кожи, повышают иммунитет. Сушеные яблоки и груши содержат в себе витамины А, В1, В2, Е, Р, С, пектин, железо, йод, медь, калий, кальций, цинк, каротин. Такие сухофрукты полезны для сердца и легких, печени, почек, поджелудочной, мочеполовой системы повышают иммунитет и снимают депрессию [18].

Калорийность сухофруктов - показатель достаточно высокий, поскольку в процессе сушки из фруктов практически полностью удаляется вода. В результате, получившийся продукт сохраняет весь вкус свежих фруктов в концентрированном виде. Калорийность сухофруктов позволяет быстро насытить организм необходимой ему энергией, но при этом полученные калории не откладываются в виде лишних килограммов. Сушка – это единственный способ заготовки фруктов, позволяющий сохранить практически все полезные вещества.

Для того чтобы точно узнать калорийность тех или иных сухофруктов предлагается воспользоваться таблицей 1.4 - Калорийности сухофруктов [18].

Таблица 1.4 - Калорийности сухофруктов

–  –  –

Сухофрукты – замечательный натуральный продукт, который позволяет нам получать полезные вещества в тот период, когда свежих фруктов нет, а организм испытывает острую нехватку витаминов. Несмотря на высокую калорийность сухофруктов, они активно используются в системах диетического питания.

1.6 Отечественный и зарубежный опыт использования солнечной энергии для сушки плодоовощных продуктов В зависимости от механизма подвода тепла, вида теплоносителя различают следующие способы сушки конвективный, контактный (кондуктивный) и излучением различных лучей.

Целью всех этих способов сушки является уменьшение влагосодержания для сохранения и улучшения качества продукта. Оценка качества высушенного продукта обычно ограничивается оценкой их вкуса и питательной ценностью [19].

Классификация способов сушки по различным признакам показаны на рисунке 1.11 [20].

Сушка сельскохозяйственной продукции является одним из энергоемких процессов в сельском хозяйстве. Основными энергоносителями для сушки служат жидкое топливо, газ и электроэнергия. В Германии, например, ежегодно для сушки 6-8млн. т. зерна и 350-370 тыс. т. кукурузы требуется 180-200 тыс. т.

жидкого топлива, а это составляет 0,3-0,4 % от общей потребности страны в жидком топливе. По сравнению с 1973 г. доля затрат, приходящихся на жидкое топливо в сушильном процессе, возросла к настоящему времени в 3 раза и составила 30-40% общих затрат, расходуемых на сушку зерна [21].

Использование интенсивных методов ведения сельского хозяйства приводит к необходимости сбора зерна с высоким содержанием влаги, что вызывает необходимость его искусственной сушки. Так, 70% зерна в штатах Айова и Иллинойс требует сушки. Затраты топлива на сушку в настоящее время намного превышают затраты на его выращивание.

В последнее время все шире проводят исследования по применению солнечных установок для сушки зерна, трав, фруктов, овощей и другой сельскохозяйственной продукции. Технология сушки заключается в использовании нагретого солнечного воздуха в специальных коллекторах и Рисунок 1.11 - Классификация способов сушки пропускания его через высушиваемый материал. Для увеличения к.п.д.

солнечных установок иногда применяют тепловой насос.

Уже существует большое количество действующих установок для сушки продукции с помощью солнечной энергии в США, СНГ, Германии, Швейцарии, Италии, Франции и др. странах [22].

В США разрабатывается целая программа по изучению технической и экономической эффективности использования солнечной энергии для сушки зерна и других сельскохозяйственных продуктов с целью экономии природного топлива и электроэнергии. В эту программу входят: разработка и испытание дешевых пластиковых солнечных коллекторов для сушки зерна и бобов;

исследование циклической сушки зерна при помощи солнечной энергии;

разработка автоматических систем управления сушкой; изучение возможности применения фотоэлектрических батарей как источника энергии для вентиляторов, применяемых при сушке зерна. Для сушки зерна применяют два типа коллекторов: с полупрозрачным экраном и поглощающим теплоизолированным основанием [23].

В обоих случаях теплоноситель (воздух или вода) прогоняется вентилятором или насосом между экраном и основанием. Коллекторы устанавливают либо непосредственно на бункерах с зерном, либо на южной стороне крыши здания. Так, коллектор с полупрозрачным экраном, разработанный в штате Иллинойс, занимает 1/3 площади вертикального цилиндрического бункера. За 1,5 мес. влажность зерна снизилась с 25 до 15,5%.

Мощность вентилятора 10 л.с. Другая система представляет собой солнечный коллектор, выполненный в виде дополнительной стенки, установленной с зазором вокруг бункера. Циркуляция воздуха осуществляется под действием теплового напора. Зачернение стальной стенки повысило эффективность системы до 80%, установка окупается за 3-6 лет.

В Германии получили развитие пленочные коллекторы, применяемые для сушки зерна, состоящие из светопроницаемой и черной поглощающей солнечные лучи пленок, между которыми пропускается воздух. Стоимость такого коллектора 5-8 евро/м2. Недостаток пленочных коллекторов наряду с низким к.п.д. – возможность их повреждения животными, а также ветром, снегом.

В штате Иллинойс для сушки зерна в хранилище размером 30,4х12,1 м и вместимостью 211,3 т применили солнечный коллектор площадью около 360 м2, выполненный из нескольких слоев различных материалов. Нагретый воздух из коллектора тремя вентиляторами, мощностью 20 л. с. каждый, по змеевидным воздуховодам диаметром 45,7 см, равномерно уложенным по всей площади пола здания, подается в массу зерна. Стоимость сушки зерна снизились в 1,6 раза. Там же действует установка для сушки зерна в бункерах объемом 264 м3. Коллектор солнечной энергии расположен с южной стороны на крыше. Вентиляторы прогоняют горячий воздух через бункеры. Установка позволила высушить зерно без дополнительной энергии от влажности 26% до влажности 15% за 3 недели.

В университете штата Айова проводили исследование по использованию солнечной установки с тепловым насосом для сушки зерна. Размер коллектора 1,2 х 9,6 м. Потребление электроэнергии на сушку снизились на 37%, но этого недостаточно, чтобы окупить затраты на коллектор и тепловой насос. Тогда применили новую технологию сушки. Сначала зерно высушивали до 10%-ной влажности, затем его смешивали с зерном влажностью 24%, в результате получалась смесь влажностью 20%, которую сушили при более низкой температуре. Такой метод позволяет более эффективно использовать коллектор (от 30-60 дней до 6 мес.). Однако опыты показали, что сушка зерна солнечной энергией таким способом не является экономичнее традиционных способов сушки. В отдельных штатах США в октябре и ноябре успешно используется солнечная энергия для сушки кукурузы активным вентилированием. Это объясняется низкой влажностью зерна кукурузы (22-25%) и высоким солнечным излучением в осенние месяцы.

Применяют солнечные установки для сушки установки зеленых кормов и сена. В Германии ежегодно высушивают на них около 14 тыс. т. Одна из установок состоит из 20 солнечных коллекторов общей площадью 1500 м2, имеющих наклон 30о к горизонтали и сориентированных в южном направлении. Перед каждым рядом коллекторов установлены параболистические рефлекторы, усиливающие солнечное излучение. От всех коллекторов теплый воздух поступает в середину установки в изолированный главный воздуховод. Воздух, нагретый до 65оС, направляется в сушильную установку. Производительность коллекторов от 35 тыс. до 70 тыс. м 3 воздуха в час. Зеленый корм насыпают на ленту транспортера длиной 18 м и шириной 3,5 м. Подогретый воздух, подаваемый снизу ленты, высушивает корм и испаряет 17% влаги, затем подсушенный корм направляется в сушильный барабан, где происходит заключительная стадия сушки. Применение солнечных коллекторов позволяет экономить около 180 тыс. литров жидкого топлива. В хорошую солнечную погоду максимальная теплопроизводительность установки около 1000 кВт при к.п.д. 70%. При сильной облачности температура в коллекторе повышается всего на 50оС, поэтому такие установки целесообразно использовать для сушки сельскохозяйственной продукции в районах с интенсивным солнечным излучением.

В одном из хозяйств Германии для сушки сена применяют гелиосушилки с пленочными коллекторами, встроенными в здания. Воздух, нагретый до 3500С, поступает в сушилку, представляющую собой ящик, наверху которого имеются отверстия диаметром 80 см. Кипы сена ставят вертикально на отверстия. После сушки 4 кип массой по 500-600 кг в течение 2-3 дней влажность сена уменьшилась с 25-30 до 22%. Если для сушки сена использовать воздух температурой 40-50оС, то процесс сушки длится 10-20ч.

При сушке сена способом активного вентилирования воздух достаточно подогреть на 5-100оС, но по сравнению с высокотемпературным режимом процесс сушки удлиняется [24].

Во Франции построена опытная гелиоустановка подогрева воздуха для сушки сена и семян. Система содержит коллектор, выполненный в виде надувной оболочки длиной 290 м, шириной 1,9 м из окрашенной полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Воздух нагнетается в коллектор вентилятором производительностью 38 тыс. м3/ч. В солнечные дни установка дает в среднем 133,6 кВт и подогревает воздух на 100 0С. При отсутствии солнца коллектор поглощает рассеянную солнечную энергию и повышает температуру воздуха на 2-300С. Производительность установки составила 15 т влажного фуража за 4 дня со снижением влажности от 50 до 15%. Подсчитано, что система окупится менее чем за два года при производительности 60 т сухого продукта в год и с учетом только расходов на топливо для обычной системы [25].

Находят применение солнечные установки для сушки фруктов, овощей, орехов. Сушка плодов и овощей в этих установках исключает влияние атмосферных осадков и различного рода загрязнений. Обычно продукты размещают в сушильном устройстве на стеллажах в полностью закрытой камере с двойным остеклением сверху и снизу. Иногда установки еще дополнительно имеют рефлекторы для отражения солнечных лучей, что увеличивает эффективность использования солнечной энергии в 2-3 раза.

При недостаточной солнечной радиации устройство работает с использованием теплового дублера.

В лаборатории цитрусовых и субтропических растений (штат Флорида) разработана и построена сушилка в форме шкафа, максимально использующая как прямые солнечные лучи, проходящие сквозь прозрачную крышу, так и отраженные и собранные коллектором.

В нашей стране с помощью солнечной энергии сушат фрукты, овощи, табак в южных районах, где сезон их сушки совпадает с периодом наибольшего поступления солнечной энергии. Сушку осуществляют в камерных и радиационных сушилках.

В Ташкентской области в аграрно-промышленном объединении для сушки плодов и винограда действует промышленная установка по принципу «камерной сушилки». Нагретый воздух поступает в камеру, где размещается продукт. Продолжительность сушки, по сравнению с естественной, сокращается в 2-3 раза.

На Центральной экспериментальной базе института садоводства, виноградарства и виноделия им. Р. Р. Шредера САО ВАСХНИЛ построены и эксплуатируются радиационные фруктосушилки двух типов: с принудительной циркуляцией воздуха и естественной. Сушилка с принудительной вентиляцией воздуха состоит из деревянного короба длиной 12 м и шириной 0,85 м, изолированной сверху прозрачным материалом (стеклом и пленкой). Сушилка имеет южную ориентацию. Высушиваемый продукт укладывают на 32 сетчатых подноса и располагают в два яруса. Мощность вентилятора 0,5 кВт. В результате экспериментов по сушке винограда установлено, что наименьшая продолжительность сушки достигается при комбинированном использовании двух типов солнечных сушилок. Производительность гелиосушилки в день на 1 м2 лучевоспринимающей поверхности составляет для яблок 3,3 кг, чернослива

– 1,1, винограда – 1,5, абрикосов – 1,8 кг.

В Молдавии для сушки продукции применяют различные типы камерных гелиосушилок, располагаемых с углом наклона 33-57о. Сменная производительность простейшей конвекционной сушилки с площадью коллектора 6-10 м2 равноценна плодоконвейерной установке ПКН-10, не требует затрат электроэнергии, квалифицированного технического персонала и специальных производственных площадей [26].

В южных районах Республики Узбекистан гелиосушилки нашли применение для сушки табака. Так, в районе г. Ташкента в летнее время энергия солнечного излучения обеспечивает сушку табака без дополнительных источников энергии. Разработана установка длиной 25 м. Сушильный процесс табачных листьев состоит из двух фаз: томление и окончательная сушка.

Требуемая температура воздуха при томлении 25-35оС, а относительная влажность воздуха 75-85%. За время томления табачные листья теряют 25-38 % воды. Результаты опытов показали, что томление осуществляется за 9 ч, а окончательная сушка – за 14 ч, включая ночное время [27].

В Каршинском пединституте (Узбекистан) разработана конструкция солнечной табакосушилки круглогодичного действия. Установка имеет 3 застекленные поверхности, ориентированные на юг: первая – вертикальная, на ней установлены вентиляционные форточки, вторая и третья – основные приемники солнечной энергии. Эти поверхности наклонены под углом 39 о и 20о.

На Кыргызской зональной станции и Угрутском опорном пункте ВНИИ табака и махорки созданы экспериментальные поточные линии для сушки табака комбинированным способом и гелиосушилка тоннельного типа с пленочным покрытием. Воздух, проходя через теплоприемник типа «горячий ящик», а в ночное время через электрокалорифер, нагревается и подается в канал-воздуховод, расположенный на полу камеры. Сверху канал-воздуховод закрыт деревянной решеткой. Из канала воздух подается в массу табака, затем с помощью воздуховодов, расположенных в верхней части камеры, выбрасывается наружу и поступает на рециркуляцию.

Технология сушки травы на гелиоустановках в СНГ еще не получила широкого распространения. Однако, в отдельных опытах она выявила экономическую эффективность. Так, в Северо-Кавказском филиале ВИМа разработан способ и установка для сушки травы (или сечки) с использованием солнечного коллектора площадью 2,8 м2, обеспечивающего в безоблачные и малооблачные дни июля подогрев воздуха до 50-60о. При средней скорости проходящего воздуха 1 м/с коллектор давал примерно 3 МДж тепловой энергии в час с каждого квадратного метра площади. Этой теплоты было достаточно для подсушивания 1,5 кг травяной сечки от 70%-ной до 15%-ной влажности.

Расчетами установлено, что использование такой установки снизит себестоимость заготовки 1000 корм. ед. на 40-50 тенге. На северном Кавказе с 15 мая по 15 сентября, т. е. в течение всего периода вегетации трав, дней солнечные, с высокой температурой воздуха.

Солнечная сушка является одним из древнейших способов хранения различной сельскохозяйственной продукции, она широко применяется во многих районах мира, имеющих теплый, сухой климат и жаркое лето.

Актуальность использования этого способа сушки в наши дни возрастает в связи с подорожанием стоймости энергоносителей.

Сушильные технологии также претерпевают изменения с развитием техники. Все большее применение находят кратковременные технологические процессы сушки с применением щадящих режимов для максимального сохранения физиологически ценных для организма веществ - витаминов, растворяемых в воде углеводов, минеральных веществ и быстрого удаления влаги для увеличения сроков хранения. В наш насыщенный событиями век, век космических скоростей и калейдоскопа мгновений нужны будут также продукты быстрого приготовления и поэтому найдут свое место в рационе питания человека нового столетия сушеные продукты, восстанавливающиеся в течение считанных минут [28].

Сушка продуктов обеспечивает их долгосрочное хранение, содействует скорейшему восстановлению сельскохозяйственных культур, уменьшает пространство для хранения, сохраняет расходы на транспортировку. Процесс сушки может быть реализован за счет солнечной сушки на открытом воздухе, в промышленных сушилках используются различные источники энергии. Сушка продуктов технологический процесс. Правильно организованный процесс сушки может значительно улучшить технологические свойства продукции.

Например, правильно высушенные зерна позволяют увеличить их качество по сравнению с высушенными на воздухе в естественных условиях.

Использование солнечной энергии особенно подходит для сушки сельскохозяйственной продукции, а период наиболее интенсивного солнечного света совпадает с периодом наибольшего расхода энергии сушки.

Используя специализированные устройства для ускорения процесса сушки, солнечная сушка является одним из перспективных направлений для использования солнечной энергии [29,30].

Открытая солнечная сушка фруктов и овощей для жарких и засушливых стран является классическим методом с древних времен. Наиболее часто сушат имбирь, грибы, фрукты, манго, яблоки, виноград и сливы [31-33]. Этот традиционный метод сушки, однако, имеет существенные недостатки по сравнению с сушкой в солнечных сушилках [34,35]. В нем продукты уязвимы к воздействию бактерий и насекомых и скорость сушки ниже из-за недостаточно высокой температуры и высокой относительной влажности [36-38]. Существует также опасность промокнуть от дождя и повторного смачивания продукта в результате контакта с холодным воздухом в ночное время [39]. Сушеные фрукты и овощи становятся все более рыночно актуальными и это делает их важной частью пищевой промышленности [40].

Выбор сушильной установки для конкретного продукта зависит от требований к качеству характеристик продукции и экономических факторов.

Введение рециркуляции может привести к значительному восстановлению своего тепла и следовательно, повысить эффективность установки [41].

Анализы, проведенные в этом направлении показали, что скорость рециркуляции воздуха может достигать 80-95%, и снижение энергопотребления при сушке бананов может составить до 50% [42].

Необоснованно высокие скорости привели к росту цен на энергоносители для перемещения воздуха. С другой стороны, недостаточное количество осушителя замедляет процесс сушки [43]. Солнечные сушилки с естественным потоком конвекции отличаются, в основном увеличением температуры воздуха в коллекторе. Данные исследований показывают, что оптимальное количество воздуха для них составляет около 0,75 т/мин на квадратный метр площади Лейси. Кроме того, на кинетику сушки влияет толщина слоя, первоначальное содержание влаги, направление потока сушильного агента, излучение стенок камеры, плотность расположения, размер материала, химическая обработка и т.д. Предварительная обработка некоторых продуктов химикатами приводит к увеличению проницаемости их кожи, а также значительно интенсифицирует процесс [44]. Добавление небольших количеств сульфита в очищенные от кожуры овощи дает возможность увеличить температуру сушки, тем самым сократить время, необходимое для сушки [45,46].

В зависимости от принципа работы и организации процесса сушки в построенных сооружениях, в мире существует большое разнообразие.

Большинство из них построены для конкретного типа сушки пищевых продуктов.

В южных регионах Казахстана производится самая разнообразная продукция, требующая сушку. Сегодня для этой цели используется солнечная сушка продукции на открытом воздухе. Этот способ обладает рядом недостатков. Основные из них – длительность процесса сушки, загрязнение высушиваемой продукции, большие площади под размещение высушиваемой продукции и достаточно высокие трудозатраты на этот процесс. Применение простых солнечных сушилок с аккумулированием солнечной энергии и круглосуточным процессом сушки, исключающим перечисленные недостатки известного процесса, является необходимым и выгодным, особенно для малых и средних фермерских и крестьянских хозяйств юго-востока Казахстана, которые ежегодно производят более 290 тысяч тонн плодов, ягод, винограда ежегодно. Причем валовый сбор указанных продуктов имеет тенденцию устойчивого роста. К сожалению, значительная часть урожая погибает, из-за невозможности оперативной переработки. Основными недостатками известных технологий являются медленная и неравномерная сушка резаных фруктов, ручная резка фруктов и овощей, вследствие чего получаемый продукт по качеству и цене не конкурентоспособен с аналогичными продуктами из Узбекистана. Кроме того, существующие сушильные установки работают только в летнее время и не используются в зимний и весенний периоды, что снижает их эффективность.

Наиболее простой конструкцией гелиосушилки является низкотемпературная гелиоустановка типа «горячий ящик». Она состоит из деревянной или бетонной рамы с хорошо изолированным дном, которая сверху покрывается одним или несколькими слоями герметически установленного оконного стекла или пленки. В торцевых стенках ящика сделаны отверстия с задвижкой для подачи и регулирования скорости воздуха. Гелиосушилки устанавливают под углом к горизонту и поверхностью, направленной на юг.

Воздух, поступая в установку, нагревается и через верхние отверстия выходит наружу. Сравнительные испытания гелиоустановок с покрытием из стекла и пленки показали, что процесс сушки в обеих сушилках проходит одинаково.

При воздушно-солнечном процессе сушка идет почти в 3 раза интенсивнее: за счет наклона сушильной площадки и разности температур воздуха создаются условия для оптимальной циркуляции последнего внутри установки и положительного влияния естественной конвекции. Часть солнечной энергии аккумулируется в почве (под «дном» сушилки, в роли которого выступает расстеленная зачерненная рулонная бумага), позволяя продлить дневной цикл сушки на 5-6 часов. Производительность установки, несмотря на ее кажущуюся «слабосильность», составляет 0,3-0,5 кг сухофруктов в сутки с одного квадратного метра лучевоспринимающей поверхности.

Конструкция гелиосушилки на первый взгляд мало чем отличается от традиционных «пленочных» парников. По сути, та же коробка со сводчатой крышей из прозрачной синтетики на жестком каркасе. Материал для изготовления бортов – любой материал. Например, доски подходящих размеров, соединенные друг с другом при помощи шипов, усиленных металлическими уголками, они образуют прочный с ориентированной лучевоспринимающей поверхностью на солнце остов для крепления на нём остальных элементов.

К боковым бортам ввинчены стальные стержни-стойки, на которые насаживаются трубчатые дуги свода. Причем в качестве последних можно использовать распиленные и разогнутые по шаблону до R=750 мм гимнастические обручи: алюминиевые, диаметром 900 мм. Для повышения прочности концы трубчатых дуг, насаженные стальные стержни-стойки, зашлифовываются. Кроме того, получившийся каркас может быть дополнительно скреплен поверху продольным трубчатым элементом.

Само прозрачное покрытие сварное, из синтетической (например, полиэтиленовой) рулонной пленки. К основному полотну прочно присоединяют две боковины, оставляя с северной стороны сушилки незакрепленный участок основного полотна (около 100 мм) - для образования вентиляционной щели.

Из существующих вариантов крепления синтетического покрытия к раме хорошо зарекомендовали себя на практике штапиковый зажим, накалывание завернутого между двух металлических прутков края пленки на забитые через каждые 200 мм гвозди без шляпок, а также разъемное соединение с помощью прищепок. Последние можно использовать и для закрепления на нужной высоте штанги, обеспечивающей заданный режим вентиляции при сушке.

Гелиосушилка располагается на наклонной площадке, сориентированной на юг, чтобы максимально использовать лучистый поток солнечной энергии.

Угол наклона зависит от географической широты данной местности и находится для средней полосы страны в пределах 20-30°.

Не исключена возможность использования установки в качестве парника весной для выращивания ранней рассады.

Естественная сушка сельскохозяйственных продуктов используется повсеместно и с давних пор, при этом продукты расстилают на земле, подвешивают под навесом или размещают на поддонах.

Применение солнечных установок типа «Горячий ящик» повышает эффективность сушки и уменьшает потери продукта. Существенно сокращается время сушки и улучшается качество продукта, в том числе сохранность витаминов. Однако коэффициент использования гелиосушилок для сельского хозяйства, как правило, низкий.

В некоторых случаях за год они могут использоваться всего несколько недель. И это, естественно, не способствует достижению высоких экономических показателей солнечных сушилок.

Различают солнечные сушилки с прямым и косвенным действием солнечной энергии. В установках первого типа солнечная энергия поглощается непосредственно самим продуктом и окрашенными в черный цвет внутренними стенками камеры, в которой находится высушиваемый материал.

Гелиосушилка этого типа показана на рисунке 1.12.

1 - светопрозрачная изоляция; 2 - платформа для материала; 3 - стенка;

4 - теплоизоляция; 5, 7 - отверстия; 6 - фундамент Рисунок 1.12 - Солнечная сушилка с непосредственным облучением Она имеет верхнюю светопрозрачную изоляцию, перфорированную платформу для размещения высушиваемого материала, боковые стенки (южная стенка — из светопрозрачного материала), теплоизоляцию с отверстиями для поступления воздуха и основание. Для удаления влажного воздуха из гелиосушилки в верхней части северной стенки предусмотрены отверстия.

Сушильные установки второго типа содержат солнечный воздухонагреватель и камерную или тоннельную сушилку. В камерной солнечной сушилке воздух движется через слой высушиваемого материала, размещенного на сетчатых поддонах, снизу вверх, в то время как в тоннельной сушилке материал движется на конвейерной ленте в одну сторону, а воздух движется противотоком в обратном направлении. Для общего понимания вопроса приведем несколько общеизвестных норм, используемых при расчете солнечной энергетической установки. Кроме объема воды и температуры нагрева необходимо знать уровень солнечной инсоляции местности.

Использование солнечной энергии является важным резервом в улучшении энергообеспеченности сельскохозяйственной перерабатывающей техники. Большая энергоемкость сушильных процессов, а также тенденция развития сушильной техники и технологии в последние годы требуют, наравне с усовершенствованием их конструкции, поиска альтернативных вариантов решения проблемы [47]. Существует тщательный обзор принципов солнечной энергии и функционирование, дизайн и экономика солнечных тепловых процессов [48].

Радиационные ресурсы среднеазиатских республик позволяют успешно использовать солнечную энергию для этой цели в течение 6-7 месяцев в году [49]. Использование солнечной энергии, основанное на применении парникового эффекта, наиболее целесообразно в южных районах, где в период переработки растительного сырья отмечаются высокие значения плотности потока солнечного излучения, а производство ценных продуктов измеряется сотнями тысяч тонн за сезон [50]. Чтобы сформулировать точные тепловые модели, вычисление точного солнечного ввода излучения и общего коэффициента теплопередачи, важно знать, как это влияет на парниковый баланс энергии и массы [51].

Развитие оптических свойств покрывающего материала фокусируется на высокой передаче света, уменьшении тепловых потерь энергии (в более высоких широтах) и уменьшении тепловой нагрузки энергии излучением (в более низких широтах) [52]. Важными вопросами являются развитие энергоэффективности теплового сооружения и применение возобновляемых источников энергии, таких как солнечные энергетические системы [53].

В плоских солнечных коллекторах условия теплообмена между тепловоспринимающей поверхностью и рабочей жидкостью очень неблагоприятны, особенно, когда теплоприемник расположен горизонтально.

Действительно, скорость движения жидкости здесь очень мала и нагрев ее происходит сверху, в результате чего конвективные перемешивающие жидкость токи не развиваются. При наклонном положении котла, при известных условиях, может возникнуть естественная конвекция, улучшающая теплообмен [54].

Камерные солнечные сушилки были построены многокамерные солнечные сушилки для сушки различных сельскохозяйственных культур, чтобы успешно преодолеть проблемы солнечной сушки на открытом воздухе [55,56]. Эти сушилки имеют низкую себестоимость и им не нужен еще один источник энергии, но их основным недостатком является очень низкий расход воздуха в сушильной камере [57]. Пример такой системы показан на рисунке 1.13 [58].

1 - прозрачное покрытие; 2 - труба; 3 - воздухозаборник; 4-металлическая подставка; 5 - боковые стекла; 6,7,8 - лотки; 9 - дверь; 10 - направление воздушного потока Рисунок 1.13 - Камерная солнечная сушилка Чтобы создать конвективный теплообмен, в камерные сушилки принудительно подают из гелиоустановок воздух, нагретый до 60-70°С, такая сушка исключает воздействие на фрукты и овощи прямых солнечных лучей.

Продолжительность ее в 2 раза меньше по сравнению с сушкой на открытых площадках.

Солнечные сушилки с тепловым аккумулятором, т.е. опыт создания пассивных солнечных систем в Казахстане крайне ограничен. За рубежом очень активно ведутся работы по использованию пассивных солнечных систем, так по данным Евростата к 2010 г. предполагается в странах членах ЕС, довести потребление солнечной энергии за счет пассивных солнечных систем до 24 млн. тонн нефтяного эквивалента - 2,2% от общего использования энергоресурсов [59].

В тепловых аккумуляторах применяются традиционные строительные материалы: вода, галька, щебень, гравий, песок, гранит, бетон и др. Их обычно называют аккумуляторами емкостного типа. Теплообмен и аэродинамические процессы в подобных конструкциях аккумулирования исследованы достаточно подробно [60,61]. Исследования по использованию насадочных (галечных) аккумуляторов теплоты для систем солнечного отопления, проведенные как у нас [62], так и за рубежом [63,64] показывают, что насадка из галечника при низкой стоимости обладает рядом технических преимуществ, аккумулирует как тепло, так и холод, имеет значительную тепловоспринимающую поверхность, сочетает в одном агрегате теплообменник и тепловой аккумулятор [65].

Системы в сочетании с тепловым аккумулятором широко используются и являются предметом многочисленных исследований [66,67]. Наиболее часто используемые материалы для хранения тепла являются: вода, гравий, песок, гранит и др. [68,69]. Теплообмен и аэродинамические процессы в подобных конструкциях аккумулирования исследованы достаточно подробно [70].

В нижней части коллектора размещен аккумулятор тепловой энергии с галечным заполнителем. Стеклянное ограждение коллектора-аккумулятора наклонено к горизонту под углом 30°. Южная часть кровли выполнена из стекла, а северная стена сушилки - из кирпича. Сушильная камера вмещает шесть тележек длиной 4м, шириной и высотой 2,6 м, вместимостью 27 м3, оборудованных сетчатыми стенками и воздуховодами. Попадают они в камеру по рельсам через ворота в западной стене. Теплый приточный воздух проходит над аккумулятором, через солнечный коллектор, по воздуховодам в сушильную камеру. Сушилка показана на рисунке 1.14.

1-исходящий воздух; 2-камин; 3-сушильная камера; 4-остекленное покрытие;

5- воздушный коллектор; 6-входящий воздух; 7-аккумулирующий материал.

Рисунок 1.14 - Экспериментальная солнечная сушилка с тепловым аккумулятором Дополнительную солнечную радиацию сушилка получает через стеклянный скат кровли.

В холодное время при необходимости включают электрокалорифер, такая гелиосушилка ускоряет процесс сушки в 3,4 раза по сравнению с сушкой вентиляцией без подогрева. В несезонное для сушки время года гелиосушилку можно использовать как теплицу. В Средней Азии построена солнечная сушилка-теплица размером в плане 10 х 15 м, высотой 4 м, способная вмещать одновременно 32- 40 т. люцерны или сена. Помещение ее представляет собой объемный солнечный коллектор. Она оборудована галечным аккумулятором тепловой энергии, специальными тележками, воздуховодами, вентилятором и электрокалорифером. Тепловые камни поглощают часть тепла воздуха и таким образом в очень жаркие летние дни помогают улучшить качество сушки. В ночное время сохраняется тепло, отводится воздух в сушильной камере.

Результаты измерений температуры показывают, что температура в сушильной камере выше температуры окружающей среды в течение всего дня, разница достигает 15 градусов.

Солнечные сушилки с водопоглощающим материалом позволяют поддерживать процесс сушки, даже после захода солнца, воздух проходит через слои гигроскопического материала и тем самым поддерживает потенциал сушки путем использования водопоглощающих материалов. С помощью отражающего зеркала можно увеличить количество солнечной энергии, тем самым увеличивая их впитывающую способность.

Результаты ее исследований (при сушке зеленых бобов) показали снижение необходимого времени сушки до 31 часа при сушке только в конвективной солнечной печи, в течение 21 часа с использованием водопоглощающих материалов и 19 часов, используя отражающее зеркало.

Принцип работы экспериментальной солнечной сушилки с водопоглощающим материалам представлена на рисунке 1.15.

1 - вентилятор; 2 - воздушный солнечный коллектор; 3 - сушильная камера; 4 - изоляция; 5 - поглотитель; 6 - нижняя часть коллектора; 7 прозрачное покрытие; 8 - слой с водопоглощающими материалами; 9 – слой с покрытием фанерой; 10 - выпуск воздуха; 11 - канал для отработанного воздуха; 12 - лотки; 13 - обратимый вентилятор; 14 - воздушный клапан; 15 освещение фанеры.

Рисунок 1.15 - Экспериментальная солнечная сушилка с водопоглощающими материалами Солнечные туннельные сушилки и другие распространенные конструкции применяются для сушки банана, ананаса, грейпфрута, красного и зеленого перца, рыб и других [71].

Это наиболее частая комбинация, первый участок выступает в качестве солнечного коллектора, в котором нагретый воздух и первичный продукт расположены на втором участке. Как правило, воздух выносится одним или несколькими вентиляторами, питающиеся от солнечных фотоэлектрических панелей. Они делают систему независимой от электросети и позволяют успешно контролировать температуру воздуха, так как скорость ротора является функцией интенсивности солнечного излучения.

Преимуществом такой конструкции являются относительно низкая стоимость и высокая грузоподъемность (до 300 кг продукта в нагрузке). Модульная конструкция обеспечивает простоту сборки и транспортировки печи.

Гелиосушилка туннельного типа представляет собой камеру объемом 36 м, поверхностью 15 м2, покрытую сверху и с боков полиэтиленовой пленкой.

В камере установлены вентиляторы производительностью 2000 м 3/ч, используемые для рециркуляции воздуха. Для регулирования влажности воздуха в сушильной камере отработанный воздух частично выбрасывается.

Общая продолжительность сушки сокращается в 4-5 раз. Применение солнечной энергии для сушки табака позволяет повышать выход светлых сортов табака до 70-90% (на открытом воздухе 55%).

Эти сушилки работают только со свежим воздухом, продувающим продукт в продольном направлении. Схема туннельной сушилки показана на рисунке 1.16.

1 - вход свежего воздуха; 2 - вентилятор; 3 - солнечные батареи; 4 солнечный коллектор; 5 - сторона металлической рамки; 6 - выход воздуха из коллектора; 7 - деревянная подставка; 8 - пластмасса; 9 - рамки для крепления прозрачной покрытий; 10 - подставка; 11 - подвижка; 12 – выход воздуха.

Рисунок 1.16 - Схема туннельной сушилки Исследования сушки банана солнечной туннельной сушилкой показали снижение времени сушки до 3-5 дней по сравнению с 5-7 днями сушки на солнце.

Температура на выходе из солнечного коллектора составляет от 40 до 65°С в течение солнечных часов дня.

Результаты технико-экономической оценки поточной линии показали, что ее сезонная производительность 60-67 т. Поточная линия позволяет сократить трудовые затраты на сушке 1 т. готовой продукции до 380 чел/ч и уменьшить на 30-33% энергозатраты за счет эффективного использования солнечной энергии. Расчетный годовой экономический эффект за счет снижения потерь сырья, повышения его качества и механизации трудоемких процессов составляет 28 тыс. тг.

Здание - сушилка с солнечным коллектором выполнены в виде отдельных зданий, крыши которых сделаны из воздушных солнечных коллекторов.

Примером такой структуры построена сушилка для лечебных трав и специй в Таиланде с общей площадью коллекторов 72 м2. Рисунок 1.17 иллюстрирует схему сушилки.

–  –  –

В соответствии с Посланием Президента РК народу Казахстана (от 29.01.2010 г.) [72], Государственной программой форсированного индустриального развития РК [73] ставятся задачи повышения производительности труда в АПК до 2 раз к 2014 году на основе ресурсосберегающих экологически чистых технологий, а также развития эффективных энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии.

В 2009 году принят закон РК «О поддержке использования возобновляемых источников энергии» [64].

Возможности использования экологически чистой, повсеместно доступной возобновляемой энергии солнечного излучения привлекают все большее внимание [75]. Проблема эффективного теплоснабжения фермерских хозяйств с использованием солнечной энергии в современных условиях перспективна и актуальна, решение которой рационально осуществить при помощи гелиоустановки, снабженной новым гелиоколлектором, современным конструктивным исполнением позволяют повысить КПД, транспортабельность и надежность, а также снизить трудоемкость изготовления и стоимость [76].

Воздушные солнечные коллекторы используются для нагрева воздуха, проходящего через них и их эффективность имеет большое значение для использования солнечной энергии [77].

Были проведены анализы тепловых характеристик воздушного солнечного коллектора из меди, алюминия и стали поглотителя. Эти результаты показывают, что для выбранных геометрических соотношений крыльев воздействие типа металла является незначительным [78].

Прозрачный охват их обеспечивается использованием стекла и имеющиеся в продаже пластиковых листов, таких как Tedlar (Poly Vinil Fluoride), Suntek (Fluorinated Ethylene Propylene / FEP Teflon), Novolux, Polyethylene Terepthalate (PET), Mylar (Polyester), polyethylene, PVC, polycarbonate, plexiglass [79].

Во всем мире существует множество конструкции для солнечной системы сушки и для сушки различных продуктов питания в зависимости от условия местности.

Солнечные сушильные установки для уменьшения себестоимости чаще всего изготавливаются из дерева или металлических конструкций, а в некоторых случаях также используется цемент или раствор [80]. Изоляционные материалы, используемые для солнечной сушки, включают стекло или минеральную вату, фанеру и даже более дешевые материалы, такие как опилки, солома, волокно и рисовые хлопья [81].

Таким образом, рассмотренные современные способы солнечной сушки и конструкции гелиосушилки для растительной продукции показывает отсутствие производство промышленных типов. Это обясняется из-за низкой эффективности (ограниченность температурного режима сушильного агента, по продолжительности эксплуатации, высокая материалоемкость).

Использование гелиосушилок в сезонный период также влияет на её окупаемость по продолжительности.

Тем не менее, с развитием техники и технологии в электронике и появление новых композиционных материалов для комплектования тепличных комплексов и гелиосушильных устройств позволило сделать определенный шаг в её развитии. К ним можно отнести использование электропанельных устройств, которые используется для дополнительного нагрева и принудительного отсоса сушильного агента. С увеличением требования на экологичность нагревательных устройств использование солнечной энергии повсеместно растет в мировом масштабе.

Предлагаемое усовершенствование конструкции тепличного сооружения путем совмещения с гелиосушильным модулем в летний период, когда солнечная энергия достигает своего пика, будет иметь определенные преимущества. Южные регионы Республики Казахстан, имеют благоприятные возможности для широкого применения солнечной энергии в теплицах и сушильных устройствах. Этому способствует с достаточно высокой солнечной активностью в летнее и весенне-осеннее время.

1.7 Постановка задач исследований Главной задачей в современных условиях является дальнейший рост промышленного производства с улучшением качества выпускаемой продукции.

Решение этой задачи возможно, как за счет совершенствования и оптимизации существующих технологических процессов, так и с помощью изыскания и разработки новых методов производства.

Одним из распространенных методов сохранения и переработки сельскохозяйственного сырья является сушка. В связи с этим появляется необходимость в разработке новых способов сушки, обеспечивающих высокое качество готового продукта, создание условий для более полной переработки собранного урожая, уменьшение потерь, автоматизацию, механизацию и значительную интенсификацию этого процесса, а также снижение удельных энергозатрат.

Огромный вклад в развитие теории сушки и исследованиям систем солнечного теплоснабжения внесли такие зарубежные ученые, как А.С.

Гинзбург, П.Д. Лебедев, А.В. Лыков, И.М. Федоров, Г.К. Филоненко, У.

Бекман, С. Клейн, Дж. Даффи, О. Кришер, В. Мальтри, Л. Отена, Л. Пабиса и многие другие.

Большое значение для совершенства технологии, технических средств сушки и систем автономного энергообеспечения на основе ВИЭ имеют работы отечественных ученых: Е. Алтынбекова, А.С. Байсаринова, М.Е. Баймирова, А.Жамалова, С.З. Коканбаева, А.Х.Тлеуова и других.

Обзор научно-исследовательских работ и опыта передовой практики показывает, что эффективность производства продуктов растительного происхождения, в том числе сушеных продуктов оценивается следующими показателями: производительностью оборудования, энергоемкостью процессов производства и качеством продукции. Наиболее существенное влияние на эти показатели оказывает процесс тепловой обработки (сушки), определяемой технологией сушки и конструктивной особенностью сушильной техники.

Известные способы производства сушеных продуктов имеют ряд недостатков. Сушильные аппараты для производства сушеных продуктов растительного происхождения, работающие на жидком или газообразном топливе, являются не эффективным, из-за высоких энергозатрат установок которые влияют на себестоимость продукции. Кроме, того при попадании продуктов сгорания топлива снижаются качественные показатели, уменьшая биологическую ценность получаемой продукции.

Тепловая обработка продуктов растительного происхождения в гелиосушильных установках является более приемлемым в условиях, где имеется достаточное количество солнечной радиации. Затраты на производства тепловой энергии в этих аппаратах отсутствуют, однако нагрев сушильного агента (воздуха) ограничен из-за температурных условий местности. В принципе, такая температура более приемлема при сушке семенного материала, в которых необходимо сохранение биологических показателей живого организма. Кроме того, сушильные установки, работающие на солнечной энергии имеют низкую производительность из-за невысокой температуры сушильного агента и высокой материалоемкости. Поэтому производство гелиосушилок на промышленной основе отсутствует.

С появлением более доступных материалов на рынке гелиосушилки для ограниченного объема продукции для малых и средних фермерских хозяйств становится выгодным. Наиболее перспективным является использование гелиосушилки для товаропроизводителей продуктов овощеводства и плодоводства, имеющих в своем участке тепличные оборудования. Сочетание тепличного оборудования и гелиосушильного модуля, в период профилактических работ теплиц позволит уменьшать затраты конструкционной части гелиосушилки.

Путем монтажа гелиосушильного модуля на опорной части теплиц можно достичь более эффективное использование солнечной радиации исключив теневой эффект конструкции, так как сушильный модуль будет находиться в районе купола теплице.

Таким образом, разработка устройства гелисушильного модуля работающего в сочетании теплицы, учитывающие имеющие недостатки, выполняемые из доступных материалов, требует дальнейших исследований и изысканий в теории процесса для ее практической реализации.

Анализ работ и конструкции существующих средств гелиосушильной установки при производстве сушеных растительных продуктов показал, что на ее основные показатели влияют способ передачи тепла в сочетании с теплицей и режимы сушки.

Рядом авторов предложено для повышения эффективности сушильной установки дополнительный подвод тепла. Как показал опыт, при этом качественная сторона не ухудшается из-за ограниченности температурного режима.

В рассмотренных в большинстве работах интенсивность процесса сушки достигается за счет уменьшения размеров частиц. Как известно, при этом увеличивается поверхность теплообмена и уменьшается глубина тепловой обработки, в результате которого уменьшается продолжительность процесса сушки.

Для повышения интенсивности процесса сушки растительных продуктов, автором работы предлагается гелиосушильный модуль, работающий в сочетании тепличного оборудования. Одновременно технологическая схема гелиосушильного модуля предусматривает дополнительный подвод тепла за счет светоотражателей.

В предлагаемом гелосушильном модуле под действием температуры и давления сушильного агента и продолжительности экспозиции сушки происходит изменение влагосодержания сырья. В связи с этим, для обоснования конструктивных и технологических параметров гелиосушильного модуля следует выявить степень влияния факторов времени сушки, температуры сушильного агента и размеров сырья. Это достигается путем проведения многофакторных экспериментов.

На основании вышеизложенного, целью диссертационной работы является повышение эффективности и производительности комплекса, сочетающего теплицу и гелиосушильного модуля путем интенсификации технологии производства сушеных продуктов растительного происхождения.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи исследования:

- провести обзор и анализ производства продуктов растительного происхождения;

- провести анализ по существующим конструкциям тепличного сооружения и их материалов для покрытия;

- изучить способы сушки плодоовощных культур и конструкций гелиосушильных устройств;

- обосновать технологическую схему тепличного сооружения с гелиосушильным модулем;

- провести теоретические экспериментальные исследования по обоснованию основных параметров и режимов работы предлагаемого гелиосушильного модуля;

- изготовить и провести испытания разработанного тепличного сооружения с совмещенной гелиосушильным модулем;

- определить экономическую эффективность тепличного сооружения совмещенной с гелиосушильным модулем.

Заключение по 1 разделу диссертации

1. Овощи и фрукты относят к числу важнейших продуктов питания, которые в рационе человека их доля составляется 30-35 % от общего объема потребления основных продуктов. В Казахстане потребление плодов и ягод почти в два раза ниже нормы потребления с научно обоснованными нормами питания, рекомендуемыми Институтом питания РК.

2. К обеспечению потребности населения по продуктам растительного происхождения можно достичь путем увеличения производства свежих овощей в тепличных сооружениях и заготовки сушеных фруктов и овощей гелиосушилках без затраты тепловой энергии.

3. Повышение эффективности гелиосушильной техники можно обеспечить путем совмещения гелиосушильного модуля в тепличном сооружении за счет исключения каркасной комплектации гелиосушильного модуля.

4. Более рациональной конструкцией тепличного сооружения при совмещении гелиосушильного модуля являются ангарные теплицы, профиль поперечного сечения которых представляют дугу окружности и ломаную линию, обеспечивающие устойчивое крепление сушильного модуля на куполе.

5. Предлагаемая конструкция гелиосушильного модуля за счет расположения в верхней части купола теплицы и применения прозрачного покрытия не является зависимым от теневого эффекта от расположения в любой момент светевого времени.

6. Интенсивность теплового эффекта гелиосушильного модуля обеспечивается путем подвода дополнительного теплового излучения за счет использования светоотражателей, размещенные в нижней части гелиосушильного модуля.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ОБОСНОВАНИЮ

ПРОЦЕССА СУШКИ И КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛИЧНОГО

СООРУЖЕНИЯ СОВМЕЩЕННОГО С ГЕЛИОСУШИЛЬНЫМ

МОДУЛЕМ

2.1 Предлагаемый гелиосушильный модуль для плодов, фруктов и овощей Сушка продуктов растительного происхождения является весьма сложным технологическим процессом. Сушка представляет собой тепломассобменный процесс, предназначенный для обезвоживания различных материалов и продуктов. Процесс сушки осуществляется за счет подвода теплоты к высушиваемому продукту. В результате теплового воздействия на продукт происходит испарение влаги. В зависимости от вида продуктов используются различные пути повышения эффективности сушильных установок. Создание высокоэффективных сушильных установок базируется на ограниченной связи теории, технологии и техники сушки. В этом направлении большой вклад внесли ученые П.А. Ребиндер [82,83], Д.В. Лыков [84,85], А. С.

Гинзбург [86,87] и другие [88,89,90].

Исследование процесса сушки проводится с целью научного обоснования выбора рациональных методов и оптимальных режимов процесса, а также необходимых формул или выражений для проектирования и расчета сушильных установок. Поэтому технологическая схема и работа рассматриваемой сушильной установки имеет особое значение. В данной работе рассматривается гелиосушильный модуль, расмещенный в куполе тепличного сооружения. Цель размещения гелиосушильного модуля в верхней части сооружения заключается в исключении теневого эффекта в течение светового дня. Поскольку внутри теплицы воздух имеет высокую влажность в камеру гелиосушильного модуля, воздух в виде сушильного агента поступает из атмосферы в горячем виде.

Согласно технологической схеме тепличного сооружения совмещенного с гелиосушильным модулем конструкция представляет собой, содержащий корпус, внутри которого поярусно установленные для прохода воздуха горизонтальными полками и прозрачной наклонной стенкой (рисунок 2.1).

Предлагаемое устройство состоит из металлических поглотителей, установленных паралельно между собой для прохода воздуха и выполненных из ряда пластин, расположенных с зазором относительно одна другой (рисунок 2.2). Полки выполнены из перфорированного материала и за одно целое с пластинами поглотителя, установленными в нахлест с образованием направляющих щелей, выполненных регулируемыми путем установки полок с возможностью горизонтального перемещения. Над верхней полкой установлена, дополнительная пластина поглотителя и прозрачная крышка [91].

Рисунок 2.1 - Конструктивная технологическая схема тепличного сооружения совмещенного с гелиосушильным модулем Гелиосушилный модуль работает следующим образом.

Солнечные лучи проходят через полигаль и падают на продукты, те лучи, которые не попадают в камеру, они падают на отражатель и он нагревается, что обеспечивает нагрев воздуха. Нагретый воздух, как известно, за счет снижения давления поднимается вверх и происходит самоциркуляция [92]. Гелиосушильный модуль содержит панель отражателя, имеющего оптимальный угол наклона для обеспечения достаточного нагрева воздушного потока и конструкцией, а нагретый воздух подается для сушки продукта с нижней части.

По этому принципу выполняется основная задача сушки рисунок 2.2.

1-полигаль; 2-сушильная камера; 3- сетчатый лоток, 4- отражатель, 5- фрукты для сушки Рисунок 2.2 – Принципиальная схема гелиосушильного модуля Устройство тепличного комплекса совмещенного с гелиосушильным модулем и принцип постройки 3D изображений показаны на рисунках 2.3 и 2.4.

–  –  –

Эффективность сушки повышается за счет двухсторонней сушки и циркуляции естественного воздухообмена, температура теплоносителя не вызывает термический ожог продуктов сушки, расход воздуха регулируется с помощью открывающихся форточек в гелиосушильном модуле. Во время сушки открывается крышка (входная форточка), воздух поступает через эту входную крышку и упирается в отражатель. Дальше нагретый воздух поднимается вверх, проходит через сетчатую лотку (высушиваемый материал) и выходит через выходной фрамуги в атмосферу. По этому принципу выполняется циркуляция воздуха сушилки в летнее время (рисунок 2.5)

Рисунок 2.5 - Циркуляция воздуха гелиосушильного модуля

Для эффективной подачи светового излучения солнца следует комплектовать купольную часть тепличного сооружения более прозрачным и устойчивым материалом к внешным нагрузкам. Поэтому необходимо выбор материала для покрытия купольный части тепличного сооружения, имеет особое значение.

2.2 Выбор покрытия тепличного сооружения Сотовый поликарбонат - наилучший материал для покрытия теплиц, представляет собой светопропускающие полые панели, полученные методом экструзии из гранул поликарбоната. Поликарбонаты - группа термопластов, сложные полиэфиры угольной кислоты и двухатомных спиртов и имеют общие химические формулы (-O-R-O-CO-)n. Наибольшее промышленное значение имеют ароматические поликарбонаты, в первую очередь, поликарбонат на основе Бисфенола А, благодаря доступности бисфенола А, синтезируемого конденсацией фенола и ацетона [93].

Поликарбонаты являются крупнотоннажными продуктами органического синтеза. Мировые производственные мощности в 2006 году составляли более 3 млн. тонн в год. Основные производители поликарбоната (2006), Bayer Material Science AG – торговой марки Makrolon, Apec, Bayblend, Makroblend обьем производства 900 000 т/год, Sabic Innovative Plastics - торговой марки Lexan обьем производства 900 000 т/год, Samyang Busines Chemicals -торговой марки Trirex обьем производства 360 000 т/год, Dow Chemical / LG DOW Polycarbonate торговой марки Calibre обьем производства 300 000 т/год,Teijin торговой марки Panlite обьем производства 300 000 т/год [94].

Поликарбонат был выбран в качестве материала для производства прозрачных вставок в медалях Зимних Олимпийских игр 2014 в Сочи, главным образом из-за его большого коэффициента теплового расширения, а также в виду прочности, пластичности, удобства нанесения рисунка лазером [95].

Светопропускающий материал - поликарбонат (полигаль), имеющий ячеистую структуру, позволяет значительно снизить теплопотери [96].

Поликарбонатные панели пригодны к применению в диапазоне температур от -40 до +100 градусов. Данный диапазон температур поликарбонатные панели способны выдерживать в течение длительного времени. При кратковременном воздействии поликарбонат может выдержать и более низкие температуры. Поликарбонат отличается высокой ударопрочностью и поэтому теплице не страшны ни град, ни брошенный камень. Важно отметить, что теплопроводность сотового поликарбоната напрямую зависит от его толщины. Если сравнивать его со стеклом, то в пределах 3-6 миллиметров они примерно имеют равные качества, отставание по показателям у поликарбоната минимальны. Учитывая разницу в весе и прочности – это очень хороший показатель. Теплопроводность поликарбоната – один из параметров, заставляющих считать его одним из лучших материалов для загородного строительства и для промышленного использования [97].

Казахстанские производители изделий из поликарбоната полностью зависят от импортных поставок, так как в Казахстане этот полимер не выпускают. Основными поставщиками поликарбоната на отечественный рынок являются: «Bayer» (39,2%), «Thai Polycarbonate» (23,5%), «Dow» (11,2%), «Mitsubishi» (5%), «GE Plastics» (3,7%). Основными потребителями поликарбоната в Казахстане являются: машиностроение, включая автомобилестроение (34,2%), строительство (22,4%), электротехника и электроника (19,2%) и оптические диски (11,5%) [98]. При выборе места и типа теплицы необходимо учитывать, что положение солнца меняется в зависимости от времени года. Зимой угол между точками восхода и захода солнца составляет 60°, летом - 120°. Зимой непосредственно под прямым углом получает солнечный свет только обращенная на юг стена теплицы, летом так же обращены к солнцу утром и вечером и торцевые стены [99].

Сотовый (или как его часто называют "ячеистый") поликарбонат радикально отличается от всех прочих прозрачных материалов. Полые панели толщиной 4, 6 и 8 мм состоят из двух слоев поликарбоната, соединенных продольными ребрами жесткости, получаемые из гранул поликарбоната методом экструзии, образующими воздушные прослойки (структура панелей сходна с гофрокартоном). Материалы большей толщины (10, 16, 20, 25, 32, 35, 40 мм), как правило, имеют более сложную структуру, включающую 3 и более слоев и усиленную скрещенными ребрами жесткости. Панели обладают исключительно высокой ударопрочностью. Наличие воздушных прослоек делает сотовый поликарбонат очень легким материалом и придает ему высокие показатели тепло- и звукоизоляции. Панели благоприятно рассеивают свет, задерживая при этом вредный спектр ультрафиолетовых лучей и пропуская, тем не менее, 55-86% видимого света и весь спектр полезных для человека и растений лучей солнца (рисунок 2.6) [100].

Рисунок 2.6 – Сотовый поликарбонат

Наконец, для каждого вида конструкции можно подобрать оптимальный, функционально обоснованный вариант по толщине, цвету и светопропускающей способности. Максимальную освещенность дают прозрачные панели. Тонированные панели "бронза" несколько приглушают проникающий свет, оставаясь, тем не менее, прозрачными. Белые панели могут быть полупрозрачными или практически непрозрачными. Сотовый поликарбонат изначально проектировался для использования в теплицах и других помещениях, где необходимо максимально сохранять необходимую температуру воздуха и пропускать солнечный свет. Сочетание высокой прозрачности с достаточно высоким светорассеиванием (исключающим ожоги растений прямыми солнечными лучами), очень низкой теплопроводностью (позволяющей снизить расходы на отопление примерно на 30%), прочностью и долговечностью делает поликарбонатные панели незаменимым материалом [101]. Легкость этого материала позволяет применять в теплицах простейшие терморегуляторы для открывания форточек. Целесообразно использовать панели толщиной от 6 до 10 мм (для неотапливаемых теплиц) и толщиной 16 мм, если теплица отапливается [102].

Полигаль, листовой сотовый поликарбонат, обладающий рядом привлекательных характеристик – высокой прозрачностью для видимого излучения (по данным производителей 80 - 85%), малым удельным весом, стойкостью к атмосферным воздействиям, высокой ударной вязкостью, высокой прочностью, морозостойкостью (до – 40°С), теплостойкостью (до +120°С), устойчивостью к действию кислот, растворов солей, окислителей [103].

Листы сотовые поликарбонатные royalplast, plastilux, polinex, sunnex, соответствуют требованиям технического регламента пожарной безопасности [104].

Данный материал относится к группе умеренно воспламеняемых материалов - В2 по ГОСТ 30402-96; по дымообразующей способности: к группе строительных материалов с малой дымообразующей способностью - Д1 по ГОСТ 12.1.044-89; по токсичности продуктов горения: к группе малоопасных строительных материалов - Т1 по ГОСТ 12.1.044-89.

Листы сотового поликарбоната выдерживают значительные снеговые и ветровые нагрузки и сохраняют все механические и оптические свойства в диапазоне температур от - 60° до +80°С. Материал горит только в открытом пламени, не образует горящих капель и является самозатухающим. Кроме того, горение поликарбоната не сопровождается выделением ядовитых веществ.

При переработке поликарбонатов применяют большинство методов переработки и формовки термопластичных полимеров: литьё под давлением (производство изделий), выдувное литьё (разного рода сосуды), экструзию (производство профилей и плёнок), формовку волокон из расплава. При производстве поликарбонатных плёнок также применяется формовка из растворов - этот метод позволяет получать тонкие плёнки из поликарбонатов высокой молекулярной массы, формовка тонких плёнок из которых затруднена вследствие их высокой вязкости. Теплица из сотового поликарбоната обладает значительными преимуществами перед парниками из стекла.

Светопропускание двухслойной панели - 80%. Причем преобладающая часть световых лучей проходит в рассеянном виде. Полная освещенность растений очень важна, поскольку ее отсутствие приводит к заболеваниям растений и к их увяданию. У панелей ячеистой конструкции рассеивание света значительно выше. Солнечные лучи "оседают" на верхнем и нижнем листах и на ребрах и "выходят" из панели в разных направлениях. Лучи, проходящие через панель под разными углами, попадают на стены и другие поверхности, отражаются от них и доходят до всех частей растений. "Жесткие" ультрафиолетовые лучи (диапазон менее 390 нм), которые являются наиболее разрушительными для растений, практически не проходят через панель.

Поликарбонатные соединительные профили надежно закрепляют листы на металлической или деревянной основе каркаса и придают теплице законченный и очень красивый вид.

Высокие теплоизоляционные свойства, низкая теплопроводность коэффициент теплоотдачи - 2,5 Вт/(м2 К), сопротивление пропусканию тепла выше, чем у обычного однослойного стекла, что позволяет снизить расходы энергии на обогрев и охлаждение примерно на 30 - 50%; благодаря низкой теплопроводности листы используются при остеклении зданий, теплиц, оранжерей [105]. Удлинение при разрыве – более 100% (по ГОСТ 11262-80), удельная ударная вязкость – 163 кДж/м2 (по ГОСТ 4647-80). Твердость по Бриннелю – 12,3 кгс/мм2 (по ГОСТ 4670-77). Морозостойкость – соответствует ГОСТ 7025-88 (не менее 50 циклов), водопоглощение - 0,27% от массы (по ГОСТ 4650-80). Гарантийный срок – 10 лет, расчетный срок эксплуатации – 16лет. Соответствие – панели Polygal соответствуют требованиям ТУ 2246в области безопасности соответствуют требованиям ГОСТ 25288-82, 12021-84, 15088-83, 21207-81. Характеристика поликарбоната представлена в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Технические характеристики сотового поликарбоната

–  –  –

Масса различных материалов для остекления в сравнении со структурными поликарбонатными листами приведена в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Масса различных материалов для остекления в сравнении со структурными поликарбонатными листами

–  –  –

Показатели звукоизоляции одинарного остекления листам из сотового поликарбоната и обыкновенным силикатным стеклом приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Показатели звукоизоляции одинарного остекления листа из сотового поликарбоната и обыкновенным силикатным стеклом

–  –  –

Характеристика светопропускания панели из сотового поликарбоната в зависимости от толщины представлена на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - Характеристики светопропускания (%) в зависимости от толщины поликарбоната U.

V.: ультрафиолет 136-400 нанометров V.; видимый свет 400-780 нанометров I.R.p.: инфракрасные 780-1400 нанометров I.R.m.; инфракрасные 1400-3000 нанометров I.R.I.; инфракрасные 3000-1000000 нанометров.

Кривая на рисунке 1.7 показывает общие параметры светопропускания для листа толщиной 6 мм.

Светопропускание прозрачных панелей сотового поликарбоната различной толщины приведено в таблице 1.7.

Таблица 2.7- Светопропускание прозрачных панелей сотового поликарбоната

–  –  –

Различная степень светопропускания тонированных и белых панелей составляет в пределах 20 – 42%. Светопропускание прозрачных двухслойных панелей достигает 86%. Светопропускание панели практически не снижается при долговременной эксплуатации на улице. Жесткое ультрафиолетовое излучение (диапазон менее 390 нанометров), оказывающее вредное влияние на человека, растения и оборудование, практически не проходит сквозь панель.

Пропускание полезных лучей - оптимально. Пропускание сотовым поликарбонатом лучей, расположенных в крайней части инфракрасной зоны спектра (более 5000 нм) минимально, вследствие чего тепло, излучаемое объектами внутри ограждаемого помещения, остается внутри, создавая "тепличный эффект", что является дополнительным преимуществом при использовании этого материала в качестве остекления теплиц, оранжерей, зимних садов и т.д.

Солнечные лучи, падающие на лист сотового поликарбоната, практически не имеют своего направления по отношению к его плоскости. Отклонение лучей и изменение их направления ничтожно малы. В результате солнечные лучи попадают только на верхнюю часть растений, тогда как их нижняя часть остается в тени. Полная освещенность растений очень важна, её отсутствие приводит к заболеваниям растений и к их увяданию. У панелей ячеистой конструкции сотового поликарбоната рассеивание света значительно выше.

Солнечные лучи оседают на верхних и нижних листах и на ребрах сотового поликарбоната и выходят из панелей в разных направлениях. Лучи, проходящие через панель сотового поликарбоната под разными углами, попадают на стены и другие поверхности, отражаются от них и доходят до всех элементов растений.

Максимальное светопропускание сотового поликарбоната происходит в диапазоне обычного света, именно той части спектра лучей, которые максимально поглощается растениями и способствует их росту. Для устранения вредного эффекта падающих капель образующегося конденсата на растения возможно нанесение на материал специального покрытия «Антифог» [106].

Воздушная прослойка в панелях сотового поликарбоната - великолепный теплоизолятор. Даже самые тонкие панели сотового поликарбоната (4 мм) почти в 2 раза превосходят по степени теплоизоляции простое остекление.

Панели толщиной 4 мм сопоставимы с однокамерным стеклопакетом 12 мм.

Для панелей толщиной 6 мм - соответственно 18 мм. С утолщением панелей теплоизоляционные свойства существенно улучшаются. При этом конструкции из сотового поликарбоната не бьются, весят на порядок меньше конструкций из стекла, что дает возможность существенно упростить каркас и т.д. Высокие теплоизоляционные свойства, низкая теплопроводность (коэффициент теплоотдачи - 2,5 Вт/(м2К), сопротивление пропусканию тепла выше, чем у обычного однослойного стекла, что позволяет снизить расходы энергии на обогрев и охлаждение примерно на 30 - 50%; благодаря низкой теплопроводности листы используются при остеклении зданий, теплиц, оранжерей). Выигрывают они по удобству транспортирования и монтажа, а, если есть необходимость, то и демонтажа (специализированные поликарбонатные и алюминиевые профили позволяют изготавливать также сборно-разборные конструкции) [107].

2.3 Теплообмен в солнечной теплице ангарного типа Процесс теплообмена в наземных теплицах существенно отличается от теплообмена, происходящего в ангарной теплице, так как боковые стены теплицы с полигалом обладают большой инерционностью. Естественно, это будет влиять на формирование температурно-влажностного, радиационного и режима освещенности теплицы.

Микроклимат теплиц, в частности, тепловой, водный, световой режимы системы почва – воздух, определяются, с одной стороны, погодой, с другой теплотехническими и конструктивными характеристиками защищенного грунта и свойствами агрофитоценоза.

Достижения науки позволяют создавать и обеспечить в культивационном сооружении любые заданные параметры микроклимата, независимо от погодных условий. Однако это связано с большими техническими и энергетическими затратами и экономически целесообразны лишь в отдельных частных случаях (например, в селекционном и научно-исследовательском аспекте). С другой стороны, себестоимость тепличного продукта будет очень высока. При производственном использовании защищенный грунт обладает огромными регулирующими возможностями, и микроклимат почвы и воздуха в значительной мере определяется метеорологическими факторами данного региона с использованием возобновляемых источников энергии (солнца, грунта, ветра, геотермальных вод) и других видов энергии.

Существует множество типов культивационных сооружений: наземные малогабаритные теплицы (парники), теплицы-оранжереи, блочные, арочные теплицы. Они представляют собой постройки со светопрозрачным укрытием из пленки или стекла. Итак, защищенный грунт реализуется разными по конструкции, размерам и площади строениями, общим признаком которых является только прозрачная крыша [108,112,105,114-116].

В данном случае в работе рассматриватся закономерность формирования микроклимата в теплице ангарного типа в течение года по южным регионам Казахстана. Эта проблема имеет большое практическое значение для количественной оценки влияния метеорологических факторов на микроклимат гелиотеплицы. Анализ целесообразности реализации отдельных проектных решений в различных климатических зонах и оценки комплексного воздействия систем регулирования микроклимата (отопления, вентиляции, затенения, увлажнения) на тепловой, световой и водный режимы в воздушной и почвенной средах.

Солнечная радиация после частичного отражения и поглощения светопрозрачным ограждением и воздушной средой сооружения попадает на поверхность почвы, стен, растительности, от которых она излучением, конвекцией и испарением влаги передается в воздушную среду сооружения. Часть тепла с поверхности почвы, стенки теплопроводностью передается вглубь почвы, стенки, ночью наблюдается обратный процесс. Тепло внутреннего воздуха в окружающую среду передается конвекцией, излучением и в процессе конденсации влаги, а также частично теряется за счет инфильтрации через прозрачную поверхность сооружения. С поверхности светопрозрачных ограждений тепло уходит за счет теплообмена в окружающую среду.

Физическая картина процесса солнечной теплицы представлена на рисунке 2.8.

dQоб – тепловыделение системы отопления; dQ p – поток тепла солнечной радиации, поступающей в культивационное сооружение; dQв.т – количество тепла, отдаваемое окружающей среде в результате воздухо-обмена и теплопередачи через ограждения; dQст - поток тепла в стенку; dQn - поток тепла в почву;

Рисунок 2.8 - Схема преобразования поступающей солнечной радиации в тепличном сооружении Детально разработанная одномерная модель, в основу которой положено представление об объекте как о многослойной системе с внутренними экранами, имитирующими поверхности листьев растений, боковых стен, освещенных и неосвещенных.

Эта модель предназначена для изучения теплового режима воздушной среды, характеристики почвы и боковых стен рассматриваются как входные переменные. Расчетная схема была принята на основе физической модели тепловых процессов, происходящих в тепличных сооружениях.

Для рассматриваемы задачи расчета схема теплового баланса солнечной теплицы ангарного типа будет выглядеть как система уравнений теплового баланса культивационного сооружения ангарного типа.

Количественное обоснование одномерной модели теплицы ангарного типа можно представить в приближенно описанном виде (рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 - Одномерная расчетная модель теплового баланса солнечной теплицы ангарного типа Определение температурных параметров сооружения осуществляется с учетом совокупности всех факторов, влияющих на температурный режим.

На процесс формирования температурных и влажностных условий почвы, стен, воздушной среды теплицы ангарного типа, как и наземных, оказывают влияние множество переменные, к которым можно отнести следующие:

1. Метеорологические – интенсивность солнечной радиации, температура наружного воздуха и его влажность, скорость ветра, облачность, атмосферные осадки, прозрачность неба, температура подстилающей почвы и др.

2. Конструктивные и теплотехнические характеристики самого сооружения – коэффициенты ограждения, объема, прозрачность ограждения, кратность воздухообмена, герметичность, ориентация, углубленность, наклон и тип сооружения, материал ограждения и др.

3. Теплофизические характеристики воздушной среды, почвы, стенки, теплопроводность, теплоемкость, плотность, коэффициент поглощения, альбедо поверхности почвы и др.

4. Тепломелиоративные системы сооружения, почвенного и воздушного отопления, вентиляционного устройства, полива, аккумулирования тепла и др.[108-111,114-118] Уравнение теплового баланса воздушного пространства (на рисунках 2.1 и 2.2) для промежутка времени d c учетом обогрева можно записать в следующем виде [117]:

dQоб + dQ p – dQв.т – dQв – dQст – dQn – dQa – dQp = 0, (2.1) где, dQоб – тепловыделение системы отопления;

dQ p – поток тепла солнечной радиации, поступающей в культивационное сооружение;

dQв.т – количество тепла, отдаваемое окружающей среде в результате воздухо-обмена и теплопередачи через ограждения;

dQст = dQСТ dQСТ – поток тепла в стенку;

* 0

–  –  –

* 0 dQn (ст ), dQn ( ст) – поток тепла на почвы;

dQа – поток тепла, аккумулируемый в воздухе за время d;

dQр – поток тепла на растительный покров (при условии, если теплица с растениями).

Уравнения теплового баланса поверхности почвы при отсутствии растительного покрова выглядит следующим образом [117]

–  –  –

где dQn – суммарный поток тепла, приходящей солнечной радиации в почву;

dQn– поток тепла, приходящей рассеянной радиации на неосвещенную часть почвы;

dQnл – поток тепла, излучаемого почвой;

И dQn – затраты тепла на испарение;

кон dQn – поток тепла, конденсированного поверхностью почвы;

dQn – конвективный тепловой поток почвой за тот же промежуток времени k d, здесь индексы: «п», «*», «0» – соответственно, почвы, освещенной и неосвещенной поверхностей.

Уравнение теплового баланса поверхности стенки записывается аналогичным образом, как уравнение теплового баланса для почвы, освещенной и неосвещенной ее части, оно будет иметь вид [117]

–  –  –

Таким образом, уравнение (2.4) дифференциальное значение тепла передаваемое к стенке теплицы из внутренней части. Поскольку это тепло также влияет на поверхность сушильного модуля находящейся с внутренной части купола. Поэтому при расчете теплового баланса самого сушильного модуля значение уравнении (2.4) dQогр должен войти в состав баланса уравнении.

2.4 Тепловой баланс предлагаемого гелиосушильного модуля Рассмотрим тепловой баланс гелиосушильного модуля

В общем случае системы имеет вид [119]:

–  –  –

где k p - коэффициент переноса влаги;

p - относительный коэффициент переноса влаги;

kp Dp - коэффициент конвективной диффузии;

Cp p C p - коэффициент емкости влажного газа пористом теле;

- оператор Гамильтона.

В случае отсутствия общего градиента давления система уравнении (2.5) – (2.7) упрощается т.к. исключается последняя уравнение из системы, а в первых двух уравнениях исключается последние члены.

Для простейших случаев формы материала подвергаемый к сушке упрощенная система и влагопереноса при условии постоянства коэффициентов тепло- и влагопереноса, стационарного переноса составляет в таком виде

–  –  –

В случае предположения в зоне испарения жидкообразная влага не перемещается, а перемещается, только влажной зоне задача значительно упрощается.

Процессы внутреннего теплообмена при сушке с источником тепла в виде фазового превращения связанный с переносом тепла потоком влаги, можно описать по дифференциальному уравнению [119]:

–  –  –

где а – коэффициент температуропроводности, м2/с;

2t - оператор Лапласа;

t - градиент температуры в направлении нормами греющей поверхности;

r – удельная теплота парообразования, кДж/кг;

Спр, Сж - удельная теплоемкости пара и жидкости соответственно, кДж/(кг к);

ж - плотность жидкости;

0 - плотность сухого вещества, кг/м3;

du

- скорость испарения влаги %/г;

d

- интегральная степень черноты спрея, безразмерный коэффициент.

В этой формуле первый член учитывает конвективный теплообмен, второй член – затраты тепла на испарение влаги, третий член – перенос тепла потоком влаги.

Таким образом, нагрев поверхности испарения оказывают влияние на первый период сушки.

Продолжитетельность сушки с ростом температуры греющей поверхности tгр убывает по степенной зависимости [120]:

–  –  –

Из формулы видно, что скорость сушки также будет расти с увеличением температуры теплоносителя, в данном рассматриваемом случае при подаче дополнительного излучения тепла через отражатель снизу.

В.В.

Красниковым [120] для сушки тонкослойных материалов установлены следующие зависимости для вычисления скорости сушки при наличии обобщенных кривых сушки:

- для начального периода

–  –  –

Коэффициенты a 0 и a1 входящие в формулы, определяют из обобщенных кривых скорости вида материала и метода сушки.

W,Wkp 2,Wk - влажности материала соответственно, текущая, во второй критической точке, конечная,%.

Формулы (2.15-2.18) описывают математический аппарат процесса сушки материалов и дают представление о возможных путях его интенсификации.

Если рассмотреть схему распределения тепловых потоков влаги характерные поля температур и влагосодержаний в слое капиллярно-пористого тела (рисунок 2.11) при комбинированном подводе формула (2.10) с учетом тепла, вносимое лучистого теплообмена примет вид

–  –  –

где qv - поглощенный поток лучистой энергии, Вт/м2.

Поскольку теплофизические характеристики и оптические свойства материала в течение сушки претерпевает значительные изменения, решение этого уравнения представляет большие трудности. Поэтому для рассчетов процесса сушки можно использовать теплового баланса с рядом упрощений.

Оптические и теплофизические характеристики материала считаются неизменными в течение сушки, а прогрев по толщине слоя предполагается равномерными.

Количество энергии dQ, передаваемое слою материала за время с учетом приведенных выше рассуждений, имеет выражение

–  –  –

где dQM - теплота затрачиваемая на нагрев материала;

dQисп - теплота, затрачиваемая на испарение влаги;

dQпот - теплота отданная в окружающее пространство;

dQk - теплота от греющей поверхности.

Количество энергии dQобл, передаваемое излучением, имеет выражение

–  –  –

Рисунок 2.11 – Схема распределения тепловых потоков влаги и характерные поля температур и влагосодержаний в слое капиллярно-пористого материала при комбинированном энерго подводе (сверху излучением, снизу конвективным путем) где, dQпов - энергия, поглощаемая поверхностью материала за время d ;

dQv - энергия поглощенная в слое материала с координатой х.

–  –  –

где Sx= 2,3 – коэффициент снижения проникающей способности излучения на глубине х, на которой энергия излучения снижается на 10% [121].

Подставляя выражения (2.20) и (2.21) в (2.19), будем иметь

–  –  –

где GM- масса облучаемого материала, кг;

CM- теплоемкость материала, Дж/(кг К);

dtM- изменение температуры материала, К.

Теплота dQисп затраченная на испарение влаги, определится из формулы

–  –  –

где k = 16 – 20 Вт/(м.К) - коэффициент теплоотдачи конвекцией;

tср - средная температура материала за отрезок времени d;

tв - температура воздуха.

–  –  –

Подставляя все эти составляющие, в уравнение теплового баланса задаваясь априори, т.е. мощностью теплового потока при заданной площади испарения можно определить потока излучения для продолжительности сушки (,с).

2.5 Моделирование процесса сушки фруктов в гелиосушильном модуле Сушка является удалением влаги до минимума, которая характеризует сохранения состояния микроорганизмов и ферментов [122,124-127].

Предлагается метод оценивания периода времени сушки, в которой использовалась математические методы в химической инженерии [112].

Из существующих множество моделей процесса сушки для разных типов материалов известных в литературе выбрана явление диффузии, как описано в литературах и технология сушки, с практической точки зрения, представлена как математическое описание [123-125,127], в котором химические и биохимические коэффициенты реакции зависящие от активности воды, и как качественные равновесные изотермы для различных видов пищевых материалов [124].

В этой работе использована база объявленная Кооперативной службой пропаганды сельскохозяйственных знаний и внедрения достижений Университета Кентукки (Великобритания) [128]. Согласно источнику ТФХ (А.С. Гинзбург) известен водный состав на наиболее популярно здесь представлены сырья, как яблоко, на 138 гр. массе яблок – 116 гр. масса воды, процент воды приблизительно равен к 84%.

Анализирование механизма процесса сушки показывает, что для интерпретации этого процесса, необходимо преобразовывать по формуле приведенного ниже парового потока, [114]:

N u' hm ( pu,s pv, ) ' (2.27) где здесь и N"- удельный поток пара (или сушкой) поток (кг/м2с);

hm - коэффициент массоотдачи (м/с);

pv,s - двугранная концентрация пара на влажной поверхности материала (кг/м2);

Pv, - двугранная концентрация пара в рассматриваемом интервале испарения (кг/м2);

hm - обусловливается полем течения вокруг высушенного материала, средний квадрат которого может рассматриваться как скорость наполнения движущиеся масс.

Для вышеперечисленных механизмов процесса сушки согласно уравнения наблюдается, что если рассматриваемая концентрация пара уменьшается, следовательно, скорость высыхания возрастает. В заключении необходимо отметить, что различия концентрации пара положительна, так как пар покидает материал, и таким образом происходит сушка.

Учитывая имеющую форму резервуара в форме плоского стола, с прямоугольным лоткам.

Считая длину и ширину, что соответственно lt x bt (0 bt lt), также предпологая, что сухой воздух пройдет сквозь фрукты, в перпендикулярном направлений, известно что, скорость сушки, W может вычисляться по следующей формуле, [120]:

L dx W, (2.28) A d где L - количество массивных субстанций, кг;

х - количество влаги испаряемой из поверхности, кг/м 2.

A - площадь поверхности сушки, м2 Т - период времени, с.

Рассматривается интегрирование дифференциального уравнения влажности [129]

–  –  –

Учитывая две основные гипотезы, ранее рассмотренные имеет.

1. Процесс сушки при неизменяемой скорости. Здесь считается что s1, s2 sc, где sc является критическим показателем, W = Wc - постоянная, таким образом получается значение времени [129]

–  –  –

2.Процесс сушки при возрастающей скорости. Здесь считается что s1, s2 sc, дальше рассматривается два случая.

Общий случай. Существует два метода расчета. Первый метод может применяться в случаях получения значения скорости W экспериментальным путем, как функция s, что в формуле (2.30) W = W(s) поддается интегрированию (в смысле функций Римана).

Второй метод линейный (ii). В случае количества W = ks + m линейная функция с k = tan const € R, известен как измерение угла наклона a, и m € R является W изображенной в декартовый система координат. В данном случае, приблизительно отмечается W(s) с конечным числом линейных функций, определяемый, конечным числом подинтервала [s1,s2] которые являются взаимно непересекающимся. Заменяющее, вышеупомянутого сформулированного линейной функцией W в (2.7), таким образом [129]

–  –  –

Большинство авторов учитывают простейший линейный случаи (ii) и последовательные формулы (2.31 и 2.33). Следует отметить что, результат основанного на примере процессе сушки фруктов, например, как, яблоки, груши, персики, абрикосы и др., отсюда была выбрано яблока как пробный образец. Здесь можно увидеть, что водный состав яблок равен к 84%.

Влажность для других вышеупомянутых фруктов не задерживается как в яблоке.

Дальше учитывается нелинейное (в общем случае) обыкновенное дифференциальное уравнение (2.28), которое приводит к задаче Коши [129] dx A W (x), (2.34) d L с начальными условиями x (0) = s2, (2.35) здесь s2 реальное число решающий начальной точки динамического процесса начального времени T0.

Таким образом, задача Коша (2.34 и 2.35), должна удовлетворить стандарты существования и исключительную потребность. В общих случаях векторное поле W зависит от обоих, т и x, т.e. W = W(, x).

Согласно теореме Пикар – Линделоф гипотеза W (, x) описывается условием

P = {(, x): 0 0 + a, |x — s2| b}, a, b 0. (2.36)

Значения принимает M 0 верхний предел для|(-A/L)W (, x)| на P, и а = min(a, b/M), существует уникальное решение x = x() для первоначальной оценке задачи (2.34 и 2.35) при интервале [0, 0 + ].

В дальнейшем, объединения выше упомянутую первоначальную задачу (2.34 и 2.35), методом основанной на экспериментальной решении скорости процесса сушки W. Принимая то, что W зависит только от x. Для того чтобы решить функциональную зависимость W относительно к объему влажности содержащийся в твердой фракций x, при [126].

Таким образом, основывать экспериментально достигнутого пропорцию между количествами x и W приведенного ниже, например это выявляет функцию, что W = W(х) является полиномом третьего уровня, который имеет форму [129]:

W = 1.0665 x3 - 2.4515 x2 + 1.8635 x - 0.011239. (2.37)

Этот график показан на рисунке 2.10. Из графика полинома следует заключить, что функция W увеличивается монотонно до x « 0.6, там, где W почти постоянный, W 0.45 для всех точек x приблизительный интервал [0.6; 1]. Очевидно, его график пересекается с осью Ox на точке a находящейся с правой стороны O. Другими словами W(x)может иметь только один настоящий корень, где пересекается и поясняет физическую сущность пересечения функции за пределом.

Рисунок 2.10 - График W = W(х) Для того чтобы вычислить период времени, на дополнение полного высыхания фруктов, используется равенство (2.

29) [129]

–  –  –

(2.38) Итак, период времени, который является более точным в сравнении выше обдуманным линейным случаем. Также один может облагаться аналитически для разных фруктов. Тогда функциональная зависимость W в зависимости от x будет [129]

–  –  –

2.6 К изучению распределения тепла внутри частицы высушиваемемого материала Разрезанные частицы яблока представляют собой цилиндрическую форму. Воздух эту частицу обдувает непрерывно с постоянной температурой Т.

Испаренная влага с воздухом уходит в атмосферу. Для упрощения расчета, можно пренебрегать мертвой зоной, т.к. скорость потока воздуха невысокая, поскольку движение происходит за счет естественной циркуляции. Тогда можно рассмотреть следующую задачу на границе тонкой пластины в форме кругового сектора задана температура (рисунок 2.12), (2.40)

–  –  –

Решение осуществляется нахождением стационарной температуры в первой краевой задачи для уравнения Лапласа внутри сектора при краевых условиях[130].

U f, u 0 при 0 и

Полагая U R и производя распределение переменных, можно получить:

–  –  –

Заключение по 2 разделу диссертации

1. С учетом обзора литературных и патентных материалов предложена новая технологическая схема гелиосушильного модуля работающего в сочетании с тепличным сооружением. Эффективность работы гелиосушильного модуля заключается в том, что располагается на купольной части теплицы. При этом засчет прозрачности купола теплицы отсутствует теневой эффект в камере сушильного модуля.

2. Для покрытия теплиц по светопропусканию, теплопроводности, удельному весу, прочности, стойкости к атмосферным воздействиям рациональным материалам является поликарбонат (полигаль) имеющий ячеистую структуру и малый удельный вес, обеспечивающий низкую нагрузку на каркасную часть тепличного сооружения.

3. Составлено уравнение теплового баланса тепличного сооружения.

Определено составляющие тепла на ограждения (формула 2.4), которое оказывает влияние на нагрев стенки также гелиосушильного модуля со стороны тепличного сооружения.

4. С учетом теплового баланса получено уравнение теплового баланса гелиосушильного модуля, где рассматривается эффект нагрева камеры достигается засчет отражателя модуля расположенного снизу камеры.

Представлены методы определения составляющих теплового баланса камеры, в том числе удельная теплота на испарение.

5. Построена математическая модель сушки (формула 2.17), учитывающие изменение влагосодержания материала подвергаемой к сушке от времени. При этом изменение периода сушки учитывающий теорему Пикар – Линделофа(формула2.14).

6. Расчетным путем описаны изменение температуры в материале в зависимости от формы. Получены графические зависимости изменения температуры от толщины сырья и продолжительности процесса термообработки (рисунки 2.13 и 2.14).

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ

Известные работы [131-132] ряда авторов показывают, что при изучении процесса сушки наиболее важными являются экспериментальные исследования. Основное внимание при изучении процесса сушки уделялось отдельному изучению влияния технологических факторов на энергоемкость выделения влаги. Исходя из этого, определялись оптимальные режимы работы изучаемых установок и пути совершенствования, как установки, так и методов сушки.

Сушка продуктов растительного происхождения с использованием солнечной энергией имеет существенные отличия от тепловой обработки сушилками, работающими от энергии топлива и электричества. Основные отличия, из которых являются: в механизме передачи теплоты к частицам обрабатываемого материала; зависимость влажностного состояния материала от временно-температурно-размерных условий тепловой обработки;

взаимосвязь конструктивных размеров сушильного модуля; входные и выходные параметры теплоносителя.

В работах Гинзбурга А.С. и других авторов [72-80] рассматривалась влияние температуры и скорости сушильного агента на интенсивность испарения влаги из материала. Однако, здесь рассмотрены при высоких температурах сушильного агента. В данной работе температура сушильного агента имеет ограничение из-за использования солнечной энергии, так как при использовании солнечной энергии максимальное значение температуры достигает 85 – 900С.

Таким образом, имеющиеся в настоящее время исследования по тепловой обработке не дают информации к обоснованному выбору особых и специфических временных условий протекания процесса сушки путем использования солнечной энергии.

3.1 Программа экспериментальных исследований Исходя из задач исследования и теоретических предпосылок, программой экспериментальных исследовании предусматривались:

-Методика определения солнечной радиации;

- Методика определения теплоотдачи системы отопления;

- Методика определения потери тепла через ограждения;

- Методика определения теплообмена с растениями и почвой;

определения температуры и влажности воздуха

-Методика гелиосушильного модуля;

- Методика определения скорости воздуха и расхода сушильного агента на входе и на выходе сушильного модуля;

- Методика исследования влагосодержания разрезанных яблок от температуры и размеров частицы;

- Методика определения динамики сушки яблок в гелиосушильном модуле;

- Методика оценки качества сушенных продуктов;

- Методика определения производительности сушилки.

3.2 Методики экспериментальных исследований 3.2.1 Методика определения солнечной радиации В Казахстане имеется более 100 метеорологических станций, которые ведут круглогодичное наблюдение за погодными условиями по всей территории республики (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Карта метеорологических станций Казахстана По данным метеостанций на юго-востоке Казахстана количество светлых дней составляет около 250 - 260 дней в году, что дает возможность в полной мере использовать энергию солнца.

Для измерения солнечной радиации используется пиранометр, который перед применением в эксперименте калибруется в лаборатории «Казгидромет»

города Алматы.

Пиранометр РСЕ-SPM 1 (рисунок 3.2), [приложения Б] преобразовывает сигнал в цифровой мультиметр с основной погрешностью ± 0,01%, а интерфейс подключается к компьютеру для непрерывной записи с интервалом в 1 минуту. Пиранометр со встроенным датчиком для определения оптимальных мест установки солнечных батарей. Прибор используется как на месте, для определения эффективности солнечных модулей так и как логгер для записи показаний на протяжении длительного времени. Встроенный процессор обеспечивает автоматическую коррекцию. Встроенная память (до 32 000 показаний) и аккумуляторы (до 16 дней работы) позволят использовать прибор для записи показаний и передавать их на ПК. Компактный корпус обеспечивает работу с прибором одной рукой.

1 – точка замера солнечной радиации; 2 – гелиосушильный модуль;

3,4 – входное и выходное отверстие для циркуляции воздуха.

Рисунок 3.2 - Схема для замера солнечной радиации в гелиосушильном модуле и датчик солнечной радиации (пиранометр) РСЕ-SPM 1 Технические характеристики датчика солнечной радиации (пиранометр) РСЕ-SPM 1 показаны в таблице 3.

1 Таблица 3.1- Технические характеристики пиранометра - РСЕ-SPM 1

–  –  –

База данных солнечной радиации обрабатывается в течение месяца в среднесуточную суммарную. Скорость передачи прямого излучения с горизонтальной плоскости, рассчитывается как соотношение в среднем за каждый час для солнечных часов с мая по сентябрь под прозрачной полигаль.

Проникающая солнечная радиация, МДж, определяется следующим образом [133]

–  –  –

где Кпр - коэффициент проницаемости полигаля (Кпр = 0,8);

Qср - солнечная радиация на горизонтальную поверхность, МДж/м2;

Sт – площадь поверхности теплицы, которая подвергается прямому попаданию солнечной радиации, м2 [133,134].

3.2.2 Методика определения теплоотдачи системы отопления Значения теплового потока источника тепла (рисунок 3.3) зависят от его площади поверхности теплообмена, температурного перепада и интенсивности теплообмена, определяемого коэффициентом теплопередачи.

1 – трубопровод; 2 – печь для отопления; 3 – помещения для отопления.

Рисунок 3.3 – Схема и общий вид системы отопления тепличного сооружения В общем случае теплоотдача, кВт, определяется по следующему уравнению [133]

–  –  –

где, КОТ - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·°С), принимаемый для гладких труб равным 12 Вт/(м2·°С), для водяных калориферов - 25 Вт/(м2·°С);

Sот – элементарная поверхность отопительных приборов, м2;

t0Tcp - средняя температура отопительных приборов, равная среднему арифметическому значению температур на входе в теплообменное оборудование и выходе из него, °С;

tвн - температура воздуха в теплице, 0С[133,134].

3.2.3 Методика определения потери тепла через ограждения Любое сооружение теряет тепло из-за теплопередачи через ограждения, регулируемого и нерегулируемого воздухообмена. Наиболее значительные потери тепла, особенно в зимнее время, наблюдаются через элементы ограждения (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 – Схема и общий вид тепличного сооружения Теплопередача, кВт, пропорциональна площади ограждения, температурному перепаду и теплофизическим свойствам материала покрытия определяется формулой [133]:

–  –  –

где, Qoгp - теплопотери через ограждения, кВт;

Когр - коэффициент ограждения, представляющий собой отношение площади ограждения к инвентарной площади (Когр принимается равным 1,3 для типовых блочных теплиц и 1,5 для ангарных);

Кт - коэффициент теплопередачи, характеризующий теплофизические свойства материала покрытия и условия теплообмена, Вт, принимается равным 6,4 Вт/(м2•°С) для стекла, 3,2 Вт/(м2•°С) для сотового поликарбоната с светопропусканием 80% и 7,5 Вт/(м2•С) для пленочных теплиц, для двойного стеклянного ограждения Кт = 3,3 Вт/(м2•°С), для двойного пленочного ограждения Кт=4,6 Вт/(м•°С);

Sт – площадь ограждения сооружения, м2;

tвн, tн – температуры воздуха, соответсвенно внутри и снаружи тепличного сооружения, °С[133,134].

Площадь ограждения сооружения (S) определяется исходя из формы ограждения. В данном случае данная площадь (таблица 3.2) определяется как функция S = f(h,b,c).

Таблица 3.2 – Значения потери тепла тепличного сооружения

–  –  –

3.2.4 Методика определения теплообмена с растениями и почвой Температура воздушной среды теплицы зависит не только от воздействия солнечной радиации и систем отопления и вентиляции, но и от взаимодействия воздушной среды с почвой и растениями. И почва, и растения в основном взаимодействуют с воздухом путем конвективного теплообмена и испарения влаги, причем вследствие небольшой разности температур между почвой и воздухом, с одной стороны, и растениями и воздухом, с другой, теплообмен путем испарения значительно превышает конвективную составляющую.

Внутренний вид тепличного сооружения с растениями и его схема представлены на рисунке 3.5.

–  –  –

где, а - коэффициент теплоотдачи поверхности растений или почвы, (а = 5кВт/(м2•°С));

S - поверхность растений или почвы, м2;

t - температура растений или почвы, °С;

tвн - температура воздуха в теплице, °С.

Транспирация – процесс движения воды через растение и ее испарение наружные органы растения, такие как листья и стебли. Вода необходима для жизнедеятельности растения, но только небольшая часть воды поступающей через корень используется непосредственно для нужд роста. Схема для измерения скорости транспирации представлена на рисунке 3.6.

Теплообмен путем транспирации (испарения воды листьями растений) и испарения влаги из почвы рассчитывается по формуле [133]

–  –  –

где, r - теплота парообразования (r = 2257 кДж/кг);

т - скорость транспирации (т =0,03-0,3 г/(м2•с));

S - площадь растений или почвы, м2 [133,134].

1 – облиственный побег; 2 – резинова пробка; 3 – вода; 4 – коническая колба для вакуум-фильтрования; 5 – штатив; 6 – шприц с водой для выталкивания воздуха из правого конца капиллярной трубки; 7 – градуированная капиллярная трубка; 8 – воздух; 9 – резиновая трубка Рисунок 3.6 –Схема потометра и эксперимент для измерения интенсивности (скорости) транспирации S зависит от вида растений (таблица 3.3).

–  –  –

3.2.5 Методика определения температуры и влажности воздуха гелиосушильного модуля Основные параметры режима сушки – это температура, скорость и влажность воздуха. Они влияют как на характер процесса, так и на свойства материала, подлежащего сушке. Процесс делится на три этапа: начальный (обогрев), первый и второй период сушки. Во время начального этапа температура нагрева материала увеличивается до температуры насыщенного водяного пара. В первый период испарение влаги проходит аналогично испарению от свободной поверхности. Температура материала, осушающего агента и скорость сушки будут оставаться постоянными. Интенсивность процесса сильно зависит от температуры, режимных параметров и скорости перемещения сушильного агента.

Второй период – температура продукта повышается в конце процесса сушки, чтобы достичь температуры окружающей среды в которой процесс завершается. Скорость сушки постепенно сводится к нулю при достижении состояния равновесия системы осушителя - продукта. Интенсивность процесса сушки характеризует плотность потока влаги, т.е. количество влаги испаряется в единицу времени на единицу площади массообмена.

Повышение температуры воздуха увеличивает скорость сушки, что по мнению некоторых авторов, приводит к увеличению коэффициента теплопередачи между телом и влажным воздухом. Однако, повышение температуры, как правило, ограничивает термочувствительность большинства фруктов и овощей, что приводит к увеличению коэффициента теплопередачи между телом и влажным воздухом [135]. Высокие температуры могут привести к необратимым изменениям в компонентах коллоидной ткани [136], а также к повышению потерь тепла и снижает эффективность всей системы [137].

В рассматриваемой системе повышенные значения температуры не наблюдается, так как при гелионагреве отсутствует такое явление.



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«Организационно-методические основы проектно-инвестиционной деятельности компании «РИВС» Кутлин Б.А., (ЗАО «РИВС-проект») Компания ЗАО «РИВС» является инжиниринговой компанией с выраженной инвестиционной составляющ...»

«^гпж д пttiр х 1 ^,, а.` 1;, °, д ы ^ У 1. Э У3 / г1 Б а. га. СОГЛАСОВАНО о. '1 н 1Fi: итель ГЦИ СИ, С ул 1',, 1 н г :.л °s »'gy. '. ^ ый директор «Инверсия » Б. С.Пункевич 2010 г. vt\ ^9 э.зС, ** !s л 1{. S А оС ОПИСАНИЕ ТИПА ДЛЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО РЕЕСТРА СРЕДСТВ ИЗМЕ...»

«Чучуева Ирина Александровна МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ ПО ВЫБОРКЕ МАКСИМАЛЬНОГО ПОДОБИЯ Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексные программы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Павлов Юрий Николаев...»

«Тема 8. Чтение как вид речевой деятельности 8.1. Обучение чтению Чтение это рецептивный вид речевой деятельности, направленный на восприятие и понимание написанного текста. Чтение текстов на любом иностранном язык...»

«ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» ТОМСКИЙ Т...»

«ГОСТ 18128-82 УДК 69.022.326:691.328.5:006.354 Группа Ж35 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ПАНЕЛИ АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ СТЕНОВЫЕ НАРУЖНЫЕ НА ДЕРЕВЯННОМ КАРКАСЕ С УТЕПЛИТЕЛЕМ Технические условия Timber framed asbestos cement exterior wall panels supplied with insulat...»

«УДК 621.039.548.533, 621.039.548.535 АЛЕКСЕЕВ Евгений Евгеньевич Разработка методов расчета работоспособности твэлов ВВЭР в вероятностной и детерминистической постановке Специальность 05.14.03 – ядерные энергети...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уфимский государственный авиационный технический универ...»

«Надежность и безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики Шалягин Д.В., Шубинский И.Б. Появление в последние годы на сети российских железных дорогах нового поколения средств автоматики и телемеханики (ЖАТ), основанного на микроэлектронной эл...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.И. МЕЧНИКОВА ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ, ЭКОНОМИКИ И МЕХАНИКИ ОТДЕЛЕНИЕ ПСИХОЛОГИИ Кафедра общей психологии и психологии развития личности Авторы составители: Л.Н. Акимова, Т.Д. Мостовая ПСИХОДИАГНОС...»

«ШАЛЬНОВ ПАВЕЛ СЕРГЕЕВИЧ МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ ЛИКВИДНОСТЬЮ РОССИЙСКОГО КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА Специальность 08.00.10 Финансы, денежное обращение и кредит ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата экономических наук Науч...»

«Институт Государственного управления, Главный редактор д.э.н., профессор К.А. Кирсанов тел. для справок: +7 (925) 853-04-57 (с 1100 – до 1800) права и инновационных технологий (ИГУПИТ) Опубликовать статью в журнале http://publ.naukovedenie.ru Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» №4 2012 Саенко Сергей Сергеевич Saenko Sergey Sergeevich Ростовский гос...»

«Выпуск 5 (24), сентябрь – октябрь 2014 Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» publishing@naukovedenie.ru http://naukovedenie.ru УДК 550.306 Нерадовский Леонид Георгиевич ФГБУ науки Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения РАН Росси...»

«М. Б. Менский Квантовая механика, сознание и мост между двумя культурами* В чем отличия квантовой механики от классической? Почему в ней постоянно дебатируется вопрос о роли, которую играет сознание наблюдателя? Что такое интерпретация квантовой механики и почему существуют различные интерпретации...»

«2 140400.02М2.В.2-12-02 1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины «Автоматизированное проектирование электротехнического оборудования» являются: получение студентами представлений об основных си...»

«Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Институт Государственного управления, права и инновационных технологий (ИГУПИТ) Выпуск 3, май – июнь 2014 Опубликовать статью в журнале http://publ.naukovedenie.ru Связаться с редакцией: publishing@naukovedenie.ru УДК 369.046.4. Реформирование системы с...»

«Copyright © 2016 by Academic Publishing House Researcher Published in the Russian Federation Biogeosystem Technique Has been issued since 2014. ISSN: 2409-3386 E-ISSN: 2413-7316 Vol. 7, Is. 1, pp. 65-76, 2016 DOI: 10.13187/bgt.2016.7.65 www.ejournal19.com UDC 630:635.9:502.55 Deepening 90Sr to the So...»

«Аудит сайта abb-klimat.ru Диагностика сайта Отчёт позволяет оценить общие параметры и характеристики сайта: возраст; тематический индекс цитирования (тИЦ); статический вес главной страницы (PR); трафик и безопасность сайта, и многие друг...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В НЕФТЕГАЗОВОЙ...»

«ViPNet Деловая почта 3.1 Руководство пользователя 1991–2011 ОАО «Инфотекс», Москва, Россия ФРКЕ.00004-04 34 03 Этот документ входит в комплект поставки программного обеспечения, и на него распространяются все условия лицензионного соглашения. Ни одна из частей этого документа не может быть в...»

«Доля П.Г. Харьковский Национальный Университет механико – математический факультет кафедра геометрии им. А.В. Погорелова 2012 г. Дискретная математика. Конспект лекций. Оглавление 7. Элементы теории графов.7.1 Введение 7.2 Основные понятия теории графов 7.3 Деревья 7.4 Матрицы инцидентности и смежности 7.5 Задача Эйлера...»

«Беляев Максим Петрович МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАОТИЧЕСКИХ И РЕГУЛЯРНЫХ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ ЗАРЯЖЕННОЙ ЧАСТИЦЫ В СКРЕЩЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И МАГНИТНОМ ПОЛЯХ РАЗЛИЧНОГО ВИДА Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Автореферат диссертации на...»

«Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО Уральский государственный лесотехнический университет Институт леса и природопользования Кафедра ландшафтного строительства ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИ...»

«Том 8, №3 (май июнь 2016) Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» publishing@naukovedenie.ru http://naukovedenie.ru Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http://naukovedenie.ru/ Том 8, №3 (2016) http://naukovedenie.ru/index.php?p=vol8-3 URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/28EVN31...»

«Вестник Томского государственного университета. Право. 2014. №4 (14) УДК 347.73 Е.В. Безикова ФИНАНСОВЫЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВА СУБЪЕКТОВ ОТНОШЕНИЙ, СКЛАДЫВАЮЩИХСЯ В СФЕРЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОСОБЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЗОН В РОССИИ На основе комплексного анализа правовых предписаний российского законодательства и соглашений о с...»

«    Министерство образования и науки Российской Федерации Министерство образования, науки и молодежи Республики Крым Малая академия наук школьников Крыма «Искатель» Отделение технических наук ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ЮНЫЕ ТЕХНИКИ И ИЗОБР...»

«УДК 339.1 КУЗНЕЦОВА Анастасия Борисовна РАЗРАБОТКА МЕХАНИЗМА ФОРМИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ ДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ РОССИИ Специальность 08.00.05 «Экономика и управление народным хозяйством» Специализация «Экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами (в промышленности)» АВТОРЕФЕРАТ диссертации н...»

«Психологические рекомендации по построению мотивационной беседы с родителями в рамках работы по организации социальнопсихологического тестирования учащихся Что такое мотивационная беседа? Моти...»

«УДК 330.1(0,75.8) О ПОЯВЛЕНИИ ГОСУДАРСТВЕННЫХ АССИГНАЦИЙ В РОССИИ И ПРОБЛЕМАХ ИХ ОБРАЩЕНИЯ В.Д. Белоусов1 ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» 443100, г. Самара,...»

«Слива С.С., Войнов И.Д., Слива А.С. ЗАО «ОКБ «Ритм», г. Таганрог Стабилоанализаторы в адаптивной физической культуре и спорте В 2000 г. в ОКБ «РИТМ» был разработан компьютерный стабилограф, ориентированный на использование в...»








 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.