AGRIS - 

2022

Shuvalov, A.M. | Mashkov, A.N.

Цель работы – теоретическое и экспериментальное обоснование создания системы энергообеспечения газоиспользующего варочного котла с плавным регулированием мощности. Существует широкий спектр варочных газоиспользующих котлов, имеющих различный уровень автоматизации процесса термической обработки продукта и обеспечения безопасности в процессе эксплуатации. Анализ систем энергообеспечения в варочных и отопительных котлах показал целесообразность разработки новой перспективной схемы саморегулирования мощности на базе полупроводниковых термоэлементов. Определены допустимые параметры напряжения термоэлектрической батареи для расчета количества термоэлектрических элементов, необходимые для работы действующего экспериментального образца газоиспользующей системы энергообеспечения варочного котла с саморегулированием мощности, минимальное напряжение – 0,7 В; максимальное напряжение 7 В. Проводились исследования по разработке энергоэкономного газоиспользующего варочного котла с регулированием расхода газа пропорционально потребляемому тепловому потоку в процессе приготовления корма или пищи. Экспериментальные исследования показали, что применение системы энергообеспечения с регулированием мощности газовой горелки пропорционально потребляемому тепловому потоку варочного котла позволяет экономить энергии до 19,75%. Создана перспективная система автоматического регулирования расхода газа по изменяющемуся в процессе нагрева температурному напору – разности температур пара и поверхности варочной ёмкости. В качестве основного узла регулирования газа приняты полупроводниковые элементы, которые без промежуточного усилителя управляют исполнительным механизмом газового клапана. Экспериментальные исследования подтвердили перспективность применения варочных котлов с пропорциональным регулированием расхода газ. | The purpose of the work is a theoretical and experimental substantiation of the creation of a power supply system for a gas-using digester with smooth power control. There is a wide range of gas-using digesters with a different level of automation of the process of thermal processing of a product and ensuring safety during operation. An analysis of power supply systems in digesters and heating boilers showed the feasibility of developing a new advanced power self-regulation scheme based on semiconductor thermoelements. The allowable voltage parameters of a thermoelectric battery for calculating the number of thermoelectric elements necessary for the operation of an existing experimental sample of a gas-using power supply system of a digester with power self-regulation were determined, the minimum voltage is 0.7 V; maximum voltage is 7 V. Research was carried out on the development of an energy-saving gas-using digester with gas flow control in proportion to the heat flux consumed in the process of preparing feed or food. Experimental studies have shown that the use of a power supply system with gas burner power control in proportion to the consumed heat flow of the digester allows energy saving of up to 19.75%. A promising system has been created for automatic control of gas flow according to the temperature drop changing during heating - the temperature difference between the steam and the surface of the cooking container. Semiconductor elements are adopted as the main gas control unit, which control the gas valve actuator without an intermediate amplifier. Experimental studies have confirmed the promise of using digesters with proportional control of gas flow.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Romantsova, S.V., Tambov State Univ.

The cetane number (CN) is one of essential of operational characteristics of biodiesel fuel. It characterizes an ability of a fuel to take fire. If CN is less than 40, detonation is observed thereby increasing the engine wear. The currently acting standards require for diesel fuel CN to be at least 51. The necessity of determining the CN of biodiesel fuel by calculation has been substantiated. A simplified mathematical model has been created to quickly determine the CN of the final product by the composition of methyl esters of fatty acids. The need for intensive mixing of the components in order to reduce the reaction time transesterification has been revealed. The typicaL disadvantages of existing methods for the synthesis of biodiesel fuel are shown. The scheme of a pilot plant for producing biodiesel based on an innovative vortex reactor has been developed. For the first time, a change in the fatty acid composition of vegetable oils was revealed during their synthesis under the influence of a vortex effect. The postulate on the coincidence of the fatty acid composition of the starting oil and the final product in the case of the use of a vortex tube is proved to be untenable. A method for finding the CN of biodiesel by the composition of fatty acid esters is proposed. The hypothesis about the distribution of the influence of individual components of biodiesel on the CN in accordance with the law of additivity is confirmed. The effect of changing the chain length of the molecule and the number of double bonds in the carbon radical on the value of the CN is established. The theory is based on the obtained and verified experimental data and is in satisfactory agreement with the published results on the subject under discussion. | Цетановое число (ЦЧ) является одной из важных эксплуатационных характеристик дизельного топлива. Оно характеризует способность топлива к самовоспламенению в процессе работы дизельного двигателя. Если ЦЧ меньше 40, наблюдается детонация, которая увеличивает износ двигателя. Действующие в настоящее время стандарты требуют для дизельного топлива ЦЧ не менее 51. Обоснована необходимость определения ЦЧ биодизельного топлива расчетным путем. Создана упрощенная математическая модель для быстрого определения ЦЧ конечного продукта по составу метиловых эфиров жирных кислот. Выявлена необходимость интенсивного перемешивания компонентов с целью снижения времени реакции переэтерификации. Показаны характерные недостатки существующих способов синтеза биодизельного топлива. Разработана схема опытно-промышленной установки по получению биодизельного топлива на основе инновационного вихревого реактора. Впервые выявлено изменение жирнокислотного состава растительных масел при их синтезе под действием вихревого эффекта. Доказан несостоятельным постулат о совпадении жирнокислотного состава исходного масла и конечного продукта в случае использования вихревой трубы. Предложен способ нахождения ЦЧ биодизельного топлива по составу эфиров жирных кислот. Подтверждена гипотеза о распределении влияния отдельных компонентов биодизельного топлива на ЦЧ в соответствии с законом аддитивности. Установлено влияние изменения длины цепи молекулы и числа двойных связей в углеродном радикале на величину ЦЧ. Теория построена на полученных и проверяемых данных эксперимента и удовлетворительно согласуется с опубликованными результатами по рассматриваемой тематике.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2015

Nagornov, S.A. | Romantsova, S.V. | Kornev A.Yu., All-Russia Research and Development Inst. of Use of Machinery and Petroleum Products, Tambov

The methods for the synthesis of biodiesel were analyzed. It has been established that the most effective catalysts are potassium and sodium methylates. The transesterification reaction duration (1-2 h) is a consequence of the fact that reaction kinetics is determined by the mass transfer of reactants and the diffusion rate of alcohol phase molecules in the volume of lipid phase. Consequently, for faster reaction the apparatus providing intense stirring of the reaction mass must be selected. The types of the apparatus for carrying out the transesterification reaction were considered. The vortex reactor (VR) for the biodiesel synthesis is proposed. It ensures the intensification of alcohol and lipid layers mixing. Turbulent fluctuations play a leading role in the transfer of energy from the axial to the peripheral layers. Turbulent pulsating effect activates methanol and triacyl glycerol molecules. This increases the rate of transesterification reaction. The advantages of VR are compactness, low power consumption, simplicity of the design and maintenance, lack of cooling system, absence of a large number of moving parts and associated with it abrasion processes increasing thereby service life of the apparatus. The application of VR allows using starting materials of different purity (for example, alcohol containing up to 0.8% water, a vegetable oil containing 2.5% free fatty acids) and twice reducing the consumption of a catalyst. This allows expanding the resource base for biodiesel production due to frying and rancid oils. The characteristics of biodiesel synthesized in the present study by using a VR meet the requirements of the statutory documents. | Проанализированы способы синтеза биодизельного топлива. Установлено, что наиболее эффективными катализаторами являются метилаты калия и натрия. Продолжительность реакции переэтерификации (1…2 ч.) является следствием того, что кинетику реакции определяет массопередача реагентов и скорость диффузии молекул спиртовой фазы в объём липидной фазы. Следовательно, для увеличения скорости реакции необходимо выбрать аппарат, обеспечивающий интенсивное перемешивание реакционной массы. Рассмотрены типы аппаратов для проведения реакции переэтерификации. Для синтеза биодизельного топлива предлагается реактор вихревого типа (ВР). В нем достигается интенсификация перемешивания спиртового и липидного слоя. Определяющая роль в переносе энергии от осевых слоев к периферийным отводится турбулентным пульсациям. Турбулентное пульсационное воздействие активирует молекулы метанола и триацилглицеринов. Это способствует увеличению скорости реакции переэтерификации. Преимущества ВР: компактность, низкая энергоёмкость, простота конструкции и обслуживания, отсутствие системы охлаждения, отсутствие большого числа движущихся частиц и связанных с этим процессов истирания, что увеличивает срок службы аппарата. Применение ВР позволяет использовать исходные вещества разной степени очистки (например, спирт с содержанием воды до 0,8%, растительное масло с содержанием свободных жирных кислот до 2,5%) и снизить расход катализатора в 2 раза. Это позволяет расширить сырьевую базу производства биодизельного топлива за счёт фритюрных и прогорклых масел. Характеристики биодизельного топлива, синтезированного в настоящем исследовании с использованием ВР, соответствуют требованиям нормативных документов.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation