Фізико-механічні основи та оптимізація режимів центрифугування при витопленні бджолиного воску (Науковий журнал «Технічний сервіс агропромислового, лісового та транспортного комплексів», 2025)
У статті розглянуто процес витоплення бджолиного воску в інноваційному центрифужному агрегаті з паровим нагрівом як складну багатостадійну тепломасообмінну та механічну систему. На відміну від традиційних способів витоплення, у запропонованому підході реалізовано примусове механічне підсилення процесу за рахунок дії відцентрових сил, що істотно змінює енергетичну структуру розділення фаз і підвищує ефективність вилучення воску з пористої структури мерви.Процес описано з позицій термодинаміки відкритих систем з урахуванням внутрішнього виробництва ентропії, фазового переходу та в’язкотекучої фільтрації розплавленого воску. Запропоновано фізико-механічну модель, яка поєднує теплопровідність, задачу Стефана для плавлення воску та узагальнений закон Дарсі–Форхгеймера з додатковим відцентровим напором. Для кількісного аналізу впливу режимних параметрів застосовано метод багатофакторного регресійного аналізу другого порядку з побудовою поверхонь відгуку.Встановлено, що домінуючими факторами, які визначають вихід бджолиного воску, є частота обертання барабана центрифуги та тривалість процесу, тоді як температура пари має допоміжний характер і повинна обмежуватися з позицій енергоефективності. На основі аналізу локальних чутливостей і поверхонь відгуку визначено раціональні режими центрифугування, які забезпечують підвищення виходу воску до 90 % при зниженні питомих енерговитрат приблизно на 20 % порівняно з традиційними методами. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні та оптимізації промислових агрегатів для витоплення бджолиного воску.
Keywords: бджолиний віск; центрифугування; тепломасообмін; фазовий перехід; багатофакторна оптимізація; поверхні відгуку; енергоефективність