сотрудник
Кемерово, Кемеровская область, Россия
сотрудник
Кемерово, Кемеровская область, Россия
сотрудник
Кемерово, Кемеровская область, Россия
ВАК 4.3 Агроинженерия и пищевые технологии
ВАК 4.3.3 Пищевые системы
ВАК 4.1.1 Общее земледелие и растениеводство
ВАК 4.1.2 Селекция, семеноводство и биотехнология растений
ВАК 4.1.3 Агрохимия, агропочвоведение
ВАК 4.1.4 Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры
ВАК 4.1.5 Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика
ВАК 4.2.1 Патология животных, морфология, физиология, фармакология и токсикология
ВАК 4.2.2 Санитария, гигиена, экология, ветеринарно-санитарная экспертиза и биобезопасность
ВАК 4.2.3 Инфекционные болезни и иммунология животных
ВАК 4.2.4 Частная зоотехния, кормление, технологии приготовления кормов и производства продукции животноводства
ВАК 4.2.5 Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных
ВАК 4.3.5 Биотехнология продуктов питания и биологически активных веществ
УДК 62 Инженерное дело. Техника в целом
УДК 621.564 Хладагенты. Хладоносители
Цель исследований – разработка схемы низкотемпературной системы и проработка холодильной установки с каскадной системой охлаждения на смеси холодильных агентов R134a/R23 для обеспечения температурного режима до –70 °С в охлаждаемом объеме. Назначение низкотемпературной системы – исследование процессов холодильной обработки и низкотемпературного хранения пищевых продуктов и материалов, ферментно-эндокринного сырья, а также климатических испытаний материалов, механических устройств и технологических жидкостей. Исследования проводились на базе научно-образовательного центра «Холодильная, криогенная техника и технологии» ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет». По результатам конструктивной проработки был изготовлен экспериментальный образец низкотемпературной системы, реализованный в виде ларя с охлаждаемым объемом 360 л. Представлена принципиальная, конструктивная схема, внешний вид каскадной низкотемпературной системы, работающей на смеси холодильных агентов R134a/R23. Доказана работоспособность и эффективность предложенного исполнения низкотемпературной системы. Подобрано соотношение компонентов массовых долей в смеси холодильных агентов – 70 % для R134a и 30 % для R23. Данное соотношение обеспечивает необходимую холодопроизводительность низкотемпературной системы при температуре кипения холодильного агента в испарителе –80 °С, позволяющую обеспечить выход ее на температурный режим в течение заданного временного интервала 3 ч при избыточном давлении нагнетания холодильного агента менее 14 атм. Проведены испытания холодильной установки. Приведены результаты испытаний. Низкотемпературная система обеспечивает выход на температурный режим –70 °С за 3 ч. При этом уровень рабочих температур и давлений обеспечивает стабильную работу установки в течение продолжительного времени. Представленное конструктивное решение может быть использовано для низкотемпературной обработки и низкотемпературного хранения материалов при температуре в охлаждаемом объеме до –70 °С. Эффективно для применения в биотехнологическом, фармацевтическом производстве, а также для климатических испытаний различных устройств и материалов.
каскадная холодильная машина, смесевый холодильный агент, низкотемпературная холодильная машина, холодопроизводящая система
1. Li B., Sun D.-W. Novel methods for rapid freezing and thawing of foods // Journal of Food Engineering. 2002. Vol. 54, N 3. P. 175–182. DOI:https://doi.org/10.1016/S0260-8774(01)00209-6.
2. Nakazawa N., Wada R., Fukushima H., et al. Effect of long-term storage, ultra-low temperature, and freshness on the quality characteristics of frozen tuna meat // International Journal of Refrigeration. 2020. Vol. 112. P. 270–280. DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.12.012.
3. Nakazawa N., Okazaki E. Recent research on factors influencing the quality of frozen seafood // Fisheries Science. 2020. Vol. 86, N 2. P. 231–244. DOI:https://doi.org/10.1007/s12562-020-01402-8.
4. Sman Van Der RGM. Impact of Processing Factors on Quality of Frozen Vegetables and Fruits // Food Engineering Reviews. 2020. Vol. 12, N 4. P. 399–420. DOI:https://doi.org/10.1007/s12393-020-09216-1.
5. Мукаилов М.Д., Улчибекова Н.А., Курбанов М.С. Изменение химического состава ягод земляники (Fragaria ananassa L.) при низкотемпературном замораживании и хранении // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2017. № 2. С. 118–125.
6. Russell, N.J. Bacterial membranes: the effects of chill storage and food processing // International Journal of Food Microbiology. 2002. Т. 79, № 1-2. С. 12–23.
7. Walters C., Wheeler L.M., Grotenhuis J.M. Longevity of seeds stored in a genebank: species characteristics // Seed Science Research. 2005. Vol. 15, N 1. P. 1–20. DOI:https://doi.org/10.1079/SSR2004195.
8. Fuller B.J., Lane N., Benson E.E. Life in the Frozen State. Boca Raton: CRC Press, 2004.
9. Yancey P.H. Organic osmolytes as compatible, metabolic and counteracting cytoprotectants in high osmolarity and other stresses // Journal of Experimental Biology. 2005. Vol. 208, N 15. P. 2819–2830. DOI:https://doi.org/10.1242/jeb.01730.
10. Rangel V.B., Almeida A.G.S., Almeida F.S., et al. Cascade refrigeration system for low temperatures using natural fluids // Foco. 2022. Vol. 15, N 1. P. e295. DOI:https://doi.org/10.54751/revistafoco.v15n1-013.
11. Kumar Singh K., Kumar R., Gupta A. Comparative energy, exergy and economic analysis of a cascade refrigeration system incorporated with flash tank (HTC) and a flash intercooler with indirect subcooler (LTC) using natural refrigerant couples // Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2020. Vol. 39. P. 100716. DOI:https://doi.org/10.1016/j.seta.2020.100716.
12. Короткий И.А., Федоров Д.Е., Учайкин А.В., Мальцева О.М. Испаритель-конденсатор с промежуточным хладоносителем. Патент РФ № 2509281. 10.03.2014.
13. Сязин И.Е., Гукасян А.В. Теоретическое обоснование и практическая реализация схем «бихладагентной» и «двухкомпрессорной» холодильных машин // Холодильная техника. 2023. Т. 112, № 1. С. 29–38. DOI:https://doi.org/10.17816/RF588066.
14. Силенок А.В. Холодильные машины Johnson Controls для низкотемпературных аппаратов и установок // Холодильная техника. 2011. № 12. С. 12–13.
15. Черняк В.А., Клименко Т.А., Рукавишников A.M., и др. Каскадная холодильная установка для предприятий пищевой промышленности // Холодильная техника. 2006. № 5. С. 22–23.
16. Хрекин А.С., Баранов И.В., Никитин А.А. Анализ эффективности циклов каскадных холодильных машин с применением диоксида углерода // Омский научный вестник. Серия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2021. Т. 5, № 4. С. 55–64. DOI:https://doi.org/10.25206/2588-0373-2021-5-4-55-64.
17. Neverov E.N., Korotkiy I.A., Korotkih P.S., et al. Improving the Environmental Efficiency of Engineering Systems Operating under the Scheme of Secondary Use of Thermal Energy // International Journal of Heat and Technology. 2022. Vol. 40, N 6. P. 1533–1539. DOI:https://doi.org/10.18280/ijht.400623.
18. Soni Sh., Mishra P., Maheshwari G., et al. Theoretical estimation of efficiency defect in cascade refrigeration system using low global warming potential refrigerant pair // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 59. P. 1040–1044. DOI:https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.372.
19. Ибраев А.М., Мустафин Т.Н., Хамидуллин М.Н. Сравнительный анализ холодильных агентов парокомпрессионных холодильных машин по ожидаемой холодопроизводительности // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, № 10. С. 159–162.
20. Хрекин А.С., Баранов И.В. Сравнительный анализ эффективности циклов холодильных машин // Вестник Международной академии холода. 2021. № 1. С. 12–21. DOI:https://doi.org/10.17586/1606-4313-2021-20-1-12-21.
21. Короткий И.А., Неверов Е.Н., Приб И.А., и др. Проектные решения схемы холодильной машины с утилизацией теплоты конденсации // Холодильная техника. 2020. № 6. С. 30–33.
22. Усов А.В., Иваненко О.В. Разработка низкотемпературной холодильной установки, работающей на смеси холодильных агентов // Техника и технология пищевых производств. 2016. № 2. С. 113–118.
23. Короткий И.А., Короткая Е.В., Усов А.В., и др. Каскадная холодильная машина на двухкомпонентной смеси холодильных агентов. Патент РФ № 2818740. 03.05.2024.
24. Usov A., Korotkiy I., Tyunin A. Experimental Mixed Refrigerant Low-Temperature System: Development and Trial. In: Bio web of conferences “Agro-Bio-Technologies – 2023. Innovative Solutions for the Development of the Industry”, Kaliningrad, 5 May 2023. Kaliningrad: EDP Sciences, 2023. P. 01013. DOI:https://doi.org/10.1051/bioconf/20236401013.
25. Цветков О.Б., Забодалова Л.А., Лаптев Ю.А., и др. Выбор холодильных агентов // Молочная промышленность. 2018. № 9. С. 21–22.
26. Tsvetkov O.B., Baranov I.V., Laptev Y.A., et al. Third generation of working fluids for advanced refrigeration heating and power generation technologies // Key Engineering Materials. 2020. Vol. 839. P. 51–56. DOI:https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.839.51.
27. Пранцуз О.С., Антипов А.В., Дугаров Ц.Б., и др. Исследование возможности применения бинарного хладагента в каскадной холодильной машине // Вестник ВСГУТУ. 2022. № 1(84). С. 30–36. DOI:https://doi.org/10.53980/24131997_2022_1_30.
28. Tsvetkov O.B., Laptev Y.A., Sharkov A.V., et al. Alternative refrigerants with low global warming potential for refrigeration and air-conditioning industries. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : 3, Applied and Fundamental Research Dedicated to the 75th Anniversary of Professor Abdul-Hamid Mahmoudovich Bisliyev, Grozny, 28–29 Feb 2020. Grozny, 2020. P. 012070. DOI:https://doi.org/10.1088/1757-899X/905/1/012070.
29. Кравченко М.Б. Экспериментальное исследование холодильной установки, работающей на неазеотропной смеси холодильных агентов // Холодильная техника и технология. 2016. Т. 52, № 2. С. 4–11. DOI:https://doi.org/10.21691/ret.v52i2.48.
