VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Аннотация: В данной работе приведены достоинства использования солнечных энергии в народном хозяйстве. Проведена литературно-патентный поиск разработок применяемых в пищевой промышленности и даны сведения о разработанной конструкции гелеоустановки.

Одним из более дешевой, экологической чистой энергии является энергия получаемые альтернативными источниками.

Доля использования альтернативных источников энергии в общем объеме энергопотребления составляет менее 1%. Учитывая необходимость решения экологических проблем, одним из приоритетных направлений развития электроэнергетики станет использование возобновляемых энергетических ресурсов (гидроэнергия, ветровая и солнечная энергия), неиспользуемый потенциал которых в Казахстане весьма значителен».

В настоящее время использование альтернативных источников энергии, а именно солнечных энергии являются актуальной проблемой

Солнце является главным источником энергии для нашей планеты. Оно греет всю Землю, приводит в движение реки и сообщает силу ветру. Для человечества важно научиться использовать эту энергию.

В настоящее время всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение как альтернативный источник энергии. Излучение Солнца можно использовать как для нужд теплоснабжения, так и для получения электричества (используя фотоэлектрические элементы). Солнечные электростанции(СЭС) работают более чем в 80 странах.

К преимуществам солнечной энергии можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу при переработке солнечного излучения в другие виды энергии.

Гелиоустановки широко применяется в пищевой промышленности. Существуют ряд конструкции гелиокухни, печей для приготовления пищи,выпечки хлеба и кондитерских изделий.

Известно, гелиокухня(Адамович А.Б.,АдамовичБ.А.,Горшенин В.А., Патент РФ № 2075707 С1, 20.03.1997) содержащий приемник излучения и связанный с ним посредством тяг концентратор с азимутально-зенитальной системой ориентации, представляющей собой изогнутую направляющую стопорного элемента, закрепленного в радиальном пазу концентратора, которая крепится к опорной раме, установленной неподвижно на поворотном относительно оси Z основании, и имеет на одном конце втулку с имеющим возможность вертикального перемещения относительно последней штырем [1]. Приемник излучения установлен в узлах подвеса опорной рамы с возможностью поворота относительно их продольной оси Y и представляет собой полую сферу из теплоизоляционного материала со сквозным отверстием, обращенным в сторону концентратора, имеющей откидывающуюся крышку с фиксатором в закрытом положении, и внутри которой на подставке, связанной с узлами подвеса опорной рамы, установлен объект нагрева. Радиус Р_к концентратора в четыре раза превышает внешний Р_п сферического полостного приемника. Внутренняя поверхность полой сферы имеет слой материала с высокой по отношению к спектрам солнечного и собственного излучений отражательной способностью. Внешняя поверхность сферы имеет спектрально-селективное покрытие с высокой поглощательной способностью в области максимума спектра солнечного излучения и с низкой излучательной способностью в области спектра собственного излучения. Внешняя поверхность объекта нагрева имеет высокую по отношению к спектру солнечного излучения поглощательную способность.

Недостатком данной гелеокухни являетсясложностьконструкции и условия эксплуатации устройства.

Известно,печь (Панов В.В. Патент РФ № 2122156 С1, 20.11.1998)содержащий камеру сгорания с расположенными над ней последовательно снизу вверх духовым шкафом и водяным баком, причем дымовая труба и водяной бак примыкают и к задней стенке духового шкафа, а дымовая труба выполнена с вытяжным устройством, проходящим через заднюю стенку вытяжного шкафа[2].

Недостатками известной печи являются: низкий КПД за счет больших тепловых потерь при открытом вентиляционном канале, большой протяженности прохождения теплового потока и большой поверхности контакта с окружающей средой, при которых имеют место значительные тепловые потери энергии и уменьшения количества тепла, идущего на совершение полезной работы, ограниченные технологические возможности,

Известно,печь для выпечки хлеба и кондитерских изделий (Ашурулы З.И., Монаенков В.Н., Нарусбек Э.А. и др. Патент РФ № 2068641 С1, 20.10.1992) содержащий корпус, состоящий из двух сообщающихся между собой камер - пекарной с расположенными в ней листами-подами и нагревательной с источником нагрева, и систему теплопередачи. В нагревательной камере установлен теплообменник, соединенный через нагнетатель теплоносителя с гелиоэнергетической установкой[3].

Недостатком всех описанной печи является использование невозобновляемых источников энергии. В одном случае это прямое сжигание топлива, что вдобавок ухудшает экологию, в другом это использование электроэнергии, которая вырабатывается на электростанциях, также ухудшающих экологическую обстановку. Для современных хлебопекарных печей для выпечки 1 кг хлеба необходимо 0,23-0,35 квт-час. энергии.

Известно,гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов (Чабанов А.И, Соболев В.М., Соловьёв А.А. и др. Патент РФ № 2271502 С2, 10.03.2006), который содержит гелиотермическую печь-камеру, в которой производится термообработка продуктов, отличительной особенностью которой является применение высококачественного теплоизолирующего пеноматериала необходимой - значительной толщины, с малым удельным весом, и осуществление «накачки» энергетически уплотненных потоков солнечных лучей из окружающей среды во внутреннюю нагреваемую полость печи. Техническим результатом является максимально возможное накопление тепловой энергии [4].

Недостатком таких технических решений является низкая технико-экономическая эффективность солнечных коллекторов, их низкий КПД из-за больших тепловых потерь. Они вытекают из того, что при желании максимально использовать энергию солнечной радиации, поступающей на каждый квадратный метр площади, занимаемой солнечным коллектором, стремятся увеличивать долю светопроницаемой поверхности в нем. При этом адекватно возрастают и тепловые потери, так как тонкое стекло является слабым местом в теплоизоляции внутренней среды солнечного коллектора, а увеличение толщины и числа слоев остекления вызывает повышенные потери солнечной энергии, так как нарастают потери, связанные с поглощением и отражением солнечных лучей.

Известен солнечная пекарня для выпечки хлеба, с диаметром тарелки не менее четырех-пяти метров (Ридерз Дайджест, иллюстрированный Атлас мира 2002 г. Лондон - Нью-Йорк - Монреаль - Москва, стр.51) [5].

Недостатком патента является громозкость тарелки.

Известно,солнечная печь (Райлян Л.В., РайлянВ.С., Фокин В.И. и др.Патент РФ №2412404 С1, 02.11.2009)содержащий приемник излучения, выполненный в виде полости из теплоизоляционного материала с окном, обращенным в сторону концентратора, и связанный с ним посредством тяг концентратор с азимутально-зенитальной системой ориентации [6]. Приемник излучения со стойкой установлен на опорном подшипнике опоры, опора состоит из наклонной стойки, на одном конце которой закреплен опорный подшипник, и основания, при этом концентратор шарнирно связан посредством тяг с горизонтальной осью приемника излучения, проходящей через фокус концентратора, и имеет противовес, приемник излучения выполнен в виде полости из теплоизоляционного материала с поглощающей плитой в верхней части полости и прозрачным окном, расположенным в плоскости, наклоненной к плоскости поглощающей плиты, а зенитальная ориентация осуществляется с помощью троса, один конец которого закреплен на стойке приемника излучения, и фиксатора длины, расположенного на противовесе. Изобретение должно улучшить условия эксплуатации.

Недостатком указанного устройства является постоянное изменение в пространстве объекта нагрева в процессе слежения за солнцем. Это усложняет процесс приготовления пищи.

Учеными МКТУ разработан для превращения солнечно-лучевой энергии солнца в высокоградусную тепловую энергию, предназначенный для варке пищи и исключающий недостатков известных гелеоустановок и простотой конструкций.

Изобретение относится к устройствам, применяющим тепловую энергию солнца для нагрева воды, варки пищи, выпечки хлеба и поддерживающим пищу в горячем состоянии, и может быть использовано на предприятиях общественного питания, в частном секторе, в полевых условиях на дачах.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание гелиоэнергетической установки для термообработки продуктов, включая приготовление пищи, которая позволяет накапливать тепловую энергию в бытовых и передвижных условиях на продолжительный период, превышающий обычно встречающееся время ненастной погоды, обеспечивая высокую температуру термообработки продуктов в летнее и зимнее время, в связи с чем она выполнена в виде гелиотермической печи, по подобию русской печи наружной установки, с замкнутой и хорошо теплоизолированной внутренней полостью, в которую направляют необходимые по энергетическому уровню потоки солнечных лучей, преобразуемые в тепло высокотемпературным гелиопоглощающим материалом с повышенной температурой и удельной теплотой плавления.

ВЫВОДЫ

1. Проведена литературно-патентный поиск гелиоустановки для приготовления пищи.
2. Разработанаустройство гелиоустановки для приготовления пищи.

1. Адамович А.Б.,АдамовичБ.А.,Горшенин В.А. Гелиокухня. Патент РФ № 2075707 С1, 20.03.1997

2. Панов В.В. Патент РФ № 2122156 С1, 20.11.1998

3. Ашурлы З.И., Монаенков В.Н., Нарусбек Э.А. и др. Патент РФ № 2068641 С1, 20.10.1992

4. Чабанов А.И, Соболев В.М., Соловьёв А.А. и др. Патент РФ № 2271502 С2, 10.03.2006

5. Ридерз Дайджест, иллюстрированный Атлас мира 2002 г. Лондон - Нью-Йорк - Монреаль - Москва, стр.51

6. Райлян Л.В., РайлянВ.С., Фокин В.И. и др.Патент РФ №2412404 С1, 02.11.2009

Код для цитирования: Скопировать