X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В методе конечных отношений (МКО) В.Н. Карпова [1] критерием эффективности работы технических устройств, к которым можно отнести линии электропередач, трансформаторы, электродвигатели, источники оптического излучения и т.д., является относительная энергоемкость:

. (1)

Оптимальное значение η и Q_э, при котором потери энергии в элементе будут сведены к 0, составляет величину равную 1.

Поскольку задачей энергетического совершенствования технологических схем объемного облучения жидких сред является достижение высокого качества обработки среды в сочетании с низкими затратами (и потерями ΔФ) энергии, общая энергоемкость процесса облучения рассматриваемых сред должна определяться выражением (2) [2]:

. (2)

На основе введенного понятия энергоемкости ЭТП и ее определения для процесса УФ-обеззараживания жидких сред, можно определить оптимальные значения а·h в рассмотренных технологических схемах облучения, при которых обеспечивается минимальное значение энергоемкости их работы.

1. Технология облучения широко применяемая в установках открытого типа. В данной схеме величина , которая является энергоемкостью процесса на обеспечение необходимого качества обработки среды, определяется выражением (3):

, (3)

а величина , которая является энергоемкостью процесса поглощения УФ-потока внутренними стенками камеры обеззараживания бактерицидной установки, определяется выражением (4):

. (4)

Тогда:

. (5)

Расчет минимального значения величины Q_Э представлен в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что минимальное значение Q_Э = 4,012 достигается при а·h = 0,75, то есть в данной технологии затраты энергии на обеззараживание не менее чем в 4 раза превышают теоретически необходимое количество энергии для инактивации болезнетворных микроорганизмов.

Таблица 1 – Энергоемкость обеззараживания установок открытого типа

а·h	0,1	0,25	0,5	0,75	1,0	1,5	2,0
	1,105	1,284	1,649	2,117	2,718	4,482	7,389
	10,508	4,521	2,541	1,895	1,582	1,287	1,157
QЭ	11,61	5,805	4,190	4,012	4,300	5,769	8,546

2. В установках закрытого типа величина определяется как:

. (6)

или

, (7)

где r_ч – радиус кварцевого чехла.

Величина :

. (8)

Тогда

. (9)

Приняв в выражении (9) величины а = 1 см^-1 и r_ч равным 1, можно определить при каком значении а·h, величина Q_Э принимает минимальное значение. Данные расчета представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Энергоемкость обеззараживания установок закрытого типа

h	0,1	0,25	0,4	0,5	0,75	1,0	1,5	2,0
	1,216	1,605	2,089	2,473	3,705	5,437	11,204	22,167
	5,629	2,653	1,918	1,679	1,370	1,225	1,098	1,047
QЭ	6,846	4,258	4,007	4,152	5,075	6,666	12,302	23,214

Результаты таблицы 2 показывают, что в данной технологии энергоемкость процесса обеззараживания, так же, как и в выше рассмотренной схеме облучения (табл. 1), величина Q_Э не опускается ниже отметки в 4 единицы. Однако, в данной схеме облучения величина Q_Э устанавливается при меньшем значении а·h = 0,4, чем в установках открытого типа (а·h = 0,75). Поэтому, толщина слоя жидкости h, подвергающаяся воздействию УФ-потока, в установках закрытого типа должна быть меньше величины h устанавливаемой в установках открытого типа, при обеззараживании ими жидкости с одинаковым показателем поглощения а. В анализируемой технологии облучения динамика роста Q_Э от значения Q_Э = min, с изменением а·h, меньше, чем в технологии рассмотренной выше. Это говорит о том, что данную схему допустимо применять при облучении жидкости с непостоянным во времени показателем а.

Литература

Карпов В.Н. Энергосбережение. Метод конечных отношений. – СПб.: АРГУС, 2005. – 138 с.

Котов А.В. Повышение энергетической эффективности ультрафиолетового обеззараживания жидких сред в сельскохозяйственном производстве на основе применения энергосберегающей технологической схемы облучения: дис. канд. техн. наук: 05.20.02. - СПб., 2004. – 146 с.

Код для цитирования: Скопировать