Электрические регуляторы теплового насоса в системе поддержания микроклимата картофелехранилища

Ершова, Ирина Георгиевна

Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Электрические регуляторы теплового насоса в системе поддержания микроклимата картофелехранилища

кандидата технических наук: Ершова, Ирина Георгиевна
город: Чебоксары
год: 2012
специальность ВАК РФ: 05.20.02

Диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем на тему «Электрические регуляторы теплового насоса в системе поддержания микроклимата картофелехранилища»

Автореферат диссертации по теме "Электрические регуляторы теплового насоса в системе поддержания микроклимата картофелехранилища"

На правах рукописи

ЕРШОВА Ирина Георгиевна

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА В СИСТЕМЕ ПОДДЕРЖАНИЯ МИКРОКЛИМАТА КАРТОФЕЛЕХРАНИЛИЩА

05.20.02 — электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2012

1 1 ОКТ 2012

005052979

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель —

Официальные оппоненты:

Ведущая организация -

доктор технических наук, профессор Новикова Галина Владимировна

Воробьев Виктор Андреевич, доктор технических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина», профессор кафедры «Автоматизированный электропривод в сельском хозяйстве»

Трунов Станислав Семенович, кандидат технических наук, государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства», ведущий научный сотрудник

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный аграрный университет»

Защита состоится «30» октября 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.037.01 при государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства» по адресу: 109456, г. Москва, 1-й Вешняковский проезд, Д. 2, ВИЭСХ.

Автореферат разослан «25» сентября 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

А. И. Некрасов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В соответствии с законом «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» № 261-ФЗ от 23.11.2009 г. и с учетом «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» № 1715-р от 13.11.2009 г. в сельскохозяйственном производстве необходимо расширить применение энерго-, ресурсосберегающих технологий и оборудования. В рамках реализации государственной программы «Развитие агропромышленного комплекса Чувашской Республики и регулирование рынка сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008...2012 годы» и ведомственной целевой программы «Инновационное развитие картофелеводства в Чувашской Республике на 2012...2015 годы» в сельскохозяйственных предприятиях предусматривается:

- увеличение валового сбора картофеля в хозяйствах всех категорий с 0,8 млн. тонн до 1,01 млн. тонн;

- строительство и реконструкция мощностей для хранения картофеля на 107,4 тыс. тонн.

Обеспеченность Чувашской Республики (ЧР) картофелехранилищами составляет 80 %, при этом, за счет отклонения параметров его микроклимата, потери продукции достаточно высокие. Поэтому поиск новых энергосберегающих систем по поддержанию параметров микроклимата картофелехранилища является важной задачей. В связи с этим применение теплового насоса, поддерживающего температурный режим картофелехранилища, эффективно функционирующего при использовании модернизированных электрических регуляторов, является актуальным.

Целью настоящей работы является обоснование параметров и режимов работы электрических регуляторов, повышающих эффективность функционирования теплового насоса в системе поддержания микроклимата картофелехранилища.

Основные научные задачи:

1. Обосновать схему управления потоком энергоносителя в преобразователе низкопотенциального источника энергии с использованием теплового насоса в системе поддержания микроклимата картофелехранилища.

2. Разработать методику расчета параметров модернизированных электрических регуляторов теплового насоса и алгоритм согласования их режимов работы с контролируемыми и регулируемыми параметрами микроклимата картофелехранилища.

3. Модернизировать и испытать в производственных условиях электрические регуляторы теплового насоса (релейно-импульсный, с твердым наполнителем и термоэлектрическим модулем, с твердым наполнителем и электронагревателем).

4. Разработать рациональные системы поддержания микроклимата картофелехранилища с использованием теплового насоса, управляющего потоком энергоносителя с модернизированными электрическими регуляторами.

5. Оценить технико-экономическую эффективность применения модернизированного электрического регулятора теплового насоса для поддержания микроклимата картофелехранилища.

Объектом исследования являются модернизированные электрические регуляторы теплового насоса в разработанных системах поддержания микроклимата картофелехранилища.

Предметом исследования является выявление закономерностей процесса регулирования потоком энергоносителя с помощью модернизированных электрических регуляторов теплового насоса в системе поддержания микроклимата картофелехранилища.

Методика исследования. В теоретических исследованиях применены основы системы автоматического управления, в том числе теории регулирования контролируемых параметров. Экспериментальные исследования в лабораторно-производ-ственных условиях проводились в соответствии с разработанными частными методиками, а также пользуясь методикой трехфакторного активного планирования эксперимента типа 23 и программой «Statistic V5.0». Основные расчеты и обработку результатов экспериментальных исследований выполняли с применением методов математической статистики.

Научную новизну результатов исследования представляют:

- преобразователь низкопотенциального источника энергии с использованием теплового насоса с модернизированными электрическими регуляторами, реализованный в структурной схеме;

- конструктивно-технологические параметры и режимы работы модернизированных электрических регуляторов, испытанных в производственных условиях, для обеспечения эффективного функционирования теплового насоса, управляющего потоком энергоносителя в системе поддержания микроклимата картофелехранилища;

- разработанные системы поддержания микроклимата картофелехранилища с использованием модернизированных электрических регуляторов теплового насоса, новизна которых подтверждена патентами РФ.

Практическую значимость представляют конструктивно-технологические схемы электрических регуляторов теплового насоса; изготовленные и испытанные образцы электрических регуляторов (релейно-импульсного, с твердым наполнителем и термоэлектрическим модулем, с твердым наполнителем и электронагревателем) теплового насоса; разработанные системы управления потоком энергоносителя для поддержания параметров микроклимата картофелехранилища с использованием модернизированных электрических регуляторов теплового насоса (патент № 100873 от 10.01.2011 г.; патент № 101321 от 20.01.2011 г.; патент № 103579 от 20.04.2011 г.; патент № 109507 от 20.10.2011 г.; патент № 117256 от 27.06.2012 г.; патент № 118406 от 20.07.2012 г.; решение о выдаче патента по заявке № 2012103116/06 (004589) от 06.08.2012 г.).

Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту:

- алгоритм согласования режимов работы электрических регуляторов в тепловом насосе с контролируемыми и управляемыми параметрами микроклимата картофелехранилища;

- конструктивно-технологические параметры и режимы работы модернизированных электрических регуляторов, обеспечивающих эффективное функционирование теплового насоса, управляющего потоком энергоносителя в разработанных системах поддержания микроклимата картофелехранилища.

ния электрических ре1уляторов осуществлялись в ООО «Агрофирма «Слава картофелю», Чебоксарском филиале ОАО Компания ЮНИМИЛК Чувашской Республики. Результаты научных исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Чувашской ГСХА», АНО ВПО «Региональный институт технологии и управления», ФГБОУ ВПО «Чувашский ГУ им. И. И Ульянова», ФГБОУ ВПО «Казанский ГАУ».

28.09.2010 г.); II-й международной научной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии» (г. Липецк, 02.10.2010 г.); международной научно-практической конференции «Science and Innovation» (г. Новочебоксарск,

25.02.2011 г.); конференции «Инновационные технологии» (г. Ульяновск, 18.04. 2011 г.); всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (г. Чебоксары, 05.10.2011 г.); V республиканском конкурсе инновационных проектов «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (г. Чебоксары, 17.11.2011 г.); всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности механизации сельскохозяйственного производства» (г. Чебоксары, 24.11.2011 г.); всероссийской конференции II этапа конкурса на лучшую научную работу среди аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений РФ (г. Уфа, 11.04.2012 г.); всероссийской научно-практической конференции «Инновационные электротехнологии и электрооборудование - предприятиям АПК» (г. Ижевск, 20.04.2012 г.); международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологий и технического обеспечения с.-х. производства» (г. Казань, 25.04.2012 г.); международном конкурсе научно-исследовательских работ «Студент и научно-технический прогресс» (г. Таганрог,

27.04.2012 г.); XIV международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции с. х.», «Марийский ГУ» (г. Йошкар-Ола, 16.02.2012 г.); республиканском конкурсе «Молодой изобретатель ЧР» (г. Чебоксары, 2010 г.); VIII всероссийской научно-практической конференции «Молодежь и инновации» (г. Чебоксары, 04.04.2012 г.); республиканском фестивале научно-технического творчества молодежи «НТТМ- Чувашия» (г. Чебоксары, 2012 г.). Образцы электрических регуляторов демонстрировались на XVII и XVIII межрегиональных выставках «Регионы -сотрудничество без границ» (г. Чебоксары, 2010 г., 2011 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 научные работы, в том числе 6 патентов, 3 - из перечня ведущих периодических изданий, определенных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, приложений. Материал изложен на 197 страницах машинописного текста, содержит 6 таблиц, 60 рисунков, 7 приложений. Список использованной литературы включает в себя 173 источника, в том числе 38 - на иностранных языках.

Выражаю огромную признательность научному консультанту по техническим средствам автоматики - к.т.н., доценту ФГБОУ ВПО «Чувашский ГУ имени И Н. Ульянова» Тимофееву Виталию Никифоровичу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, выделены объект и предмет исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Основываясь на существующие системы управления температурным режимом хранения картофеля типа «ШАУ-АВ», «ШАХ-1», «КУВ-1», «Среда-1», «Муссон» и др., нами модернизированы электрические регуляторы теплового насоса, поддерживающего температурный режим в картофелехранилище при длительном хранении картофеля.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» проведен анализ объемов производства картофеля и вместимости картофелехранилищ в РФ и ЧР. Обзор научных источников в области разработки: технологического оборудования и электротехнологии хранения картофеля таких авторов, как Д. С. Сгребков, А. М. Башилов, В. А. Воробьев, И. Ф. Кудрявцев, А. К. Лямцов, И. Л. Волкинд, С. А. Гусев, Л. В. Метлицкий, К П. Коршунов; системы автоматического регулирования температуры - И. Ф. Бородин, А. И. Емельянов, А. С. Клюев, Н. Н. Иващенко, В. А. Бесекерский, В. И. Круглов, Е. П. Стефани, В. К Тимофеев, Ю. К Цветков, Т. А. Исмайлов и др., геотермальных теплонасосных систем тепло- и хладоснабжения -Г. П. Васильев, Д. Макмайкл, Д Ю. Соболев, К. К Сотникова и др., позволил сформулировать цель научного исследования, определить задачи для ее достижения и модернизировать электрические регуляторы теплового насоса.

Во второй главе «Теоретическое обоснование параметров и режимов работы электрических регуляторов теплового насоса» приведены: структурная схема исследований (рис. 1); алгоритм согласования режимов работы электрических регуляторов с контролируемыми и управляемыми параметрами микроклимата картофелехранилища (рис. 2); блок-схема управления потоком энергоносителя с помощью теплового насоса с электрическим регулятором (рис. 3); структурная схема преобразователя низкопотенциального источника энергии (НПИЭ) (рис. 4).

Рисунок 1 - Структурная схема исследований

(^Начало

Толт- IX С-О мил. Д1-10 ним.

гкои- 45*000 мин.

^ Кон г» ^

-Зжпронагрейаптъ или

моЗуъ

Саман

сюбердин

Клят регулиуешш тяш энфгзнссип&х пояштдак

Рисунок 2 - Алгоритм согласования режимов работы теплового насоса с контролируемыми и управляемыми параметрами микроклимата картофелехранилища: Т011т- оптимальная температура воздуха хранилища (°С); I - продолжительность хранения (мин.); Д1- приращение времени (мин.); 1юн - продолжительность хранения- 10 месяцев (мин.); Р„ - мощность тепло- и хладоносителя (Вт); Тт, Тх - температура тепло- и хладоносителя (°С),Т«- температура картофелехранилища(°С)

Данный алгоритм (рис. 2) позволяет определить режимы работы регулятора тепловою насоса. Если температура картофелехранилища не соответствует заданному значению, то с использованием электрических регуляторов теплового насоса в преобразователе устанавливается требуемая температура, необходимая для подачи воздуха в картофелехранилище.

Блок-схема управления потоком энергоносителя (рис. 3) включает электрический регулятор, содержащий термоэлектрический модуль или электронагреватель, который воздействует на твердый наполнитель, приводящий в движение шток с клапанами.

^зергоносилель ш яетйого насосц

9 греафах&яе/ъ НЮ

Объект регу/юр&окия трперштдмзгв режим кхяяфетрзни!шце!

| блок уара&ленш

Блскцхйнтя .......

Дмкхи теггрфзгуры

Рисунок 3 — Блок-схема управления потоком энергоносителя с помощью теплового насоса с электрическим регулятором

Преобразователь НПИЭ (рис. 4) расположен в помещении, примыкающем к картофелехранилищу. В зависимости от периода хранения картофеля НПИЭ в результате теплообмена поддерживает заданную температуру картофелехранилища при помощи электрических регуляторов теплового насоса. При достижении необходимой температуры воздух из преобразователя НПИЭ подается вентилятором 4 в увлажнитель 5 (защищен патентом № 117256), далее в картофелехранилище 10.

Рисунок 4 - Структурная схема преобразователя НПИЭ: 1 - тепловой насос; 2,6,7- электрические регуляторы низюпотенциальнош источника энергии, тепло- и хладоносителя, отработанного НПИЭ соответственно; 3 - теплообменник; 4, 8 - вентиляторы; 5 - увлажнитель воздуха; 9 - помещение преобразователя энергии; 10- картофелехранилище; 11,12,14- каналы НПИЭ; 13 - воздуховод для вентиляции картофелехранилища; 15 - канал отработанного НПИЭ и тепло-хладоносителя; 16,17,18 - каналы отработанного хладоносителя, теплоносителя и НПИЭ соответственно; 19 - канал хладоносителя; 20 - канаив)«плоносителя; 21 - канал хладо-теплоносителя; 22 - канал отработанного НПИЭ; 23 - канал теплоносителя (хладоносителя) для других потребителей; 24 - канал отработанного теплоносителя (хладоносителя); 25 - заслонка для подачи воздуха из картофелехранилища; 26-заслонкадляподяинаружного воздуха Замкнутая одноконтурная система автоматического регулирования температурой (САРТ) состоит из двух звеньев - объекта (картофелехранилища) и регулятора (рис. 5).

Рисунок 5 - Структурная схема САРТ картофелехранилища, Уро-выходная координата регулирующего органа

Регулятор

^рбш

У Т

^ ка К,

'Ьп

Картофелехранилище характеризуется координатами: входной температуры Твх (первая входная координата), выходной Твых и нагрузки (возмущающего воздействия) Я (вторая входная координата в картофелехранилище).

Регулятор характеризуется температурой входа Трл„ выхода Тр вых и задания Гзд. На линиях связи указаны передаточные коэффициенты связей КсЪ Кс1, За счет возмущающего воздействия Я происходит изменение температуры воздуха картофелехранилища. Регулирующее воздействие ц через регулирующий орган (РО) изменяет выходные параметры энергоносителя, поступающего .в картофелехранилище. Для обеспечения эффективным управлением температурного режима картофелехранилища проведены исследования параметров и режимов работы трех вариантов исполнения электрических регуляторов, а именно релейно-импульсного, с твердым наполнителем и термоэлектрическим модулем (ТМ), с твердым наполнителем и электронагревателем (ЭН).

В существующем трехпозиционном регуляторе (№ 2142169, Великобритания) используется исполнительный механизм, статическая характеристика которого является нелинейной. С целью ее линеаризации при различных диапазонах изменения

режимов работы картофелехранилища нами модернизирован трехпозиционный регулятор для работы в релейно-импульсном режиме (первый вариант), обеспечивающем эффективное функционирование теплового насоса и регулирование потока

энергоносителя в картофелехранилище.

Электрический регулятор с ТМ (второй вариант) работает в режимах нагрева и охлаждения и осуществляет нагрев твердого наполнителя от ТМ и энергоносителя (рис. 6).

А »

1Ш

б)

Термозлекшрическии мовуль ТдердыО наполнитель Я

Шток

□

Рисунок б - Электрический регулятор с ТМ: а - структурная схема, б - функциональная схема; в - пространственное изображение; 1 - корпус; 2, 3, 4 - патрубки; 5 - шток удлиненный; б - втулка резиновая; 7 - твердый наполнитель; 8 - баллон латунный; 9 - цилиндр теплоизоляционный; 10 - теплообменники; 11 - пружина: 12 - втулка направляющая 13 - клапан дополнительный: 14 - клапан основной: 15 - кольцо уплотнительное; 16 - прокладка уплотнительная: 17, 18 - винты крепежные; 19. 20 - датчики температуры и нагрузки' 2 I - задатчик; 22 - блок сравнения; 23 - ТМ; 24 - блок управления; 26, 27 - каналы подвода и отвода энергоносителя: - теплота ТМ; Ож - теплота жидкого энергоносителя; /? - ход штока

Термореактивным наполнителем электрического регулятора служит воскообразный материал, способный при отклонениях температуры переходить из пластического состояния в сверхупругое с изменением объема (применен в датчике ТД-13). Твердый наполнитель позволяет развивать значительные перестановочные силы (более 1 кН) и имеет достаточные перемещения на единицу массы (ход штока более 20 мм при массе 1 ...8 г наполнителя).

Под действием температуры силового датчика (твердого наполнителя с нагревательным элементом и баллона) и изменения его объема происходят процессы, позволяющие перемещать шток, регулирующий поток энергоносителя в тепловом насосе.

ТМ представляет собой совокупность последовательно соединенных термопар, выполненных из двух разнородных элементов с р- и п- типом проводимости. Степень охлаждения и нагрева будет пропорциональна величине тока. При смене полярности тока происходит реверс горячей («горячий» спай) и холодной («холодный» спай) сторон модуля.

Эффективность работы ТМ зависит от добротности полупроводникового вещества, включающего удельную электропроводность, удельную теплопроводность и коэффициент термоЭДС.

Теплопроизводительность ТМ определяем по формуле (Цветков Ю. Н.):

Ог =а-Тг1 + 0,5-/2-Я-к-АТ-З , Вт, (1)

, _Ог а • 7'г • / + 0,5 • • /? - А • Д7 • 5

а отопительный коэффициент - к - — --_ . _ ,—г,—--, (2)

IV а ■ АТ ■ I + I' • Я

где а - коэффициент термоэдс ТМ, В/°С; Тг - температура горячего спая, °С; /- сила тока, А; Я - сопротивление, Ом; к - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С); Д Т- разность температур между спаями, °С; IV - потребляемая мощность ТМ, Вт; 8 - толщина керамической пластины, м.

С учетом максимально возможной температуры горячего спая 74 °С и эмпирического выражения 13, формула для определения теплопроизводительности ТМ выглядит следующим образом:

=12(0,5-Я- 1,5-к-5)+ I (74-ог - 18,26-А - (5) + 36-к-3. (3)

Отопительный коэффициент можно выразить через холодильный коэффициент,

зависящий от силы тока £ = /(/) и теплового потока £>о(Вт), подводимого от внеш, 0„ + » ' , „ ч

ней среды к холодной стороне ТМ: /сот = ——— = £ + 1. (4)

Процесс поддержания температурного режима в картофелехранилище при использовании регулятора с ТМ происходит следующим образом. В режиме нагрева твердый наполнитель благодаря действию ТМ и теплоносителя расширяется, воздействует на шток, открывающий клапан. При этом необходимый поток теплоносителя подается в преобразователь (рис. 4). Баланс теплового потока в силовом датчике в этом случае имеет вид:

0=Оти + Ох, Вт, (5)

где Отм - тепловой поток, регулируемый за счет электрического регулятора с твердым наполнителем и ТМ, Вт; Ож - тепловой поток энергоносителя, циркулирующего в преобразователе НПИЭ, Вт.

При достижении заданной температуры в картофелехранилище тепловой насос с электрическими регуляторами отключается и клапан закрывается. Для ускорения процесса закрытия клапана ТМ переключается на режим охлаждения, благодаря чему происходит охлаждение наполнителя. В режиме охлаждения твердый наполнитель под действием ТМ расширяется и аналогично происходит открытие клапана регулятора. В этом случае энергоноситель температурой ниже заданного значения будет воспрепятствовать открытию клапана. Тогда баланс теплового потока в силовом датчике составит: О = Отм - Ож, Вт. (6) При этом расход энергии выше, чем в режиме нагрева.

Конструктивное решение третьего варианта (рис. 7) модернизированного электрического регулятора с электронагревателем (ЭН) позволяет одновременно направить к твердому наполнителю тепловой поток как от жидкого энергоносителя (£?-,к), так и от электронагревателя (0]н). Суммарный тепловой поток составляет

О = Ож + <2эн, Вт. (7)

Тогда твердый наполнитель расширяется, в результате чего шток исполнительного механизма, перемещаясь, приводит регулирующий орган в действие, что позволит управлять потоком энергоносителя.

В работе также приведено аналитическое выражение, позволяющее определить продолжительность нагрева твердого наполнителя электрического регулятора.

а)

Щ ж.

б)

17 /7

■? хартофешрони'мце

лштронагреЬатепь Тдердый наполнитель

Шток

ни

Из теп/юдаго насаса I

-СГ"

М 1 .« У

Рисунок 7 - Электрический регулятор с ЭН: а - структурная схема; б - функциональная схема; в пространственное изображение; I - корпус: 2. 3 .4 - патрубки; 5 - шток удлиненный; б - втулка резиновая: 7 - твердый наполнитель: 8 - баллон латунный: 9 - цилиндр теплоизоляционный; 10 — теплообменники; II — пружина; 12 —втулка направляющая; 13 - клапан дополнительный; 14 - клапан основной; 15 - кольцо уплотни-тельное; 16 - прокладка уплотнительная; 17. 18 - винты крепежные: 19. 20 - датчики температуры и нагрузки; 21 - задатчик; 22 - блок сравнения; 23 - ЭН; 24 - блок управления: О эн - тепловой поток электронагревателя, О ж - тепловой поток жидкого энергоносителя. /7 — ход штока

Получено дифференциальное уравнение, характеризующее изменение температуры силового датчика (с. д.), являющегося апериодическим звеном первого порядка:

а тс.д. = (Тс- - тс.д.) • «с.д. - ^ 'I' Сс.д. сСд. ' (В)

где Сс.д. - масса, кг; сс.д. - теплоемкость, Дж/кг-°С; кс д. - коэффициент теплопередачи, Вт/м~-°С; 5б - площадь теплообменной поверхности баллона, м"; 7с д. - температура, °С; 7с - температура окружающей среды, °С; I - продолжительность, с. Согласованы основные параметры регулятора с диаметром его штока:

й--

(9)

где рЮП - допустимое давление наполнителя, Па; /?тах - наибольшая допустимая нагрузка на шток, Н; РСОП9 - силы сопротивления и трения втулки и штока в подвижном соединении, зависящие от его конструкции, Н.

Силу сопротивления и трения штока оценивали по формуле Тимошенкова К. Д.:

(10)

где 5 - площадь штока, м~; р - постоянное давление фазового перехода твердого наполнителя, Па; Я0- предварительная нагрузка на шток, Н.

Предварительная нагрузка на шток И0 должна превышать Гсопр в момент его трогания, т.е. Л0 > ^сопр. Однако для данного регулятора, у которого силы сопротивления увеличиваются с перемещением штока, нагрузка на него (Л0) должна устанавливаться из условия: Гсопр < Л0 + Лср + В ■ АН , где Лср - средняя нагрузка на шток, Н; д/7 - ход штока, м; В - момент силы, Н/м. Нагрузку /?0 можно определить и с учетом максимально возможной нагрузки на шток, т. е. П0 = (0,2...0,3) Усилие для перемещения клапанов определяется по формуле: Рп к = и- (Рс + Рд + Лср + Ртр ), Н, где /? = 1,2... 1,3 - коэффициент запаса; Рс, Ра- усилие статической и динамической неуравновешенности соответственно, Н; />тр - сила трения направляющей втулки и штока, Н.

С учетом граничных условий (электронагреватель установлен в небольшом объеме; температура твердого наполнителя в процессе работы регулятора изменяется; тепловой поток электронагревателя расходуется на изменение теплосодержания наполнителя и на потери в окружающую среду через корпус регулятора; теплоемкость электронагревателя меньше по сравнению с теплоемкостью наполнителя) определяем продолжительность нагрева твердого наполнителя:

т = 0 /к-^-ДГ.с., О1)

где к - коэффициент теплопередачи от ЭН в твердый наполнитель (латунный баллон), Вт/(м2 • °С); Г - площадь теплообменной поверхности, м2; А Т- разность температур, °С; О - количество теплоты, воспринимаемое твердым наполнителем, Дж.

Выведенная формула для определения продолжительности нагрева твердого наполнителя с достаточной доверительной вероятностью позволяет оценить время запаздывания исполнительного механизма электрического регулятора через их динамические характеристики (рис. 12). При заданной тепловой нагрузке потребная мощность ЭН с учетом КПД (П), составляет \¥эн= О /?/-г,Вт. (12)

Пренебрегая теплообменом датчика с сопрягаемыми с ним элементами, окружающей средой и считая постоянным коэффициент теплопередачи, процесс аккумулирования представим в виде равенства: ¿£)акк = АО. (Ь)

Преобразовав данное выражение, получено линейное дифференциальное уравнение динамики регулятора с электронагревателем, характеризующее изменение

температуры датчика.

В тпетьей главе «Методика и средства экспериментальных исследовании» представлены частные методики исследований, технические характеристики измерительной аппаратуры, схемные решения систем, позволяющих управлять параметрами микроклимата картофелехранилища с использованием электрических регуляторов.

Используя существующее оборудование (механизм исполнительный электрический однооборотный МЭО - 6,3/125-0,25М, пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М, станция управления регулятором импульсным «СУРИ», в том числе релейный блок 5, блок сравнения 7, корректирующая обратная связь 9), модернизирован релешо-импульсньт регулятор (рис. 8а). При этом изменена конструкция регулирующего органа 1 (трехходового крана) для обеспечения одновременного распределения энергоносителя в картофелехранилище и на объект отопления. При появлении отклонения регулируемой температуры энергоносителя от заданного значения в датчике температуры 6 и на входе усилителя 8 возникает напряжение 11. Это приводит к срабатыванию релейного блока 5 и включению электродвигателя 4 исполнительного механизма 3, перемещающего регулирующий орган 1 для устране-

пределения энергоносителя в картофелехранилище и на объект отопления. При появлении отклонения регулируемой температуры энергоносителя от заданного значения в датчике температуры 6 и на входе усилителя 8 возникает напряжение и. Это приводит к срабатыванию релейного блока 5 и включению электродвигателя 4 исполнительного механизма 3, перемещающего регулирующий орган 1 для устранения отклонения температуры энергоносителя. Таким образом, происходит перераспределение энергоносителя в картофелехранилище в релейно-импульсном режиме (защищен патентом № 101321). Несмотря на наличие в модернизированном регуляторе нескольких нелинейных элементов (релейного усилителя, исполнительного механизма), он с достаточной точностью реализует линейный закон ПИ-регулирования.

¡0 6......7 8 5 А Д 1 б\

в) ^ ^ Рисунок 8 - Релейно-импульсный ре-

/ гулятор: а - структурная схемсг, б -

2 схема обратной связи; 12 - регулирующий орган; 3, 4 - исполнительный механизм МЭО; 5 - релейный блок; 6 -датчик температуры; 7 - блок сравнения; 8 - усилитель; 9 - корректирующая обратная связь; С1 - юнденсатор; Я1, И2 -резисторы; и р.б., и о.е. - напряжение релейного блока, в системе обратной связи, 1 соответственно;в -реальное исполнение Л- «СУРИ»,4 - ПБР-2М

Изготовлены три модернизированных образца электрических регуляторов: 1-е твердым наполнителем и ТМ (рис. 9), 2 - с твердым наполнителем и ЭН (рис. 10); 3 - релейно-импульсный регулятор (рис. 8в). Техническая новизна конструктивного исполнения первого образца состоит в том, что исполнительный механизм, содержащий термоэлектрический модуль и обеспечивающий быстродействие при переходе режима охлаждения на режим нагрева и наоборот, выполняет функцию силового датчика; второго образца - в том, что электронагреватель встроен в теплообменник.

Модернизированные регуляторы теплового насоса включены в разработанные системы поддержания микроклимата картофелехранилища.

В четвертой главе «Результаты исследования процесса регулирования температурного режима картофелехранилища» приведены статические и динамические характеристики, позволяющие обосновать параметры модернизированных электрических регуляторов.

Испытания по перемещению штока (открытия и закрытия клапанов) проводились с тремя вариантами регуляторов с твердым наполнителем: 1 - промышленный термостат с твердым наполнителем без нагревательного элемента (базовый) ТР2-02, 2-е ТМ марки ТОМ 8-127 теплопроизводительностью 70 Вт, 3 - с ЭН марки ЭНЭС-7А мощностью 90 Вт.

1. Термостат был установлен в ванне, чтобы весь термосиловой датчик омывался водой температурой 85°С, замеряли время начала открытия и до полного открытия основного клапана (рис. 13).

2. В режиме нагрева температура воды в ванне составляла 85°С (рис. 9), при этом «горячий» спай нагревал твердый наполнитель, который, расширяясь, приводил к перемещению штока 3, по которому определяли время открытия клапана. В режиме охлаждения в результате реверса «холодный» спай ТМ и вода низкой температуры (2°С) воздействовали на твердый наполнитель, приводящий к возврату штока в первоначальное положение.

Рисунок 9 - Регулятор с ТМ: а - экспериментальная установка, б - модернизированный образец: 1 — корпус емкости установки; 2 - поршень; 3 — шток; 4 - цилиндр; 5 - кольцо угаютнительное; 6 - крышка; 7 - втулка направляющая; 8 — указатель; 9 — твердый наполнитель; 10 -ТМ; 11 — блокуправления; 12 -датчиктемпературы; 13 -датчикнагрузки; 14 -расходный бачок, 15,16- вентили;А — резервуф установки

3. К регулятору была подана вода температурой 85°С и одновременно включен через микропроцессорный блок управления электронагреватель 5 (рис. 10а). Фиксировалось время начала открытия клапана и время до полного его открытия.

Рисунок 10 - Электрический регулятор с ЭН: а — экспериментальная установка, б - модернизированный образец: 1 -корпус, 2 - юрпус ЭН и твердого наполнителя,3,4- каналыподяи и отвода жидкости, 5 - микропроцессорный блокуправления, 6 - блок питания

По результатам проведенных исследований построены статические характеристики в виде зависимости перемещения штока И от температуры нагрева твердого наполнителя модернизированных электрических регуляторов (рис. 11).

Рисунок 11 — Статические характеристики электрических регуляторов: 1 — с твердым наполнителем и ЭН; 2 — с твердым наполнителем; 3 — с твердым наполнителем и ТМ

Путем электрического нагрева твердого наполнителя можно увеличивать степень перемещения штока к, и, следовательно, смещать режим в сторону требуемого температурного режима. Характеристики позволили определить рабочую температуру твердого наполнителя: минимальную (50...60°С) - с ЭН, и максимальную (70...80°С) — с ТМ.

Сводные результаты экспериментальных исследований динамических характеристик модернизированных регуляторов (рис. 12) позволяют оценить их быстродействие. Степень аппроксимации высокая и разрешает применение одноемко-стного звена с начальным участком чистого запаздывания как в случае отопления, так и в случае охлаждения

Название

Режим отопления (отбытие клапана). Температура воды в ванне (Г^,) 85°С

Регулятор с

твердым наполнителем (базовый)

Рисунок 13 - Схема эксперимента термостата: 1 - приспособление с индикаторной стойкой; 2 - термостат, 3 - ванна

Режим отопления (открытие клапана). Температура воды в ванне (Гю,) 85°С

Экспериментальный регулятор с твердым наполнителем

Режим охлаждения (-закрытие клапана). Температура воды в ванне (Ги,) 4°С

Экспериментальный

регулятор с твердым наполнителем и ТМ

120 240 360 480 600

132

Экспериментальный регулятор с тверд ым наполнителем и ЭН

в7-Жс г,.9 с

120 240 360 430 600

Рисунок 12 - Анализ динамических характеристик электрических регуляторов: Вт- постоянная времени, с; тт- время запаздывания, с.

Исследования характеристик ТМ (рис. 14) проведены с помощью экспериментальной установки (рис. 13), на основе которых выявлены эффективные эксплуатационные параметры электрического регулятора теплового насоса. При напряжении на термоэлектрическом модуле 3...14 В и силы тока 4...6 А разность температур на спаях составляет 12...20°С, что обеспечивает быстродействие регулятора при переходе из режима охлаждения в режим нагрева и обратно за счет изменения полярности.

8 1 2 3 4 Рисунок 13 - Экспериментальная установка ~"т ЦЩ •* ' по определению эффективных парамет-

^ .■■¿^' " •' * дц ■ . шиьД Д.' 3 - теплообменник холодного спая; 4 - термо-

£ Ь» -г.. -ЯШННМВ^ Н метр (теплообменника горячего спая 2);

I ^^ 5 ~~ датчик температуры ТХК-0379-01 (тепло-

| "~ " '""""у 1 щ обменникахолодного спая 3);6- выпрямитель

У 6 : _ 8-вентилятор

го ................................................................. ................ Рисунок 14 - Зависимость раз-

Р 19 —— 1 г 1 tQ

ности температур на спаях ТМ от силы тока

Эмпирическое выражение, описывающее зависимость разности температур (Т, °С) на спаях ТМ от силы тока (I, А): ДГ=-1,5- 12 +18,26-1-36. (14)

2 3 4 5 6 7 8 Пользуясь методикой трех-силатока,а факторного активного планиро-

вания эксперимента типа 23 и профаммой «Statistic V5.0» построены следующие поверхности откликов и их двумерные сечения в изолиниях: продолжительности переходного процесса и количества теплоты энергоносителя от мощности ЭН. Варьируемыми параметрами являлись температуры нагрева твердого наполнителя и энергоносителя, мощность электронагревателя. Эмпирические выражения моделей позволили оптимизировать ключевые параметры, при этом температура нагрева твердого наполнителя составляет 80°С, мощность электронагревателя 85 Вт, температура энергоносителя - 60°С.

Для поддержания микроклимата картофелехранилища разработаны системы с модернизированными электрическими регуляторами теплового насоса, управляющего потоком энергоносителя, выработанным за счет:

солнечной энергии, холодильной установки (№ 103579) и искусственного источника энергии (№ 109507); прямого преобразования тепловой энергии в электрическую (№ 118406); низкопотенциального источника энергии (№100873, № 101321, решение о выдаче патента по заявке №2012103116/06 (004589) от 06.08.2012).

В схеме теплового насоса (поз. 1 рис. 4) системы поддержания микроклимата картофелехранилища (рис. 15) водный раствор хлористого кальция концентрацией 3,83%, циркулирующий в фунтовом теплообменнике, в результате теплообмена с низкопотенциальным источником энергии температурой 6...8°С поступает в испаритель 6. Хладагент (R134a), проходя через испаритель в тепловом насосе, переходит из жидкого состояния в газообразное, затем нагнетается в компрессор 2. Далее

сжатый газ подается в конденсатор 4, где происходит теплообмен с энергоносителем. За счет предусмотренного в системе дополнительного испарителя 7 тепловой насос обеспечивает хладоносигелем преобразователь для поддержания микроклимата картофелехранилища 9 в теплое время года. Причем, управление потоком хладо-носителя осуществляется с помощью электрических регуляторов 8, 12, 13, перекрывающих подачу теплоносителя из конденсатора 4 в картофелехранилище 9.

:унок 15 - Схема теплового насоса в системе поддержания микроклимата картофелехранилища (решение о вьщаче патента по заявке № 2012103116/06 (004589) от 06.082012 г.): 1,2- каналы подвода и отвода низнэпотенциального источника энергии; тепловой насос, включающий 3 - юмпрессор,4 - нэнден-сагор, 5 - дроссельный вентиль, 6 - основной испаритель; 7 - дополнительный испаритель; 8 - электрический регулятор с твердым наполнителем и ЭН; 9 - картофелехранилище; 10,11- электрические насосы;

12 - релейно-импульсный регулятор;

13 - электрический регулятор с твердым наполнителем и ТМ; 14 - объект отопления; 15 - датчик температуры; 16- блоку правления; 17- блок сравнения; 18 - задатчик; 19 - блок питания; 20-переключатель; I - юнтур НПИЭ; II - юнтур хладагента; III - контур теплоносителя; IV- юнтур хладоносителя

В пятой главе «Оценка эффективности применения электрического регулятора теплового насоса» представлен расчет технико-экономического обоснования результатов исследований. Применение модернизированных электрических регуляторов в тепловом насосе позволит использовать низкопотенциальный источник энергии для создания системы поддержания микроклимата картофелехранилища. При этом на получение 1 кВт-час тепловой энергии потребуется расходовать 0,2... 0,3 кВт'час электроэнергии. Экономический эффект от применения электрическою регулятора для поддержания температурного режима картофелехранилища, объемом 500 т с учетом потерь картофеля при хранении за 10 мес. 13,5 %, составляет 102,81 тыс. руб./год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обоснована блок-схема управления потоком энергоносителя с помощью теплового насоса, включающего модернизированные электрические регуляторы с термоэлектрическим модулем и электронагревателем.

Энергоноситель, преобразованный из низкопотенциального источника энергии на основе разработанной схемы, позволяет управлять температурным режимом картофелехранилища с помощью теплового насоса с модернизированными электрическими регуляторами.

Рис

2. Установлено, что разработанный алгоритм согласования режимов работы и методика расчета параметров модернизированных электрических регуляторов теплового насоса позволяют определить изменения контролируемых и регулируемых значений температуры воздуха для обеспечения эффективного функционирования системы поддержания микроклимата картофелехранилища.

На основе составленного баланса теплового потока для режимов нагрева и охлаждения воздуха картофелехранилища обоснованы мощность и энергетические затраты термоэлектрического модуля и электронагревателя. Отопительный коэффициент электрического регулятора, вычисленный через параметры термоэлектрического модуля, позволяет оценить его теплопроизводительность и КПД преобразования электрической энергии в тепловую.

Обоснованные параметры и режимы работы электрического регулятора с электронагревателем обеспечивают фазовый переход твердого наполнителя для управления штоком, соответственно потоком энергоносителя, поддерживающим стабильную температуру воздуха картофелехранилища в лечебный период -16...18°С, основной период - 2...4°С, период охлаждения - 16...2°С, перед отправкой к потребителю - 8... 12°С.

3. Установлено, что модернизированный образец релейно-импулъсного регулятора за счет обратной связи и исполнительного механизма обеспечивает контроль и управление параметрами картофелехранилища.

Поддержание разности температур на спаях термоэлектрического модуля 12...20°С, поддерживающей рабочую температуру твердого наполнителя, возможно при напряжении 3...14 В и силе тока 4...6 А, что обеспечивает быстродействие регулятора при переходе из режима охлаждения в режим нагрева и обратно за счет изменения полярности.

Электронагреватель, встроенный в теплообменник, повышает быстродействие регулятора температурного режима картофелехранилища на 15 %, сокращает время запаздывания срабатывания клапана с 12 до 9 с.

Статические характеристики модернизированных электрических регуляторов позволили определить рабочую температуру твердого наполнителя: минимальную (50...60°С) - с электронагревателем, и максимальную (70...80°С) - с термоэлектрическим модулем.

Динамические характеристики модернизированных регуляторов позволили сравнить их быстродействие. В режиме нагрева время запаздывания открытия клапана регулятора с термоэлектрическим модулем составляет 8 е., с электронагревателем - 9 е., промышленного термостата (базового) - 12 е., регулятора без нагревательного элемента - 13 с. В режиме охлаждения время запаздывания закрытия клапана регулятора с термоэлектрическим модулем составляет 5 е., регулятора без нагревательного элемента - 13 е., регулятора с электронагревателем -11 с.

4. Разработанные системы поддержания микроклимата картофелехранилища с модернизированными электрическими регуляторами теплового насоса обеспечивают управление потоком энергоносителя, выработанным за счет солнечной энергии, холодильной установки и искусственного источника энергии, прямого преобразования тепловой энергии в электрическую^ низкопотенциального источника энергии.

5. В результате производственных испытаний модернизированного электрического регулятора с электронагревателем для поддержания температурного режима

картофелехранилища, объемом 500 т, выявлено что экономический эффект от его применения составляет 102,81 тыс. руб./год.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

- публикации в гаданиях, определенных ВАК РФ:

1. Васильева, И. Г. Повышение эффективности хранения сельскохозяйственных продуктов на объектах общественного питания / И. Г. Васильева // Хранение и переработка сельхозсырья. - М.: Пищевая промышленность, 2010. -№ 8. - С. 19...21.

2. Васильева, И. Г. Повышение эффективности хранения картофеля на объектах общественного питания / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев // Вестник международной академии холода. - СПб: Холодильная техника, 2011. - № 4. - С. 27.. .29.

3. Васильева, И. Г. Инновационная энергосберегающая установка / И. Г. Васильева // Вестник ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева». - Чебоксары: ЧГПУ, 2011. - № 4 (72), ч. 1. - С. 7... 12.

- патенты:

4. Пат. 100873 РФ, МПК A01F25/00. Устройство для хранения картофеля / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев; патентообладатель - Васильева И. Г. - № 2010113047/21- за-явл. 05.04.2010; опубл.10.01.2011. Бюл. № 1. - 8 с.

5. Пат. 101321 РФ, МПК A01J9/04. Устройство для регулирования температуры сельскохозяйственных продуктов / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев; патентообладатель -Васильева И. Г. -№ 2010129516/21, заявл. 15.07.2010; опубл. 20.01.2011. Бюл. № 2.-6 с.

6. Пат. 103579 РФ, МПК F03G6/00. Электроэнергетическая установка на солнечной энергии / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев; патентообладатель - Васильева И Г - № 2010145501/28; заявл. 09.11.2010; опубл. 20.04.2011. Бюл. № 11. - 6 с.

7. Пат. 109507 РФ, МПК F03G6/00. Энергоресурсосберегающая установка / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев; патентообладатель - Васильева И. Г. - № 2011119127/06" заявл. 12.05.2011; опубл. 20.10.2011. Бюл. № 29. - 9 с.

8. Пат. 117256 РФ, МПК A01F 25/00. Устройство для регулирования относительной влажности воздуха в картофелехранилище / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев; патентообладатель - Васильева И. Г. - № 2011136804/13; заявл. 05.09.2011; опубл 27 06 2012 Бюл. №18.-5 с.

9. Пат. 118406 РФ, МПК F25B21/02. Устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую / В. Н. Тимофеев, И. Г. Васильева и др.; патентообладатель -Тимофеев В. Н. -№ 2012104070/06, заявл. 06.02.2012; опубл. 20.07.2012. Бюл. № 20.-5 с.

- публикации в сборниках научных трудов и материалов конференций:

10. Васильева, И. Г. Повышение эффективности хранения сельскохозпродуктов на объектах общественного питания / И. Г. Васильева // Сборник докладов И-й международной научной заочной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии». - Липецк: Де-факто, 2010. - С. 263.. .266.

11. Васильева, И. Г. Повышение эффективности хранения овощей на объектах общественного питания / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев // Казанская наука. Вып. 1 - Казань-Дом, 2010.-№ 9.-С. 195...199.

12. Васильева, И. Г. Повышение эффективности технологии хранения овощей на объектах общественного питания / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев // Вестник Мичуринского филиала AHO ВПО ЦС РФ «РУК».-Мичуринск: Бис, 2011.-№ 1.-С.7...12.

13. Васильева, И. Г. Инновационная энергосберегающая электроэнергетическая установка / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев // Материалы конференции «Инноватика -2011».- Ульяновск: Ульяновский ГУ, 2011 - № 1 (6) - С. 91.. .94.

14. Васильева, И. Г. Инновационный способ энергообеспечения сельхозпотребителей /И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев // Материалы международной научно-практической

конференции «Science and Innovation, международный центр коммуникации и развития, Республика Болгария». - Новочебоксарск: Полиграфика, 2011. - С. 99... 103.

15. Васильева, И. Г. Инновационные подходы к повышению эффективности хранения сельскохозяйственных продуктов на объектах общественного питания / И.Г. Васильева // Материалы республиканской экономической конференции: «Инновационное развитие потребительской кооперации» 28.09.2010 г. - Чебоксары: ЧКИ РУК, 2011. - С. 28...32.

16. Васильева, И. Г. Анализ грунтовых теплообменников для поддержания температурного режима в овощехранилищах / И. Г. Васильева // Материалы XIV международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства». - Йошкар-Ола: Марийский ГУ,2012.-С. 137... 138.

17. Васильева, И. Г. Анализ затрат электроэнергии на примере агрофирмы «Слава картофелю» / И. Г. Васильева, Г. В. Новикова, В. Н. Тимофеев // Материалы VIII всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодежь и инновации». - Чебоксары: ЧГСХА, 2012. -С. 203...205.

18. Васильева, И. Г. Совершенствование электронного трехходового крана в теплона-сосной установке картофелехранилища / И. Г. Васильева, Г. В. Новикова, В. Н. Тимофеев // Материалы VIII всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодежь и инновации». - Чебоксары: ЧГСХА. 2012. -С. 205...208.

19. Васильева, И. Г. Анализ объемов производства картофеля и картофелехранилищ с целью разработки системы обеспечения микроклимата в них / И. Г. Васильева, Г. В. Новикова // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности механизации сельскохозяйственного производства». - Чебоксары: ЧГСХА, 2012.-С. 62...65.

20. Васильева, И. Г. Механизация процессов хранения картофеля / И. Г. Васильева,

Г. В. Новикова, В. Н. Тимофеев // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству». - Чебоксары: ЧГСХА, 2011. -С. 90...94.

21. Васильева, И. Г. Энергосберегающая установка на возобновляемых источниках энергии / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев // Материалы V республиканского конкурса инновационных проектов по Программе «Участник научно - инновационного конкурса». - Чебоксары: РИО Волжского филиала ФГБОУ ВПО МАДИ, 2011. - С. 37...38. "

22. Васильева, И. Г. Разработка устройства для регулирования температурно-влажностного режима в картофелехранилищах с использованием теплового насоса /

И. Г. Васильева, Г. В. Новикова, // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Инновационные электротехнологии и электрооборудование — предприятиям АПК». - Ижевск: Ижевская ГСХА, 2012. - С. 25...29.

23. Васильева, И. Г. Разработка трехходового крана с электронагревателем для поддержания микроклимата в картофелехранилище / И. Г. Васильева, Г. В. Новикова,

В. Н. Тимофеев // Материалы международной научно - практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологий и технического обеспечения сельскохозяйственного производства», посвященной 90-летию Казанского государственного аграрного университета. - Казань: Казанский ГАУ, 2012. - С. 62...64.

Подписан впечать25.092012 г. Формат 60x84/16.Печ. л. 1,0.Тираж 100 эю. Отпечатано с оригинала-макета. Полиграфический отдел, ФГБОУ ВПО ЧГСХА, 428003,г. Чебоксары, у л. К. Маркса,29. Лицензия ПЛД№ 27-36.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Ершова, Ирина Георгиевна

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности режимов длительного хранения картофеля

1.2 Анализ энергетических затрат для поддержания микроклимата 13 картофелехранилища

1.3 Основные тенденции развития тепловых насосов

1.4 Особенности конструкции существующих регуляторов и 19 возможность их использования в тепловом насосе

1.5 Выводы по главе. Цель и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ РЕГУЛЯТОРОВ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

2.1 Построение системы регулирования передачи низко- 31 потенциального источника энергии в картофелехранилище

2.2 Обоснование построения системы поддержания микроклимата картофелехранилища

2.3 Задача максимального быстродействия в С APT картофелехранилища и способ его реализации

2.4 Обоснование параметров и режимов работы электрических регуляторов

2.5 Методика определения продолжительности нагрева твердого наполнителя

2.6 Динамические и статические характеристики электрического регулятора

2.7 Выводы по главе

3. METO ДИКА И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ 5 7 ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Частные методики исследований и измерительная аппаратура

3.2 Разработка конструкции преобразователя низкопотенциального источника энергии

3.3 Основные задачи исполнительно-регулирующих устройств

3.4 Разработка конструкции электрических регуляторов теплового насоса

3.5 Разработка систем поддержания микроклимата картофелехранилища

3.6 Выводы по главе

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА КАРТОФЕЛЕХРАНИЛИЩА

4.1 Эффективные параметры и режимы работы релейно-импульсного регулятора

4.2 Эффективные параметры и режимы работы регулятора с ^^ электронагревателем

4.3 Эффективные параметры и режимы работы регулятора с твердым наполнителем и TM

4.4 Статические и динамические характеристики электрических регуляторов

4.5 Выводы по главе 125 5. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕО РЕГУЛЯТОРА ТЕПЛОВОГО НАСОСА

5.1 Технико-экономические показатели применения электрического регулятора

5.2 Рекомендации по применению электрических регуляторов теплового насоса

5.3 Выводы по главе 139 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 140 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 143 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение 2012 год, диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем, Ершова, Ирина Георгиевна

Актуальность работы. Основными источниками обеспечения продуктами питания населения является сельскохозяйственное производство и агропромышленный комплекс в целом.

Для многих жителей России картофель - один из основных продуктов питания. По его потреблению на душу населения (142 кг/год) Россия занимает третье место в мире, после Белоруссии и Киргизии. Питательные свойства картофеля относительно невысокие, но картофель обладает высоким содержанием углеводов, что делает клубнеплод ценным источником энергии [10]. В семействе пасленовых картофель обладает высоким содержанием белка с включением аминокислот [13].

В соответствии с законом «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» № 261-ФЗ от 23.11.2009 г. и с учетом «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» № 1715-р от 13.11.2009 в сельскохозяйственном производстве необходимо расширить применение энерго-, ресурсосберегающих технологий и оборудований. В рамках реализации государственной программы «Развитие агропромышленного комплекса Чувашской Республики и регулирование рынка сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008. 2012 годы» и ведомственной целевой программы «Инновационное развитие картофелеводства в Чувашской Республике на 2012. 2015 годы» в сельскохозяйственных предприятиях предусматривается увеличение валового сбора картофеля в хозяйствах всех категорий с 800,7 тыс. тонн в 2011 г. (базовом) до 1010,0 тыс. тонн в 2015 г. (126 % к 2011 г.), строительство и реконструкция мощностей для хранения картофеля на 107,4 тыс. тонн. По статистическим данным Чувашской Республики (ЧР) потери картофеля при хранении ежегодно составляют более 15 %, в том числе за счет отклонения параметров микроклимата в хранилищах.

Известно, что результат хранения картофеля зависит от следующих факторов: сорта, технологии и условий выращивания, уборки и послеуборочной доработки клубней, способа хранения и конструкции хранилища, системы контроля и управления микроклиматом в картофелехранилище [3].

В настоящее время действующие системы управления температурным режимом хранения типа «ШАУ-АВ», «ШАХ-1», «КУВ-1», «Среда-1», «Муссон» поддерживают в насыпи картофеля постоянную температуру. Величина температуры в этих системах задается вручную в начале периода хранения по усредненным значениям, фиксированным для конкретного сорта картофеля. Сложность управления микроклиматом заключается в том, что изменение состояния хранимой продукции по времени зависит от неучтенных множества факторов, которые трудно предусмотреть в полном объеме и отразить в фиксированных усредненных значениях температуры хранения [108].

Для обеспечения сохранности картофеля применяются различные технологии, однако ни одна из них, кроме охлаждения, не способна продлить срок его хранения, сохраняя при этом их первоначальные свойства [50, 130]. Искусственное охлаждение сокращает потери сельскохозяйственного сырья на пути от производителя к потребителю, что является существенным резервом улучшения снабжения населения картофелем [30, 115].

Для регулирования и поддержания температурно-влажностных режимов в помещениях хранения необходимо создать системы вентиляции, искусственного охлаждения, увлажнения и технологического обогрева [3].

Энергетические затраты на эксплуатацию существующего оборудования для поддержания микроклимата картофелехранилища при активном вентилировании (особенно во время лечебного периода, а также в период хранения в зимнее и теплое время года, перед отправкой к потребителю) достаточно велики, что требует поиск новых путей решения энергосберегающих задач [51,53]. Поэтому мероприятия по поддержанию микроклимата в картофелехранилище требуют установки современного 5 энергосберегающего оборудования, которое необходимо эксплуатировать в течение длительного периода хранения [10].

Одним из путей решения задач по энергосбережению предлагается использование возобновляемого низкопотенциального источника энергии с применением тепловых насосов, в котором регулирование подачи потока энергоносителя (тепло- или хладоносителя) играет важную роль [65].

По сравнению с электронагревательными устройствами тепловые насосы, имеющие высокий коэффициент преобразования теплового насоса (ТН) - это отношение теплопроизводительности к электропотреблению), в несколько раз эффективней, поскольку позволяют получить 3. 7 кВт тепловой энергии на 1 кВт затраченной электрической энергии [22].

Тепловой насос на низкопотенциальном источнике энергии (НПИЭ), осуществляя обратный термодинамический цикл на низкокипящем рабочем веществе, черпает возобновляемую низкопотенциальную тепловую энергию из окружающей среды. Применение ТН - это и сбережение невозобновляемых энергоресурсов и защита окружающей среды, в том числе и за счет сокращения выбросов С02 (парникового газа) в атмосферу [18]. ТН также позволяет решить вопросы энергоснабжения объектов, удаленных от систем энергообеспечения [16,21].

Поэтому разработка элементов энергоресурсосберегающей системы для поддержания микроклимата картофелехранилища, позволяющей снизить энергетические затраты при сохранении качества продукции, является актуальной научной задачей.

Одним из путей решения задач по энергосбережению - это применение возобновляемого источника энергии с использованием теплового насоса [24.26]. В связи с этим применение теплового насоса, поддерживающего температурный режим картофелехранилища, и эффективно функционирующего при использовании модернизированных электрических регуляторов, является актуальным.

Нами предлагается эффективный способ регулирования и поддержания микроклимата в картофелехранилище путем совершенствования конструкции электрических регуляторов теплового насоса, позволяющего снизить энергетические затраты и уменьшить использование традиционных источников топлива.

Основные научные задачи:

Методика исследования. В теоретических исследованиях применены основы системы автоматического управления, в том числе теории регулирования контролируемых параметров. Экспериментальные исследования в лабораторно-производственных условиях проводились в соответствии с разработанными частными методиками, а также пользуясь методикой трехфакторного активного планирования эксперимента типа 2 и программой к^айзйсУб.О». Основные расчеты и обработку результатов экспериментальных исследований выполняли с применением методов математической статистики.

Научную новизну результатов исследования представляют:

- алгоритм согласования режимов работы электрических регуляторов в тепловом насосе с контролируемыми и управляемыми параметрами микроклимата, обеспечивающими снижение потерь картофеля при хранении; конструктивно-технологические параметры и режимы работы модернизированных электрических регуляторов, испытанных в производственных условиях, для обеспечения эффективного функционирования теплового насоса, управляющего потоком энергоносителя в системе поддержания микроклимата картофелехранилища;

Практическую значимость представляют конструктивнотехнологические схемы электрических регуляторов теплового насоса; изготовленные и испытанные образцы электрических регуляторов (релейно8 импульсного, с твердым наполнителем и термоэлектрическим модулем, с твердым наполнителем и электронагревателем) теплового насоса; разработанные системы управления потоком энергоносителя для поддержания параметров микроклимата картофелехранилища с использованием модернизированных электрических регуляторов теплового насоса (патент № 100873 от 10.01.2011 г.; патент № 101321 от 20.01.2011 г.; патент № 103579 от 20.04.2011 г.; патент № 109507 от 20.10.2011 г.; патент № 117256 от 27.06.2012г.; патент № 118406 от 20.07.2012 г.; решение о выдаче патента по заявке № 2012103116/06 (004589) от 06.08.2012 г.).

Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту:

- алгоритм согласования режимов работы электрических регуляторов в тепловом насосе с контролируемыми и управляемыми параметрами микроклимата картофелехранилища; конструктивно-технологические параметры и режимы работы модернизированных электрических регуляторов, обеспечивающих эффективное функционирование теплового насоса, управляющего потоком энергоносителя в разработанных системах поддержания микроклимата картофелехранилища.

Реализация результатов исследований. Исследования по разработке электрических регуляторов теплового насоса в системе поддержания микроклимата картофелехранилища проводились в соответствии с планом НИОКР ФГБОУ ВПО «ЧГСХА» в лаборатории «Электротехнологии». Производственные испытания электрических регуляторов осуществлялись в ООО «Агрофирма «Слава картофелю», Чебоксарском филиале ОАО «Компания ЮНИМИЛК» Чувашской Республики. Результаты научных исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «ЧГСХА», ФГБОУ ВПО

Казанский ГАУ», AHO ВПО «Региональный институт технологии и управления», ФГБОУ ВПО «ЧТУ им. И. Н. Ульянова».

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: республиканской экономической конференции «Инновационное развитие потребительской кооперации» (г. Чебоксары, 28.09.2010 г.); II международной научной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии» г. Липецк, 02.10.2010 г.); международной научно-практической конференции

Scienceandlnnovation» (г. Новочебоксарск, 25.02.2011 г.); конференции

Инновационные технологии» (г. Ульяновск, 18.04.2011 г.); всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству» г. Чебоксары, 05.10.2011 г.); V республиканском конкурсе инновационных проектов «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» г. Чебоксары, 17.11.2011 г.); всероссийской научно-практической конференции

Повышение эффективности механизации сельскохозяйственного производства» (г. Чебоксары, 24.11.2011 г.); всероссийской конференции II этапа конкурса на лучшую научную работу среди аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений МСХ РФ (г. Уфа, 11.04.2012 г.); всероссийской научно-практической конференции «Инновационные электротехнологии и электрооборудование - предприятиям АПК» (г. Ижевск,

20.04.2012 г.); международной научно-практической конференции

Актуальные вопросы совершенствования технологий и технического обеспечения с.-х. производства» (г. Казань, 25.04.2012 г.); международном конкурсе научно-исследовательских работ «Студент и научно-технический прогресс» (г. Таганрог, 27.04.2012 г.); XIV международной научнопрактической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции с. х.», «Марийский ГУ» г. Йошкар-Ола, 16.02.2012 г.); республиканском конкурсе «Молодой изобретатель 4P» (г. Чебоксары, 2010 г.); VIII всероссийской научнопрактической конференции «Молодежь и инновации» (г. Чебоксары,

04.04.2012 г.); республиканском фестивале научно-технического творчества молодежи «НТТМ - Чувашия» (г. Чебоксары, 2012 г.). Образцы электрических регуляторов демонстрировались на XVII и XVIII межрегиональных выставках «Регионы - сотрудничество без границ» (г. Чебоксары, 2010 г., 2011 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 научные работы, в том числе 3 из перечня ведущих периодических изданий, определенных ВАК РФ и 6 патентов.

Заключение диссертация на тему "Электрические регуляторы теплового насоса в системе поддержания микроклимата картофелехранилища"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Обоснованные параметры и режимы работы электрического регулятора с электронагревателем обеспечивают фазовый переход твердого наполнителя для управления штоком, соответственно потоком энергоносителя, поддерживающим стабильную температуру воздуха картофелехранилища в лечебный период - 16.18°С, основной период -2.4°С, период охлаждения - 16.2°С, перед отправкой к потребителю -8.12°С.

3. Установлено, что модернизированный релейно-импулъсный регулятор за счет обратной связи и исполнительного механизма обеспечивает контроль и управление параметрами картофелехранилища.

Поддержание разности температур на спаях термоэлектрического модуля 12.20°С позволяет поддерживать рабочую температуру твердого наполнителя при напряжении 3.14 В и силе тока 4.6 А, что обеспечивает быстродействие регулятора при переходе из режима охлаждения в режим нагрева и обратно за счет изменения полярности.

Использование статических характеристик модернизированных электрических регуляторов позволили определить рабочую температуру твердого наполнителя: минимальную (50.60°С) - с электронагревателем, и максимальную (70.80°С) - с термоэлектрическим модулем.

Динамические характеристики модернизированных регуляторов позволили сравнить их быстродействие. В режиме нагрева время запаздывания открытия клапана регулятора с термоэлектрическим модулем составляет 8 е., с электронагревателем - 9 е., промышленного термостата — 12 е., регулятора без нагревательного элемента (базового) - 13 с. В режиме охлаждения время запаздывания закрытия клапана регулятора с термоэлектрическим модулем составляет 6 е., регулятора без нагревательного элемента - 13 е., регулятора с электронагревателем - 14 с.

4. Разработанные системы поддержания микроклимата картофелехранилища с модернизированными электрическими регуляторами теплового насоса обеспечивают управление потоком энергоносителя, выработанным за счет солнечной энергии, холодильной установки и искусственного источника энергии, прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, низкопотенциального источника энергии.

5. В результате производственных испытаний модернизированного электрического регулятора с электронагревателем для поддержания температурного режима картофелехранилища, объемом 500 т, выявлено что экономический эффект от его применения составляет 102,81 тыс. руб./год.

Библиография Ершова, Ирина Георгиевна, диссертация по теме Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

1. О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения: Федеральный закон от 30 марта 1999 г. N 52-ФЗ Электронный ресурс. : с изменениями от от 12.06.2008 N 88-ФЗ, от 27.10.2008 N 178-ФЗ, от 22.12.2008. Режим доступа: http://base.garant.ru.

2. СанПиН 2.10.02-84. Здания и помещения для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции: Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы Текст. Взамен СНиП 11.98.77; изм. 01.01.2000. - М.: Изд-во стандартов, 2004.

3. НТП АПК 1.10.12.001-02 Нормы технологического проектирования предприятий по хранению и обработке картофеля и плодоовощной продукции Текст. Введ. 2003-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 27 с.

4. Абдулаев, Н. Д. Теория и методы проектирования оптимальных регуляторов Текст. / Н. Д. Абдулаев, Ю. П. Петров. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 240 с.

5. Александров, А. Г. Синтез регуляторов многомерных систем Текст. / А. Г. Александров. М.: Машиностроение, 1986. - 272 е.: ил.

6. Анатычук, Ю. И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства Текст. / Ю.И. Анатычук. Киев: Наук, думка, 1979. - 766 с.

7. Бабаков, Н. А. Теория автоматического управления Текст. : учеб. для вузов, в 2-х ч., ч.1. / Н. А. Бабаков, и др.; под ред. A.A. Воронова. М.: Высш. шк., 1986.-367 е.: ил.

8. Бараненко, А. В. Термоэлектрический эффект. Эффективность применения термоэлектрического охлаждения Текст. / [А. В. Бараненко и др.] // интернет газета Холодилыцик.ру. 2006. - № 2. - С. 14.

9. Белозеров, Г. А. Современные технологии и оборудование для холодильной обработки и хранения пищевых продуктов Текст. / [Г. А. Белозеров и др.] // Холодильная техника. 2009. - № 4. - С. 18. .22.

10. Бертон, В. К. Картофель Текст. / В. К. Бертон. М.: Изд-во иностр. лит., 1952.-264 с.

11. Бесекерский В. А. Теория систем автоматического управления Текст. : изд. 4-е, перераб. и доп. / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов СПб.: Профессия, 2004. - 752 с.

12. Бородин, И. Ф. Технические средства автоматики Текст. / И. Ф. Бородин. -М.: КолосС, 1982. 303 е.: ил.

13. Букасов, С. М. Методика определения столовых качеств картофеля Текст. / С. М. Букасов [и др.] Л.: ВИР им. Н. И. Вавилова, 1969. - 12 с.

14. Булат, Л. П. Термоэлектрическое охлаждение: Текст лекций / Л. П. Булат, М. В. Ведерников, А. П. Вялов и др. СПб.: СПбГУНиПТ, 2002. - 147 с.

15. Быков, А. В. Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания холодильных машин Текст. / А. В. Быков. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 248 с.

16. Васильев, Г. П. Эффективность и перспектива использования тепловых насосов в городском хозяйстве Москвы / Г. П. Васильев // Энергосбережение. -2007.-№8.-С. 63.65.

17. Васильев, Г. П. Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли в теплонасосных системах / Г. П. Васильев, Н. В. Шилкин // АВОК. 2003. -№ 2. - С. 52. .60. - Режим доступа: http://www.abok.ru.

18. Васильев, Г. П. Экономически целесообразный уровень теплозащиты зданий /Г. П. Васильев//Энергосбережение. -2002. -№ 5. С.54.57.

19. Васильев, Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: монография / Г. П. Васильев. М.: Красная звезда. - 2006. - 120 с.

20. Васильев, Г. П. Геотермальные теплонасосные системы теплоснабжения и эффективность их применения в климатических условиях России Электронный ресурс. / Г. П. Васильев. Режим доступа: http://www.abok.ru.

21. Васильев, Г. П. Использование нетрадиционных источников энергии в системах энергообеспечения объектов городского хозяйства Электронный ресурс. / Г. П. Васильев. Режим доступа: \Щ>\П www.abok.ru.

22. Васильев Г. П. Энергоэффективная сельская школа в Ярославской области / Г.П. Васильев, Н.С. Крундышев // АВОК. 2002. - №5,- С. 34. .38.

23. Васильев, Г. П. Энергоэффективные здания с теплонасосными системами теплоснабжения / Г. П. Васильев // Жилищно-коммунальное хозяйство. -2002,- № 12.-С. 73.78.

24. Васильев, Г. П. Энергоэффективный жилой дом в Москве / Г. П. Васильев //АВОК.-1999,- №4.-С. 22.25.

25. Васильев, Г. П. Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в микрорайоне Никулино-2 / Г. П. Васильев // АВОК. 2002. - № 4. - С. 31. .37.

26. Васильева, И. Г. Повышение эффективности хранения сельскохозяйственных продуктов на объектах общественного питания / И. Г. Васильева // Хранение и переработка сельхозсырья. 2010. -№ 8. - С. 19.21.

27. Васильева, И. Г. Повышение эффективности хранения картофеля на объектах общественного питания / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев // Вестник международной академии холода. 2011. - № 4. - С. 27. .29.

28. Васильева, И. Г. Инновационная энергосберегающая установка / И. Г. Васильева // Вестник ЧГПУ им. И. Я. Яковлева. 2011. - № 4 (72), ч. 1,- С. 7. 12.

29. Васильева, И. Г. Повышение эффективности хранения овощей на объектах общественного питания / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев // Казанская наука. Вып. 1 Казань: Дом. - 2010. -№ 9. - С. 195. 199.

30. Васильева, И. Г. Повышение эффективности технологии хранения овощей на объектах общественного питания / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев // Вестник Мичуринского филиала AHO ВПО ЦС РФ «РУК». 2011. - № 1. - С. 7.12.

31. Васильева, И. Г. Инновационная энергосберегающая электроэнергетическая установка / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев // Материалы конференции «Ин-новатика 2011». - Ульяновск: Ульяновский ГУ. - 2011 - № 1 (6) - С. 91.94.

32. Вечер, А. С. Физиология и биохимия картофеля Текст. / А. С. Вечер, М. Н. Гончарик. Минск: Наука и техника, 1973. - 264 с.

33. Водянников, В. Т. Экономическая оценка решений в энергетике АПК / В. Т. Водянников. М.: КолосС, 2008. - 263 с.

34. Волкинд, И. J1. Промышленная технологии хранения картофеля, овощей и плодов / И. Л. Волкинд. М.: Агропромиздат, 1989. - 239 е.: ил.

35. Воловик, A.C. Гнили картофеля при хранении Текст. / A.C. Воловик, Ю. И. Шнейдер. М.: Агропромиздат, 1987. - 93 е.: ил.

36. Воронов, А. А. Теория автоматического управления Текст. : учеб. для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика», в 2-х ч., ч.2. / [А. А. Воронов и др. ]; под ред. А. А. Воронова. М.: Высш. шк., 1986. -504 е.: ил.

37. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст. / В. Е. Гмурман. М.: Высшая школа, 1977. - 478 с.

38. Горшков, В. Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор / В. Г. Горшков // Справочник промышленного оборудования. 2004. - № 2. - С. 47. .80.

39. Гукалина, Т. В. Влияние периодического действия озона на некоторые компоненты химического состава клубней картофеля Текст. / Т. В. Гукалина, Т. В. Коваленко, Т. Е. Бурова. Д.: ЛТИХП, 1983.- С. 36.41.

40. Гулый, С. А. Использование простейших солнечных коллекторов тепла для горячего водоснабжения в условиях Северо-Востока России Текст. / С. А. Гулый // Сб. докладов VII научной конференции «Идеи, гипотезы, поиск». Магадан, 2000. С. 24. .26.

41. Гумеров, Р. П. Как обеспечить продовольственную безопасность страны / Р. П. Гумеров // Российский экономический журнал. 1997. - № 9. - С. 61. .62.

42. Гусев, А. А. Хранение картофеля Текст. / А. А. Гусев, Л. В. Метлицкий. -М.: Колос,1982. 221 с.

43. Гуревич, Д. Ф. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением: Справочник / Д. Ф. Гуревич и др. Л.: Машиностроение, 1982. - 320 е.: ил.

44. Данилов, Н. И. Энергосбережение. Введение в проблему / Н. И. Данилов и др. Екатеринбург: ИД «Сократ», 2001 - 208 е.: ил.

45. Денисова, А. Е. Исследование энергии грунта в теплонасосных гелиосистемах энергоснабжения / А. Е. Денисоваи др. // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2000. - №1. - С. 27.30.

46. Даргель, А. Т. Обработка картофеля озоном при хранении в буртах / А. Т. Даргель, Н. Н. Кулик // Консервная и овощесушильная промышленность. -1982.-№7.-С. 31.32.

47. Джафаров, А. Ш. Новые методы хранения плодов и овощей за рубежом Текст. / А. Ш. Джафаров М.: Экономика, 1969. - 135 с.

48. Доспехов, Б. А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных Текст. / Б. А. Доспехов. М.: Колос, 1972. - 207 с.

49. Драбкин, И. А. Характеристики термоэлектрических модулей. Термоэлектрическое охлаждение Текст. / И. А. Драбкин, Л. П. Булата. СПб: СПбГУ-НиПТ, - 2002. - С. 99. 101.

50. Дьяченко, В. С. Болезни и вредители овощей и картофеля при хранении Текст. / В. С. Дьяченко. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Агропромиздат, 1985.- 192 с.

51. Емельянов, А. И. Исполнительные устройства промышленных регуляторов Текст. / А. И. Емельянов, В. А. Емельянов. М.: Машиностроение, 1975 -224 е.: ил.

52. Ерков, А. А. Особенности регуляторов тепло-массообменных процессов в системах с запорными клапанами / А. А. Ерков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2004. - № 7. - С. 33.34.

53. Калнинь, И. М. Тепловые насосы: вчера, сегодня, завтра / И. М. Калнинь, И. К. Савицкий // Холодильная техника. 2000. - № 10. - С.2. .6.

54. Кибл Дж. Применение и экономика тепловых насосов. // Энергия окружающей среды и строительное проектирование / Пер. с англ. Г. И. Ивановой; Под ред. В.Н. Богославского и Л.М. Махова. М.: Стройиздат, 1983. С. 56.65.

55. Киреев, В. В. Экономия энергетических ресурсов на основе применения естественного холода / В. В. Киреев, Н. А. Лазеев, П. П. Степаненко // Хранение и переработка сельхозсырья. 2003. - № 10. - С. 10. 13.

56. Клюев, Н.С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие / А. С. Клюев, А. Т. Лебедев, С. А. Клюев, А. Г. Товарное; 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиз дат, 1989. - 368 с: ил.

57. Клюквина, Ю.В. Питательная ценность картофеля / Ю. В. Клюквина, Лаптев Ю. В. // Картофель и овощи. 1974. - № II. - С. 14.

58. Колесник, А. А. Факторы длительного хранения плодов и овощей Текст. / А. А. Колесник. М.: Госторгиздат, 1959. - 355 с.

59. Колчин, Н. Н. Хранение картофеля: состояние и перспективы развития / Н. Н. Колчин, С. Л. Фомин //Картофель и овощи. 2006. -№ 1. - С. 28.31.

60. Коровкин, В. П. Особенности создания микроклимата в подземных сооружениях в условиях вечномерзлых грунтов / В. П. Коровкин, Л. А. Белкина // АВОК. 2003. № 8. - С. 48. .56.

61. Крайнова, Л. С. Изучение изменения содержания некоторых макро- и микроэлементов в клубнях картофеля при хранении с применением озона Текст. / Л.С. Крайнова, В. И. Евдашкина. Л.: Холодильная обработка и хранение пищевых продуктов, 1976. - С. 8. 19.

62. Круглов, В. И. Основы теории автоматического регулирования/ В.И. Круг-лов и др. М.: Машиностроение, 1984. - 368 с.

63. Левин, М. И. Современное состояние проблемы дизельной автоматики в зарубежной практике и отечественный опыт / М. И. Левин // Двигателестрое-ние. 1999. - №4.-С. 28.31.

64. Левин, М.И. Оптимальный температурный режим в системах охлаждения и требования к автоматическому регулированию температуры / М.И. Левин. -Сб.: ЦНИДИ, 1984. № 26. - С. 94.

65. Леончик, Б. И. Научные основы энергосбережения / Б. И. Леончик, О. Л. Данилов Текст.: учеб. пос. М.: Издательский комплекс МГУ ПИ, 2000. -107 с.

66. Луков, Н. М. Автоматическое регулирование температуры двигателей Текст.: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Н. М. Луков. М.: Машиностроение, 1995.-271 с.

67. Лукимер, Э. М. Термоэлектрические охладители Текст. / Э. М. Лукимер и др. М.: Радио и связь, 1983. - 177 с.

68. Мартыновский, В.С. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов Текст. / В.С. Мартыновский. М.: Энергия, 1979. - 285 с.

69. Медведев, В. Н! Проблемы экономической безопасности России/ В. Н. Медведев // Вопросы экономики. 1997. - № 3. - С. 111.

70. Метлицкий, Л. В. Хранение картофеля в условиях активного вентилирования Текст. / Л.В. Метлицкий, И.Л. Волкинд М.: ЦНИДИ, 1966. - 365 с.

71. Мировая энергетика. Прогноз развития до 2020 г. Текст. / Пер.с англ. М.: Энергия, 1980.-256 с.

72. Наер, В.А. Теоретические основы термоэлектрического охлаждения Текст. / В.А. Наер, В.К. Гарачук Одесса: Энергия, 1982. - 120 с.

73. Накоряков, В.Е. Экологические аспекты применения парокомпрессионных тепловых насосов / В.Е. Накоряков, СЛ. Елистратов М.: Энергетика. -2007.-№4. с. 76.83.

74. Накорчевский, А. И. Динамика грунтового аккумулирования теплоты и выбор рациональных решений // ИФЖ. 2004. - Т. 77. - № 4. - С. 10. 19.

75. Накорчевский А. И. Проблемы грунтового аккумулирования теплоты и методы их решения / А. И. Накорчевский, Басок Б.И., Беляева Т.Г. // Пром. теплотехн. 2003. - Т. 25. - № 3. - С. 42. .50.

76. Павлова, М. Н. Оценка потребительских свойств и систематизация районированных и перспективных сортов картофеля по направлениям использования для АПК Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук. / М. Н. Павлова Орел: ОГТУ, 2007.-27 с.

77. Пат. 100199 РФ, МПК Р25В21/02 . Устройство для перевозки молока на автомобильном транспорте / И. Г. Васильева; патентообладатель Васильева И. Г. - № 2010133197/06, заявл. 06.08.2010; опубл. 10.12.2010, Бюл. № 34. - 6 е.: ил.

78. Пат. 100873 РФ, МПК А01Р25/00. Устройство для хранения картофеля / В. Н. Тимофеев, И. Г. Васильева; патентообладатель Васильева И. Г. - № 2010113047/21; заявл. 05.04.2010; опубл. 10.01.2011, Бюл. № 1. - 8 е.: ил.

79. Пат. 101321 РФ, МПК А0119/04. Устройство для регулирования температуры молока / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев; патентообладатель Васильева И. Г.; опубл. 20.01.2011. Бюл. № 2.-2 е.: ил.

80. Пат. 103579 РФ, МПК Р0306/00. Электроэнергетическая установка на солнечной энергии / В. Н. Тимофеев, И. Г. Васильева; патентообладатель Васильева И. Г. - № 2010145501/28; заявл. 09.11.2010; опубл. 20.04.2011, Бюл. № 11. -2 е.: ил.

81. Пат. 109507 РФ, МПК РОЗОб/ОО. Энергоресурсосберегающая установка / И. Г. Васильева, В. Н. Тимофеев; патентообладатель Васильева И. Г. - № 2011119127/06; заявл. 12.05.2011; опубл. 20.10.2011, Бюл. № 29. - 9 е.: ил.

82. Пат. 118406 РФ, МПК Р25В21/02. Устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую / В.Н. Тимофеев, И.Г. Васильева и др.; патентообладатель Тимофеев В.Н. - № 2012104070/06, заявл. 06.02.2012; опубл. 20.07.2012, Бюл. № 20. - 2 е.: ил.

83. Пат. 2184873, Р0306/00. Силовая установка на солнечной энергии / А.Ф. Исачкин; опубл. в БИ 10.07.2002.

84. Пат. 86247, Р0205/02. Устройство для превращения солнечной энергии в электрическую / В. Н. Тимофеев, А. В. Тимофеев, Д. В. Тимофеев, М. А. Тимофеев; опубл. 27.08.2009.

85. Пат. 52468, МПК Р 0125В7/16. Терморегулирующее устройство для перевозки молока на автомобилях / М. И. Селиванов, В. Н. Тимофеев, Г. Е. Чекмарев и др.; опубл. 28.03.2006.

86. Пат. 2350850, Р24Р11/00. Способ автоматического управления параметрами воздуха / А. А. Рымкевич, А. М. Костыря, А. А. Качкин; опубл.27.03.2009.

87. Пат. 2285872, Г25В30/02. Тепловой насос / И. В. Москаленко, А. М. Костин; опубл. 20.10.2006, БИ № 29.

88. Пат. 2292000. Устройство для энерогобеспечения помещения с использованием низкопотенциальных теплоносителей / М. И. Калинин, Е. П. Кудрявцев; опубл. 20.01.2007.

89. Пат. 31637, МПК Б 25В21/02. Устройство для регулирования температуры молока при его транспортировке / В. Н. Тимофеев, Г. Е. Чекмарев, Н. А. Галкина и др.; опубл. 20.08.2003.

90. Пат. 2253024, Г01Р7/14,3/20. Устройство для регулирования рабочей температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания / В. Н. Тимофеев, А. М. Поздеев, Л. В. Тимакова; опубл. 20.11.2004.

91. Пат. 2270923, МПК Р01Р7/16. Электрический термостат / В. Н. Тимофеев, Н. П. Кузин, А. Н. Краснов; опубл. 27.02.2006.

92. Попов, А. В. Анализ эффективности различных типов тепловых насосов Текст. / А. В. Попов. М.: Энергосбережение. - 2005. - № 1. - С. 19; № 2. -С. 10.14.

93. Пшеченков, К.А. Как сохранить картофель / К. А. Пшеченков, О. Н. Давы-денкова // Картофель и овощи. 2005. - № 6. - С. 17.

94. Пшеченков, К.А. Озонирование клубней снижает потери при хранении, улучшает качество продукции и увеличивает урожай / К. А. Пшеченков, Б. А. Чулков // Картофель и овощи. 2008. - № 3. - С. 7.

95. Пшеченков, К.А. Хранение картофеля и реконструкция картофелехранилищ / К. А. Пшеченков, О. Н. Давыденкова // Картофель и овощи. 2005. - № 6.-С. 5.7.

96. Пшеченков, К.А. Условия и способы хранения картофеля в зависимости от назначения продукции / К. А. Пшеченков, О. Н. Давыденкова // Картофель и овощи.-2001.-№ 6.-С. 5.8.

97. Резго, Г. Я. Внедрение инновационных технологий хранения как путь решения проблемы обеспечения продовольственной безопасности / Г. Я. Резго М. А. Николаева / / Пищевая промышленность. 2010. - № 4. - С.1 35.37.

98. Ш.Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы Текст.: пер. с англ. / Д. Рей, Д. Макмайкл М.: Энергоиздат, 1982. - 224 с.

99. Сейдж, Э. П., Уайт Ч. С. Оптимальное управление системами Текст.: пер. с англ. / Э. П. Сейдж, Ч. С. Уайт М.: Радио и связь, 1982. - 392 с.

100. Симаков, Е. А. Картофелеводство в условиях меняющейся экономики России / Е. А. Симаков, Б. В. Анисимов // Картофель и овощи. 2007. - № 8-С. 2.3.

101. Соколов, Е. Я. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения Текст. / Е. Я. Соколов, В. М. Бродянский М.: Энергоиздат, 1981.-320 с.

102. Супонина, Т. А. Применение озона при холодильном хранении картофеля Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук / Т. А. Супонина JI.: ЛТИХП, 1979. -22 с.

103. Суслов, И. П. Основы теории достоверности статистических показателей Текст. / И. П. Суслов. Новосибирск: Наука, 1979. - 304 с.

104. Суслов, А. В. О востребованности, работоспособности и окупаемости воздушных тепловых насосов в условиях России / А. В. Суслов // Холодильная техника. 2009. - № 12.-С. 8. 13.

105. Сыромятников, В. Ф. Наладка автоматики судовых энергетических установок Текст. / В. Ф. Сыромятников. Л.: Судостроение, 1989. - 352 с.

106. Сырцов, Д. В. Чувашия, перспективы развития картофелеводства / Д. В. Сырцов// Картофельная система. 2009. - № 1.-С. 8.11.

107. Танака, С. Жилые дома с автономным солнечным тепло-хладоснабжением Текст.: пер. с япон. Успенской / С. Танака, Р. Суда; под ред. М. М. Колтуна, Г. А. Гухман. -М.: Стройиздат, 1981. 184 с.

108. Тимофеев, В. Н. Температурный режим двигателей внутреннего сгорания и его регулирование / В. Н. Тимофеев. Чебоксары: Изд-во Чуваш, гос. ун-та, 2008.-358 с.

109. Тимофеев, В. Н. Применение термоэлектрических охладителей в системах охлаждения ДВС / В. Н. Тимофеев. Чебоксары: Изд-во Чуваш, гос. ун-та, 1998-5 с.

110. Тимошенков, К. Д. Датчики температуры с твердым наполнителем Текст. / К. Д. Тимошенков. М., 1975. 135 е.: ил

111. Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания холодильных машин Текст. / под ред. А. В. Быкова. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 248 с.

112. Уделл Свен. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии. Текст.: пер. с шведского / Уделл Свен. М.: Знание, 1980.-87с.

113. Фельдбаум, А. А. Основы теории оптимальных автоматических систем Текст. / А. А. Фельдбаум. М.: Наука, 1966. - 552 с.

114. Фробишер, М. Н. Основы микробиологии Текст. / М. Н. Фробишер. М.: Мир, 1965.-678 с.

115. Фролов, В. П. Эффективность использования тепловых насосов в централизованных системах теплоснабжения Текст. / [Фролов, В. П. и др.] М.: Новости теплоснабжения. - 2004. - № 7. - С. 34. .39.

116. Хайнрих, Г. Н. Теплонасосные установки для отопления и горячего снабжения Текст.: пер. с нем. / Г. Н. Хайнрих, X. О. Найорк, В. П. Нестлер. М.: Стройиздат, 1985. - 351 с.

117. Цветков, Ю. Н. Судовые термоэлектрические охлаждающие устройства / Ю. Н. Цветков, С. С. Аксенов, В. М. Шульман. Л.: Судостроение, 1972. -192 с.

118. Шегал, Г. Л. Электрические исполнительные механизмы в системах управления / Г. Л. Шегал, Короткое. М. П. М.: Энергия, 1968. - 98 с.

119. Яковлев, Ю. С. Электрические автоматические регуляторы Текст.: учеб. пособие / Ю. С. Яковлев. Чебоксары: Чуваш, гос. ун-т., 1971.-51 с.

120. Ярышев, Н. А. Тепловой расчет термостатов / Н. А. Ярышев, Л. Б. Андреева. Л.: Энергоатомиздат. - СПб: Ленингр. отд-ние, 1984. - 176 е.: ил.

121. Atkinson, L. К. Single pressure absorption heat pump analysis. A dissertation presented to the Academic faculty / L. K. Atkinson. Georgia Institute of Technology, 2000. 255 c.

122. Babin, V. P. Thermoelectric modules quality testing by a manufacturer / V. P. Babin, S. M. Gorodetskiy // Proc. XIV Int. Conf. on Thermoelectrics. St. Petersburg, Russia. June 27- 30, 1995. - P. 338.339.

123. Baxter, R. P. Energy storage enabling a future for renewable / R. P. Baxter // Renewable Energy World, July August, 2002. 125 p.

124. Behrens, W. H. Manual for the Preparation of Industrial Feasibility Studies / W. H. Behrens, P. A. Hawranek // Vienna, UNIDO, 1996. 90 p.

125. Briganti А. А. Тепловые насосы в жилых помещениях / A. A. Briganti // АВОК. 2001. - № 5. - Р. 24.30.

126. Fearon, J. A. The history and development of the heat pump, refrigeration and air conditioning / J. A. Fearon. 1978. - 134 p.

127. Fehrmann, H. A. EinfluB des Toxins von Phytophtorainfestansauf den Gehalt der Kartoffelknolle an Chlorogensaure und verw and tenphenolischen Verbindungen / Fehrmann H. A. // Phytopathologische Zeitschrift, 1966, Bd. 56. № 4. - P. 398.404

128. Feustel I. C., Harrington W. 0. Potato prepeeling. Am. Potatos, 1957, v. 34, № 2.-P. 51.55.

129. Flapson, L. W., Wager H. G. Preservation of peeled potatos. Use of sulphite and its effect on the thiamine content, J, FoodAgr., 1961, v.12. -№ 1. -P. 54.58.

130. Hapson L., Tomalin A., Preservation of peeled potato. Inactivation of phenolase by heat. 3, Sci.FoodAgr., 1961. - v. 12. - № l.-P. 43.49.

131. Hapson, L.W. Enzymic browning of potato tissue; physical, chemical and biological methods of control. In: Proc, Intern, stCongr. FoodSci, TechnolB, 1, London, 1962, v. 2.-P. 17.26.

132. Harman, Т. C. Measurement of Pertinent thermoelectric Properties// Thermoelectric Materials and Devices / Cadoff I. В., Miller E., Reinhold, 1967. 69 p.

133. Hasegawa, S. A. Effect of coldstorage on chlorogenic acid content of potatoes / S. A. Hasegawa, R. E. Henge, R. A. Johnson, Gould W. J. Agr. Food Chem., 1966, v. 14. - № 2. - P. 165. .169.

134. Hasegawa, S. A. Chlorogenic acid in potatoes. Effect of coldstorage on changes in its content and its inhibitory action on phosphorylase. Diss, Abs, 1965, v. 26. -№4.-131 p.

135. Henge, R. E. Inhibition of enzymatic browning of chlorogenicacid solutions with cysteine and glutathione / R. E. Henge // Science, 1956. V. 123. - № 3209. - P. 117.117.

136. Heymann, H. A. A study of the kineticsof potato phenoloxidase inhibition / H. A. Heymann, Z. A. Rogach, R. L. Mayer J, Am, Chem, Soc., 1954, v. 76. - № 24. -P. 633.633.

137. Hunnius, W. A. Mineral dungungzu Kartoffelnasl Rohstofffurdie Veredelungsindustrie. Kartoffelbau, 1973. - № 3. - P. 70. .72.

138. Lambert, D. A. Professional power storage // Renewable Energy World, September-October, 2002. 156 p.

139. Mapson L.W., Swain T. A, Tomalin A.W. Influence of variety, cultural conditions and temperature of storage on enzymic browning of potato tubers. 3, Sci. FoodAgr., 1963.-V. 14,-№9.-P. 673.684.

140. Mineral composition of freshly harvested potatoes / R. H. True, J. M. Hogan, 3, Augustin et.al, Am, Potato J., 1978, v. 5. -№ 9. -P. 511.519.

141. Mondy N. I., Gedde-Dahl S. B., Mobley E. D. Effect of storage temperature on the cytochrome oxidase and polyphenol oxidase activities and phenolic content of potatoes. J. Food Science, 1966. - V. 31 - № 1. - P. 32. .37.

142. Mondy N. I., Klein B.P, Irvin L.P. Polyphenolic content andenzymatic activity of two varieties of potatoes as affected by maturity and storage. Food Technology, 1959, v. 13. - № 4. - P. 25. .27.

143. Mondy N.I., Klein B.P., Smith L.I. Effect of maturityand storage on phenolic content, enzymic activity, and discoloration of potatoes. Food Research, 1960, v.25. - № 6. - P. 693.705.

144. Nguyen, H.C. La Regulation electronigued'unmoteurthermigue, Monlene j. L., Perrer P.: Forum int, nouv. technolautomob., Monte - Garlo, 29 jan - 2 Fever., 1985. Text, commun. Vol. 1.Croydon. S. a.-P. 287.318.

145. ORKUSTOFNUN Working Group, Iceland (2001): Sustainable production of geothermal energy suggested definition. IGA News no. 43, January-March 2001, P. 1.2.

146. Proceedings of the 2 International Congress of Food Science and Technology. -Warszawa, 1967.-P. 4.5.

147. Palm B. Ammonia in low capacity refrigeration and heat pump systens, international journal of refrigeration, 2008, Vol. 31. -№ 4. P. 709.715.

148. Sanner B. P. Ground Heat Sources for Heat Pumps (classification, characteristics, advantages). Courseongeothermalheatpumps, 2002.

149. Smith 0. Potatoes: production, storing, processing. Westport, Connecticut: Avi Publishing Co., 1977. 776 p.

150. Talburt W. F., Smith 0. P. Potato processing. Westport, Connecticut: Avi Publishing Co., 1975.-P. 5.6.

151. Yershova L. B., Gromov G. G., Drabkin I. A. Complex Ex-press TEC Testing: Proc. of XXII Int. Conf. on Thermoelectrics. La Grande Motte, France. August 1721.2003.- P. 504.505.

152. Gromov G., Kondratiev D., Rogov A., Yershova L. Z. Meter: Easy-to-use Application and Theory: Proc. of VI European Work-shop on Thermoelectrics, Freiburg, 2001.-205 p.

153. Guly S.A., Perlshtein G.Z. Ice food depot cooled with the heat pump. Pre-feasibility Study // 7-th International Conference on Permafrost. Yellowknife, Canada, 1998,- P. 383.390.

154. Rybach, L. Status and prospects of geothermal heat pumps (GHP) in Europe and worldwide; sustainability aspects of GHPs. International course of geothermal heat pumps, 2002. 202 p.

155. Rybach, L. P. Ground-source heat pump systems the European experience. / L. P. Rybach, Sanner B. A. // GeoHeat Center Bull. 21/1, 2000. - 185 p.

156. Sanner, B. P. Ground Heat Sources for Heat Pumps (classification, characteristics, advantages) / B. P. Sanner. 2002. - 185 p.

157. Saving energy with Residential Heat Pumps in Cold Climates. Maxi Brochure 08. CADDET, 1997. 185 p.

158. Svec, O. J. Performance of Spiral Ground Heat Exchanger for Heat Pump Application / O. J. Svec, I. L. Palmer // International Journal of Energy Research. 1989. Vol. 13.-P. 503.510.

Похожие работы

Процессы и машины агроинженерных систем
05.20.00