Search

The use of solar energy as a potential alternative source to ensure the heat supply to energy-efficient houses was explored. We have performed preliminary theoretical analysis of energy indicators for the combined heat supplying system when a solar window is used as part of the enclosure for an energy efficient house. In order to enhance operational effectiveness of the studied plant relative to existing solar collectors and to improve it in the structural aspect, the stratification of a heat carrier in the tank-accumulator of the combined heat supply system with a solar window was calculated.The study of operational efficiency of the experimental setup for using solar energy was carried out under the mode of circulation and gravitational motion of the heat carrier by the intensity of radiation of the solar energy simulator on the system of 600 W/m2 and 900 W/m2. Water was used as a heat carrier.We have analyzed changes in temperature of the heat carrier in the solar collector and in the tank-accumulator of the proposed combined solar heat supply system with a solar window as part of the external enclosure of an energy-efficient house.It was established that the heat carrier temperature under the circulation mode reached 26.5 °C. We have also presented comparative field, laboratory, and theoretical calculations of the average temperature of the heat carrier in the tank-accumulator under the mode of the heat carrier gravitation motion under various conditions.Efficiency of the experimental setup was calculated. The dynamics of change in efficiency of the solar heat supply system with a solar window were described. Efficiency was ≈55 % under the mode of heat carrier circulation for heat energy accumulation in the tank-accumulator, depending on heating duration. Under the mode of gravitational motion of the heat carrier, we calculated efficiency for the design of a solar window only, which was 53 %, Досліджено використання сонячної енергії як потенційного альтернативного джерела для забезпечення теплопостачанням енергоефективних будинків. Проведено попередній теоретичний аналіз енергетичних показників комбінованої системи теплопостачання за використання геліовікна як частини огородження енергоефективного будинку. З метою підвищення ефективності роботи досліджуваної установки відносно існуючих сонячних колекторів та покращення її в конструктивному аспекті, було розраховано стратифікацію теплоносія в баку-акумуляторі комбінованої системи теплопостачання із геліовікном.Дослідження ефективності роботи експериментальної установки в системі для використання сонячної енергії проводили в режимі руху циркуляції та гравітації теплоносія за інтенсивності випромінювання імітатора сонячної енергії на систему 600 Вт/м2 та 900 Вт/м2. Як теплоносій використовували воду.Проаналізовано зміну температури теплоносія в сонячному колекторі та в баку-акумуляторі запропонованої комбінованої системи сонячного теплопостачання із геліовікном як частини зовнішнього захисту енергоефективного будинку.Встановлено, що температура теплоносія в режимі циркуляції досягала 26,5 °С. Крім цього, наведено порівняльні натурні, лабораторні та теоретичні розрахунки усередненої температури теплоносія в баку-акумуляторі в режимі руху гравітації теплоносія за різних умов.Було розраховано коефіцієнт корисної дії експериментальної установки. Описано динаміку зміни коефіцієнта корисної дії системи сонячного теплопостачання із геліовікном. У режимі руху циркуляції теплоносія за накопиченням теплової енергії в баку-акумуляторі, залежно від часу нагріву, ККД становив ≈55 %. В режимі руху гравітації теплоносія було обраховано коефіцієнт корисної дії лише конструкції геліовікна, що становив 53 %, Исследовано использование солнечной энергии как потенциального альтернативного источника для обеспечения теплоснабжением энергоэффективных домов. Проведен предварительный теоретический анализ энергетических показателей комбинированной системы теплоснабжения за использование гелиоокна как части ограждения энергоэффективного дома. С целью повышения эффективности работы исследуемой установки относительно существующих солнечных коллекторов и улучшения ее в конструктивном аспекте было рассчитано стратификацию теплоносителя в баке-аккумуляторе комбинированной системы теплоснабжения с гелиоокном.Исследование эффективности работы экспериментальной установки в системе для использования солнечной энергии проводились в режиме движения циркуляции и гравитации теплоносителя по интенсивности излучения имитатора солнечной энергии на систему 600 Вт/м2 и 900 Вт/м2. В качестве теплоносителя использовали воду.Проанализировано изменение температуры теплоносителя в солнечном коллекторе и баке-аккумуляторе предложенной комбинированной системы солнечного теплоснабжения с гелиоокном как части внешней защиты энергоэффективного дома.Установлено, что температура теплоносителя в режиме циркуляции достигала 26,5 °С. Кроме этого, приведены сравнительные натурные, лабораторные и теоретические расчеты усредненной температуры теплоносителя в баке-аккумуляторе в режиме движения гравитации теплоносителя при различных условиях.Был рассчитан коэффициент полезного действия экспериментальной установки. Описана динамика изменения коэффициента полезного действия системы солнечного теплоснабжения с гелиоокном. В режиме движения циркуляции теплоносителя по накоплению тепловой энергии в баке-аккумуляторе, в зависимости от времени нагрева, КПД составлял ≈55 %. В режиме движения гравитации теплоносителя был подсчитан коэффициент полезного действия лишь конструкции гелиоокна, который составил 53 %

We have improved a procedure for calculating the kinetic and energy parameters of the convection fruit drying process in a solar drying plant, based on which it is possible to analyze enhancement in the effectiveness of the technological process of drying and to reduce the cost of energy resources through solar energy. We have examined the kinetics, dynamics and intensity of fruit drying in a solar drying plant, in particular for apples cut in slices with a thickness of 8 mm, treated with a sugar solution, exposed to blanching, and without treatment. We have determined such kinetic characteristics of the process: duration of drying the apples treated with a solution of sugar or exposed to blanching was 27 hours, without treatment ‒ 33 hours. In this case, the intensity of drying apples with a moisture content from 2.89 to 0.24 kg wet/kg of dry matter is 1.57÷0.18 kg/(m 2 ·s). We have established the effect of energy parameters on the technological parameters of a heat carrier and the plant’s efficiency. Specifically, over a single drying cycle from 1.5 m 2 of the air collector’s surface, a solar drying plant consumed solar radiation energy in the range from 723 to 800 W/m 2 . It has been established that this energy was converted into heat energy (2,368.2 kJ), absorbed by a heat carrier (1,984.9 kJ) and used to heat the product (836.3 kJ) and moisture evaporation (756.7 kJ), with a part absorbed by the heat accumulator (356.9 kJ). We have determined the efficiency of a solar drying plant, which ranged from 23 to 60 % depending on a change in the density of solar energy arrival, which ranged in the morning period (from 7:00 to 10:00) from 456 to 965 W/m 2 and in the evening period (from 17:00 to 20:00) from 734 to 223 W/m 2 . The results obtained could be used in the development and improvement of technical means for drying fruit, to enhance the technological and energy efficiency of the process

We developed a new design of an air solar collector made in the form of an inseparable power unit, which includes a frame with heat-insulated walls, single glazing and a selective surface on its bottom. We defined a number of generalizing dependences for the determination of thermal efficiency of an air solar collector, namely, an influence of the mass air flow q a on a temperature difference of the heat-transfer agent t o and insulation E, on heat productivity q and the efficiency η of the solar collector. Based on the experimental data, we obtained linear regression dependencies of the average daily ambient temperature t eat on energy illumination E and the average temperature of the heat-transfer agent carrier t aat of the average daily ambient temperature t eat . We verified the adequacy of the results of theoretical and experimental studies. We established that we achieve the maximum values of the efficiency of the solar collector η ‒ from 65 to 80.6 % at a temperature of the outlet flow of the heat-transfer agent t o from 30 to 60 °C and mass air flow, q a from 170 to 190 m 3 /h. We determined that an increase in the level of insulation E from 100 to 1,000 W/m 2 makes it possible to increase heating productivity of the collector q from 320 to 1,260 W and the temperature of the heat-transfer agent at the collector outlet t o from 10 to 60 °C. We can use the obtained results in development and improvement of technical means for drying fruits, for improvement of technological and energy efficiency of the process.

We developed a new design of an air solar collector for a fruit dryer including double glazing and a selective surface made of a thin metal substrate with inlet and outlet openings on its bottom. We established that it is necessary to use a glass with a heat-reflecting coating of a solid K-glass type with a radiation coefficient e=0.1...0.15 for a double-glazing substrate. This makes it possible to obtain the widest possible spectrum of direct sunlight rays that irradiate a surface of an absorbing plate and reduces a diffuse component of radiation, which ensures an increase in efficiency of a solar collector. We determined regularities of the influence of a change in flow speed of a heat-transfer agent, a temperature drop, and radiation intensity on power of a solar collector. We developed a model of heat exchange processes occurring in an air solar collector. We presented the methodology for estimation of heat loss of an air solar collector with passive use of solar energy. We established that energy illumination E, which is from 377 to 1,223 W/m 2 , affects heat output of an air collector Q=117...480 W significantly. We established that a use of a non-selective absorbing surface in an air solar collector with a low insolation level E=377 W/m 2 makes it possible to increase efficiency by η=70.7 % more for selective, and at a large energy illumination of E=1,000 W/m 2 , on the contrary small η=54.6 %. This makes it possible to explain how redistribution of the ratio of the maximum current thermal power (N SC =48.8...100 W) and efficiency of an air solar collector occurs. One can use the obtained results in development and improvement of technical means for fruit drying to improve technological and energy efficiency of the process.

The work addresses the issue of solving a scientific-applied task on the substantiation of operation modes of the solar fruit dryer in order to improve energy efficiency of the technological process of fruit drying for small amounts of fruit processed at private farms. We have explored the use of solar energy for fruit drying at the latitude of the location of Rivne oblast, Ukraine, which has the average annual solar radiation power of the order of 3.41 kW∙h/m 2 per daylight. This makes it possible to receive from 1.5 to 2.3 kW∙h of energy per day from the air collector area of 1 m 2 . The series of analytical and experimental studies that we conducted has confirmed the possibility for a significant intensification of the process of fruit drying in the solar dryer. Compared with modern convective drying devices, the specific energy consumption when drying the fruit in the solar dryer is reduced by 3…3.7 MJ/kg. The degree of intensification grows by 3.3…12 times compared to drying devices of the mine and tunnel types. Such results were achieved by implementing the proposed design of a flat mirror concentrator, to enhance the slanting fluxes of morning and evening sun irradiation, and a heat accumulator, based on pebbles, for accumulating at night the excessive heat from the reserve source of energy. It was established that regardless of a blanching technique for fruit raw materials, the duration of drying in the solar dryer varies depending on physical parameters of the environment. In the process of drying, the experiments were carried out at a temperature of 289.15…333.15 K, and the duration of drying was from 50 to 74 hours. We have analyzed the effect of operational parameters on a change in the chemical indicators and quality of the dried fruit. Specifically, the content of vitamin C, which was 5.2 mg/% for pear, and 4.3 mg/% for apple. The acidity was 0.29 % for pear, and 0.46 % for apple. The content of dry nutrients was 87.5 % for pear, and 85.9 % for apple. The sugar content of fruit raw materials was 59.36 % for pear, and 57.8 % for apple.

We proposed a generalized procedure of convective fruit drying, which takes into account comprehensive combination of thermal-physical and physical-chemical properties of fruit with their kinematic heat and mass exchange characteristics. We developed a mathematical model of heat, moisture and mass exchange for convective fruit drying, which considers moisture-yielding velocity of the dried material in the operation zone of the heat carrier under conditions of diffusion process of moisture transfer in the dried material. The given model allows us to determine heat and mass exchange characteristics and intensity of the drying process. We proposed the systems of differential equations of heat and moisture transfer in the process of convective fruit drying for parabolic and uniformed original distribution of temperature and moisture content. As a result of the solution of a system of differential equations, we obtained appropriate dependences to determine the energy of bound moisture, moisture content on the surface and in the center of the material, difference of moisture content between the surface and central layers, as well as critical moisture content. The obtained results may be used when predicting the heat and mass exchange processes, for improvement of technology and equipment for fruit drying in the solar dryer, for increasing technological and energy efficiency of the process.

The purpose of the article was the analysis of the change in the equipment of Ukraine's agriculture in selected means of mechanization of plant growing in the period of 2000-2015. The analysis is limited of tractors, combine harvesters, machines for harvesting potatoes and sugar beet. By preparing the article, data of the State Statistics Service of Ukraine was used, as well as available publications. The changes that have occurred in the agriculture of Ukraine caused significant on depletion of the technical base of agricultural enterprises. At the same time, the area of agricultural land for one tractor and the sown area for one machine increased significantly. One of the important problems facing the Ukrainian agriculture is considerable technical, moral and economical wear and tear of the machinery and tractor fleet in households and enterprises. Synopsis. Celem opracowania jest analiza zmian stanu wyposazenia ukrainskiego rolnictwa w wybrane środki mechanizacji do produkcji roślinnej w latach 2000-2015. Analizy ograniczono do ciągnikow rolniczych, kombajnow zbozowych, maszyn do zbioru ziemniakow i burakow cukrowych. W przygotowaniu opracowania wykorzystano materialy statystyczne Panstwowej Sluzby Statystyki Ukrainy (UKRSTAT) oraz dostepną literature przedmiotu. Przemiany jakie nastąpily w rolnictwie Ukrainy spowodowaly znaczne uszczuplenie bazy technicznej przedsiebiorstw rolnych. Jednocześnie znacznie wzrosla powierzchnia UR przypadająca na ciągniki rolnicze oraz powierzchnia upraw w przeliczeniu na jedną maszyne do zbioru. Istotnym problemem z ktorym boryka sie ukrainskie rolnictwo jest znaczne zuzycie techniczne, moralne i ekonomiczne parku ciągnikowo- maszynowego w gospodarstwach i przedsiebiorstwach rolnych.

A new design of solar drying plant with the active solar energy system is developed. It is proposed to use the K1-102 automated control system to diagnose the key parameters of air exchange in the solar dryer and to predict the intensity of heat exchange processes of oak veneer drying. This allows increasing the technological and power efficiency of the process of oak veneer drying in the solar dryer 2 times.The regularities of the influence of the physical parameters of the environment and weather-dependent factors on the heat, mass, and moisture exchange processes of oak veneer drying in the solar dryer are determined. Estimation of energy, kinetic and dynamic parameters of the oak veneer drying process is given. The duration of the drying process in the solar dryer is experimentally determined. Performance characteristics of the drying object are investigated, depending on the set technological tasks (heating or drying) under standard insolation and meteorological conditions.It is found that it is necessary to regulate air exchange, moisture release, rational moist coolant removal, solar energy flow in relation to the predicted changes in the minimum and maximum variation peaks of weather-dependent factors. This is important for intensifying the oak veneer drying processes and reducing the specific power consumption of the drying process due to solar energy.The obtained results can be used in the development and improvement of technical means of oak veneer drying, to improve the technological and power efficiency of the process, Розроблено нову конструкцію геліотермічної сушильної установки з активною системою використання сонячної енергії. Запропоновано для діагностики основних параметрів повітрообміну у геліосушарці і прогнозування інтенсивності протікання тепломасообмінних процесів сушіння дубового шпону використовувати автоматичну систему керування К1-102. Це дозволяє підвищити технологічну та енергетичну ефективність процесу сушіння дубового шпону у геліосушарці в 2 рази.Визначено закономірності впливу фізичних параметрів навколишнього середовища та погодозалежних факторів на тепло-, масо- і вологообміні процеси сушіння дубового шпону у геліосушарці. Наведено оцінку енергетичних, кінетичних та динамічних параметрів процесу сушіння дубового шпону. Експериментально визначено тривалість технологічного процесу сушіння у геліосушарці. Досліджено робочі характеристики об’єкта сушіння, залежно від поставлених технологічних задач (прогрівання або сушіння матеріалу) за стандартних режимів сонячного освітлення і типових метеорологічних умов.Встановлено, що необхідно регулювати повітрообмін, вологовиділення, раціональне видалення вологого теплоносія, концентрацію надходження сонячної енергії відносно прогнозованої зміни мінімальних та максимальних піків коливань погодозалежних факторів. Це є важивим для інтенсифікації процесів сушіння дубового шпону і зниження питомих енергетичних витрат на процес сушіння за рахунок сонячної енергії.Отримані результати можна використати під час розробки та вдосконалення технічних засобів сушіння дубового шпону, для підвищення технологічної та енергетичної ефективності процесу, Разработана новая конструкция гелиотермической сушильной установки с активной системой использования солнечной энергии. Предложено для диагностики основных параметров воздухообмена в гелиосушилке и прогнозирования интенсивности протекания теплообменных процессов сушки дубового шпона использовать автоматическую систему управления К1-102. Это позволяет повысить технологическую и энергетическую эффективность процесса сушки дубового шпона в гелиосушилке в 2 раза.Определены закономерности влияния физических параметров окружающей среды и погодозависимых факторов на тепло-, массо- и влагообменные процессы сушки дубового шпона в гелиосушилке. Приведена оценка энергетических, кинетических и динамических параметров процесса сушки дубового шпона. Экспериментально определена продолжительность технологического процесса сушки в гелиосушилке. Исследованы рабочие характеристики объекта сушки, в зависимости от поставленных технологических задач (прогревание или сушка материала) при стандартных режимах солнечного освещения и типичных метеорологических условиях.Установлено, что необходимо регулировать воздухообмен, влаговыделение, рациональное удаления влажного теплоносителя, концентрацию поступления солнечной энергии относительно прогнозируемых изменений минимальных и максимальных пиков колебаний погодозависимых факторов. Это важно для интенсификации процессов сушки дубового шпона и снижения удельных энергетических затрат на процесс сушки за счет солнечной энергии.Полученные результаты можно использовать при разработке и совершенствования технических средств сушки дубового шпона, для повышения технологической и энергетической эффективности процесса

A new design of the air collector with the airtight and warmed casing and the absorber with the wavy surface that can be used as an additional heating element of the low-temperature heat source was developed. We established a series of generalizing dependences for finding thermal effectiveness of the collector, specifically, the influence of the components of thermal balance of the collector on the drop of temperatures in the heat carrier flow in the collector and the insolation level on heating efficiency. We obtained analytical dependences for determining the components of thermal balance of the collector, distribution of the temperature field along the absorbing panel, which made it possible to improve the mathematical model of the heat exchange process in the developed air collector. The results of the research into the air collector allowed developing the program of numerical computer calculation of the temperature field of thermal flows. It was established that application of the wavy absorbing surface of the absorber in the air heliocollector at the low level of insolation E=377 W/m2allows increasing efficiency up to η=58.3 %, and at high energy lighting of E=1,000 W/m2, up to η=63.9 %. Performance of the collector was determined by the iterative calculation-quantitative method and made up more than 78–80 %. This is 10–20 % higher than that in flat collectors, and by 5–10 % higher than in cylindrical vacuumed collectors. The obtained results can be used in the development and improvement of the technical facilities of fruit drying, for increasing the technological and energy effectiveness of the process

A new design of a solar dryer for drying fruits is proposed, which includes the use of a flat mirror concentrator to enhance the flow of slant morning and evening sunlight, and a thermal accumulator based on pebble for accumulating over night time the excess heat from the reserve source of energy. This makes it possible to increase economic efficiency of the drying process by 20 %, to reduce energy consumption by 15 %, specific energy consumption by 10 %, direct operating costs by 5 %, electricity consumption by 3,4 kW·h, or 12384 kJ of thermal energy, by using solar energy. We improved a technique of the substantiation of economic efficiency of the developed solar dryer, the basis of which is a simplified mechanism for calculating direct operating costs, economic effect and payback period of the machine depending on the fluctuation of prices for electricity and dried products, linked to a specific territory of the location of a personal peasant farm. The results that were obtained can be used when developing and improving technical means of drying fruits, to improve technological, energy, biological and economic efficiency of the process.