CC BY
11
Установлено [2, с. 45-46], что липиды исследованных медуз аурелия и ропилема содержат: триглицериды, фосфолипиды, ди- и моноглицериды, стерины, эфиры сте-ринов и свободные жирные кислоты.
При исследовании липидных компонентов у видов сцифоидных медуз установлены несущественные различия. Аурелия и ропилема имеют одинаковый уровень содержания фосфолипидов (11-12%) от общей суммы липи-дов; уровень содержания моно-, ди- и триглицеридов у ропилемы (19%) в два раза выше, чем у аурелии (10%); у обоих медуз превалирующей является фракция СЖК (3447%); липиды ропилемы содержат втрое, а аурелии - впятеро меньше эфиров по сравнению с содержанием стери-нов (8-14% соответственно).
Исследование жирных кислот, находящихся в кова-лентно связанной форме в составе липидов различных классов, свидетельствует о том, что липиды тихоокеанских медуз имеют биологическую ценность, так как жирные кислоты на 16-20% состоят из ряда эссенциальных необходимых для нормальной жизнедеятельности организма полиненасыщенных кислот: линолевой, лино-леновой, арахидоновой и эйкозапентаеновой.
Среди насыщенных жирных кислот липидов медуз превалирует пальмитиновая кислота - 29-36% и стеариновая - 14-19%.
Мононенасыщенные представлены нервоновой кислотой - 1-2%, пальмитолеиновой - 5-6%, олеиновой -9-10%, а также эйкозеновой и другими жирными кислотами.
В классе полиненасыщенных жирных кислот по количественному содержанию доминируют линолевая - 2% от общей суммы жирных кислот, линоленовая - 2%, эйко-затриеновая - 0,5-1%, октадекатетраеновая - 2-3%, арахи-доновая кислота - 1-2%.
Наиболее ценной, необходимой в питании и доминирующей среди полиеновых жирных кислот является эй-козапентаеновая кислота, содержание которой составляет 3,5-4,6% от общей суммы жирных кислот (22-24% от суммы полиненасыщенных жирных кислот). Значение полиненасыщенных жирных кислот очень велико. Они входят в состав клеточных мембран и других структурных элементов тканей и выполняют в организме ряд важных функций, в том числе обеспечивают нормальные рост и обмен веществ, эластичность сосудов и др. Полиненасыщенные жирные кислоты не могут синтезироваться в организме человека и поэтому являются незаменимыми, как некоторые аминокислоты и витамины.
Некоторые из них, такие, как линолевая, арахидо-новая, эйкозапентаеновая обладают высокой биологической активностью, совершая ряд превращений в другие соединения, полиненасыщенные жирные кислоты и в том числе - в важные внутриклеточные гормоны (простаглан-дины), а также способствуют удалению холестерина из организма.
Исследования количественного моносахаридного состава экстрактов медузы и их углеводной компоненты [4, с. 181-185] были проведены нами в зонте и ротовых лопастях лиофилизата голубой ропилемы. Её особенностью является высокое содержание углеводов - 15,43% (в зонте) и 16,36% - в лопасти в пересчёте на сухой вес.
Содержание моносахаридов было рассчитано, исходя из аналитических данных общего содержания углеводов в зонте и лопастях
Углеводы зонта и лопасти ропилемы содержат одинаковые составляющие с преобладанием маннозы и глю-куроновой кислоты в зонтичной части; лопасть в 2 раза превосходит зонт по содержанию глюкозамина. В целом результаты показывают, что медузы можно позиционировать как источник сахаров (аминосахаров) в частности глюкозамина (4-8% от суммы моносахаридов), галактоза-мина (16-19 %), способствующих восстановлению хрящевой ткани и глюкуроновой кислоты.
Сцифоидные, как и большинство морских организмов, имеют разнообразный минеральный состав, что нашло подтверждение в наших исследованиях. Определение минеральных веществ было проведено отдельно после синерезиса в мезоглеальной жидкости, отделявшейся в течение трёх часов после вылова и в теле медуз. Совокупность данных свидетельствуют о том, что в медузах исследуемых видов содержится более 26 минеральных веществ, преобладающими из которых являются: железо (II), хлор, йод, натрий, медь, цинк, хром, бром, фтор, марганец, магний. В низких концентрациях содержатся: ванадий, кадмий, кобальт, титан, селен, висмут, никель, барий.
Таким образом, по результатам проведённых исследований можно сделать следующее заключение: медуза имеет разнообразный аминокислотный состав, преобладающими в котором являются: таурин, глицин, глутамино-вая кислота; разнообразный жирнокислотный состав, превалирующими и наиболее ценными в котором являются: эйкозапентаеновая, линолевая, линоленовая и арахидоно-вая кислоты; минеральный состав, представлен широким набором компонентов, в том числе: железо, йод, натрий, медь, хром, бром, марганец, магний и др.
Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что мезоглеальная субстация сцифоидных медуз аурелия и ропилема обладает существенной биологической и физиологической ценностью.
Список литературы:
1. Бойцова, Т. М. Современные технологии пищевого рыбного фарша и пути повышения их эффективности / Т. М. Бойцова. - Владивосток : Издательство Дальневосточного университета, 2002. - 155 с.
2. Воробьёв, В. В. Исследование липидов тихоокеанских медуз / В. В. Воробьёв, В. И. Базилевич, А. А. Юферова // Материалы Четвертого съезда Общества биотехнологов России им. Ю. А. Овчинникова, Пущино, 2006. / Под ред. Р. Г. Василова. - М. : МАКС Пресс, 2006. - С. 45-46.
3. Кауфман, З. С. Очерк эволюции кишечнополостных / З. С. Кауфман. - Петрозаводск, 1990. - 155 с.
4. Юферова А.А. Сравнительная характеристика влияния различных режимов технологической обработки морских гидробионтов на содержание белков и моносахаридов / А.А. Юферова, Г.М. Фролова, Е.И. Черевач // Сборник материалов II Международной научно-практической конф. «Современная наука - теория и практика», Ставрополь. - 2011. - С. 181-185.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕЙ
МИКРОТУРБИН
Юртаев Александр Александрович
Аспирант кафедры Судовой энергетики и автоматики ДВФУ г. Владивосток
Аннотация: Описывается экспериментальная установка для исследования проточных частей микротурбин. Ключевые слова: сопловой аппарат, турбина, эффективность, сопло, малоразмерные турбомашины, коэффициент скорости.
Согласно данным из технических литературных источников [21] увеличение КПД соплового аппарата (СА) на 0,01 инициирует увеличение КПД всей турбинной ступени на 0,02.
Наибольший переход потенциальной энергии потока рабочего тела в кинетическую, для последующего совершения работы в рабочем колесе (РК), происходит в сопловом аппарате (СА), поэтому совершенство конструкции (СА) является очень важным условием получения высокого КПД турбины. Поэтому, исследования, по решению проблем недостаточно высокой энергетической эффективности СА осевых микротурбин, являются актуальными [1-4].
Показателем эффективности СА является отношение реальной скорости потока рабочего тела (газ или пар) на выходе из сопел к теоретически возможной скорости. От величины данного отношения, называемого коэффициентом скорости СА, зависит коэффициент полезного действия турбин [1-4], что в свою очередь сказывается на эффективности энергетических установок в целом.
СА малых размеров (80 - 160 мм) используют в микротурбинах, которые широко применяют для обеспечения энергетической безопасности объектов различных уровней и назначений.
Сложности изучения микротурбин, заключаются в труднодоступности к элементам проточной части, подлежащих исследованию. Кроме этого экспериментально доказано [3], что рабочее колесо существенно влияет на работу СА и значительно усложняет исследование процессов, происходящих на выходе из сопел СА. Это подтверждает актуальность работ по изучению газодинамических характеристик СА, работающих в составе ступени с целью обеспечение оптимальной конфигурации проточной части сопел с учетом обратного влияния на них возмущений потока рабочего тела, исходящих от кромок лопаток вращающегося рабочего колеса.
Существуют различные теоретические методы (численные или аналитические) [6-12], основанные на решении уравнений сохранения энергии, движения рабочего тела и состояния, но в настоящее время таким способом произвести расчет с достаточной точностью параметров газа при движении его в каналах турбины невозможно [612], поэтому на практике возможности применения даже современных численных методов анализа движения газа в проточной части микротурбин на базе уравнений Навье-Стокса являются ограниченными.
Для численного моделирования потоков газа с помощью программ FLUENT, NUMECA FINE, STAR-CD, TASCflow, CFX характерны следующие недостатки: не-
полная адекватность реального и численного эксперимента, т. е. методы численного моделирования дают некоторую количественную ошибку по сравнению с результатами эксперимента; необходимость наличия мощных вычислительных средств. Кроме того, на получаемые с их помощью результаты оказывают влияние следующие факторы: выбор исследователем числа ячеек, порядок точности дискретизации, тип расчетной сетки, степень турбулентности, модели турбулентности и т.п. [13].
Из вышесказанного следует, что для получения зависимостей средне-интегральных характеристик от режимных и геометрических параметров необходимо проведение экспериментальных исследований СА микротурбин. В связи с этим научным коллективом поставлена задача создать конструкцию экспериментального стенда, позволяющую определить газодинамические характеристики СА на различных режимах работы микротурбин. Схема стенда представлена на рис. 1. Конструкция стенда включает:
- сопла СА изготавливаются на 3D принтере и размещаются в корпусе отдельным блоком для обеспечения технологичности подготовки эксперимента при смене конструктивных параметров сопел;
- корпус, размещенный на подшипниках для обеспечения возможности измерения реактивной силы, вылетающего из сопел потока газа, и размещения в нем модельного СА;
- задняя крышка для обеспечения доступа в пространство для установки модельного СА;
- сильфоны для обеспечения подвода рабочего тела, причем их упругая подвижность позволит обеспечить степень свободы корпуса СА относительно оси вращения;
- датчики силы;
- датчики температуры;
- датчики давления;
- датчик частоты вращения;
- нагрузочное устройство (тормоз на подшипниках); Расход воздуха замеряется на участке перед силь-
фонами при помощи ротаметра.
Для измерения температуры используем метод дренирования. В качестве чувствительного элемента при измерении используем термопары. Термопары вставляются в отверстия в трёх местах в СА и в трёх местах за СА.
Для измерения давления используем метод дренирования. В качестве чувствительного элемента при измерении используем датчики давления. Датчики давления вставляются в отверстия в трёх местах в СА и в трёх местах за СА (косой срез).
Рисунок 1. Схема стенда
Обработка данных эксперимента
1. Для получения интегральных характеристик СА используется система уравнений [19, 20]:
Замеряется полная температура (Т0) торможения
перед СА и допускается, что процесс адиабатный, т.е. на выходе из СА она не изменится.
Расход газа замеряется с помощью расходомер-ного участка.
Момент (М1и) вычисляется, через плечо рычага и
значение силы, определенное с помощью датчика силы.
Давление (Р1) замеряется за соплом на выходе косого среза у корня и периферии, с последующим осреднением, которое представляется возможным благодаря низкой высоте сопел.
Площадь сечения сопла и средний радиус ступени г известны.
сР = 1004,5 Дж^КгК) - изобарная удельная теплоёмкость воздуха.
Я = 287 Дж/кгК - газовая постоянная воздуха.
Т0 = Т + С?/ (2ср) О = р^ ми = С1„гО
Р1=р^
Где:
Известные величины:
0Р - изобарная теплоёмкость; F - площадь сечения
сопла; г - радиус средней ступени; Я - газовая постоянная;
Замеряемые и рассчитываемые величины:
*
Т 0 - температура торможения перед СА; G - расход газа; величина силы, воздействующий на корпус при истечении потока, определенное с помощью датчика силы; длина плеча, предающего колебание корпуса на датчик силы; М1ц - момент; Р1 - давление за соплом;
уравнение сохранения энергии; уравнение сохранения массы; уравнение сохранения количества движения; уравнение состояния идеального газа;
Неизвестные величины:
Т1 - статическая температура; С1 - абсолютная скорость; ^ - осевая проекция абсолютной скорости; ^ - окружная проекция скорости; р1 - плотность газа.
Все эти параметры относятся к сечению на выходе из сопел СА.
В связи с тем, что количество неизвестных величин превышает количество уравнений, добавляют 5-е уравнение, связывающее вектор скорости и ее проекции в прямоугольный треугольник.
Из треугольника
С =±v CL + С2
можно вычислить: а так как поток не может потечь в
направлении против понижения давления, следовательно перед радикалом должен стоять знак плюса, отсюда:
С =wc2lu + с2.
2. Теоретическая выходная скорость газа (Си) рассчитывается по формуле [2]:
Cit =д/(2к/ (k - 1))КТ0 [i-(?J Р0 f 1)k
где к - коэффициент изоэнтропы, R - газовая постоянная, Т 0 - температура торможения, Р0 - полное
давление перед соплами, Р1 - статическое давление за соплами.
3. Коэффициент скорости соплового аппарата (ф):
С1
4. Угол выхода потока (а) определяется используя треугольник скоростей:
ал = arcsin
Спроектированный экспериментальный стенд позволит получать значения коэффициента скорости различных СА и углы выхода потока из них.
На основании данных полученных на стенде возможно дальнейшее исследование, основанное на построении регрессионных моделей для определения оптимального сочетания режимных и конструкционных факторов работы с последующей экспериментальной проверкой, что откроет перспективы для дальнейшего теоретического исследования и оптимизационных вычислений на основе имитационного моделирования.
Это позволит получить новые знания в области эффективности СА в зависимости от режимных и конструктивных факторов и от их сочетания.
Использование полученных результатов для других размеров проточных частей предполагается, воспользовавшись рекомендациями, изложенными в [21, 22].
Список литературы:
1. Фершалов Ю. Я., Фершалов А.Ю. Сопловой аппарат осевой малорасходной турбины // Судостроение. 2010. № 3. С.46-47.
2. Виноградов Л.В. Исследование сверхзвуковыых осесимметричных сопел и аппаратов турбин: дис. ... канд. техн. наук. М., 1975. 154 с.
3. Фершалов Ю.Я. Совершенствование сверхзвуковых осевых малорасходных турбин: Автореферат дис. ... канд. техн. наук. /Владивосток, 1999.
4. Фершалов Ю.Я., Фершалов А.Ю., Фершалов М.Ю. Влияние степени расширения сопел с малым углом выхода на эффективность сопловых аппаратов малорасходных турбин // Судостроение. 2012. № 1. С. 39-41.
5. Ohlsson G.O. Cascade Perfomance FromTests With Wheel of Axial Outlet // Труды Американского общества инженеров-механиков, серия А, Энергетические машины и установки, том 86, N1, 1964, с. 310.
6. Беседин С.Н. Экспериментальный стенд и методика исследования турбомашин газотурбинных установок малой мощности / С.Н. Беседин, В.А.
Рассохин, Г.Л. Раков, Т.А. Фокин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, Т.12. №1(2). 2010. - С. 284-289
7. Фершалов Ю.Я. Методика физического моделирования газодинамических процессов в проточной части турбомашин // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2012. № 4. С. 71-74.
8. Fershalov Yu.Ya. Technique for physical simulation of gasodynamic processes in the turbomachine flow passages // Russian Aeronautics. 2012. Т. 55. № 4. С. 424-429.
9. Наталевич, А. Воздушные микротурбины. М.: Машиностроение, 1979. 191 с.
10. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. Изд. 2-е, перераб. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы,1980. 352 с.
11. Седов Л. И., Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики. 2 изд., М., Наука 1966. 448 с.
12. Степанов Г.Ю. Гидродинамика решеток турбомашин. М.: Машиностроение, 1962. 570 с.
13. Фершалов Ю.Я. Совершенствование сверхзвуковых осевых малорасходных турбин: дис. ...канд. техн. Наук. Владивосток, 2000, 153 с.
14. Чжэн Гуанхуа Расчетно-экспериментальное исследование газодинамической и тепловой эффективности решеток высокоперепадных турбин: дис. ... канд. техн. наук. М., 2008. 185 с.
15. Чушкин П. И. Метод характеристик для пространственных сверхзвуковых течений. М. Вычисл. центр АН СССР, 1968. 122 с.
16. Шевелев Ю.Д. Пространственные задачи вычислительной аэро-гидродинамики. М.: Наука, 1986. 365 с.
17. Зарянкин А.Е., Рогалев А.Н. Некоторые итоги 8-й европейской конференции по турбомашинам // Теплоэнергетика. 2009. № 9. С. 78-78.
18. Годунов С.К. , Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Прокопов Г.П. Численное решение много мерных задач газовой динамики. Главная редакция физико-математической литературы
19. Колльман В. Методы расчета турбулентных течений. М.: Мир, 1984. 464 с.
20. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1986. 281 с.
21. Кончаков Е.И. Совершенствование судовых парциальных турбомашин на малых моделях: дис. . д-ра техн. наук. Владивосток, 2001. 267 с.
22. Кузнецов Ю.П. Сопловые аппараты осевых микротурбин, их совершенствование с целью повышения эффективности высокооборотных турбоприводов: дис. ... канд. техн. наук. Горький, 1989. 165 с.
23. Куприянов О.Е. Разработка и исследование рабочих решеток профилей конструкций ЛПИ с большим относительным шагом: дис. ... канд. техн. наук. Л., 1988. 152 с.
Исследование выполнено под руководством к. т. н. Фершалова Юрия Яковлевича при поддержке Программы "Научный фонд" ДВФУ и по госзаданию министерства науки и образования РФ, НИР № 543".
