Дисертація містить результати експериментальних досліджень процесів гідродинаміки і тепло- і масопереносу при кондесації пари з парогазової суміші у змішуючому кондесаторі з сітчастою насадкою. Встановлено вплив геометричних рідин на гідродинамічні характеристики насадок. Запропоновані емпіричні залежності для розрахунку гідравлічного опору, утримуючої властивості рідини і граничних режимів роботи змішуючого кондесатора. На основі дослідження середніх коефіцієнтів тепло- і масовіддачі виявлено вплив геометричних параметрів насадок, швидкості руху суміші на інтенсивність процесів тепло- і масовіддачі. Запропоновані емпіричні залежності для розрахунку цих процесів.

  Скачати повний текст

Наведено методики досліджень гідродинаміки та кінетики сушіння матеріалів. Розглянуто результати досліджень і встановлено розрахункові залежності для прогнозування гідродинаміки під час руху теплоносія через вологі та сухі шари, а також кінетики процесу. Проаналізовано вплив структури та природи матеріалу на кінетику процесу фільтраційного сушіння. Розроблено новий метод фільтраційного сушіння за умов змінної висоти шару. Запропоновано конструкцію сушарки, яка реалізує безперервний процес фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів з видаленням сухого матеріалу з зони масообміну.

  Скачати повний текст

Запропоновано феноменологічний та мікроскопічний методи опису динамічних властивостей релятивістських та нерелятивістських надплинних систем за наявності двох когерентних взаємодіючих конденсатів. Одержано лоренц-коваріантні рівняння, які визначають релятивістську термо- та гідродинаміку двоконденсатної надплинної системи з врахуванням взаємодії конденсатів між собою та наявності в системі вихорових збуджень та дисипативних явищ. Проведено аналітичні дослідження впливу ефекту взаємного захоплення надплинними компонентами на характер акустичних збуджень в релятивістській надплинній двоконденсатній системі та знайдено вихорові розв'язки одержаних лоренц-коваріантних рівнянь. Одержано системи рівнянь вихорової динаміки розчину двох нерелятивістських надплинних рідин з врахуванням взаємодії конденсатів між собою та без нього і проведено аналітичні обчислення відношення інтенсивностей хвиль "першого" і "другого" четвертих звуків у такому розчині.

  Скачати повний текст

Вивчено гідродинамічну поведінку багатосортних хімічно-нереагуючих сумішей магнітних та немагнітних частинок. Виведено рівняння узагальненої гідродинаміки, що описують бінарну магнітну суміш для двох типів систем: з переважаючою колективною та парціальною динамікою. На підставі аналізу простої моделі температурної релаксації зроблено висновок щодо еквівалентності опису обох систем у гідродинамічному режимі. За результатами дослідження рівнянь гідродинаміки для бінарної магнітної суміші показано, що поперечна динаміка такої системи характеризується п'ятьма гідродинамічними збудженнями: парою пропагаторних звукових мод та трьома модами дифузійного типу (взаємодифузійна, теплова та спін-дифузійна). Після узагальнення отриманих результатів на випадок багатосортної суміші спостерігається аналогічна ситуація - знайдено лише пару пропагаторних мод (звукові збудження) та набір мод дифузійного типу. Розраховано в аналітичному вигляді гідродинамічні кореляційні функції багатокомпонентної суміші. Отримано характеристики системи - термодинамічні величини та коефіцієнти переносу. Розраховано спіновий та динамічний структурний фактори бінарної магнітної суміші та парціальні динамічні структурні фактори потрійної суміші простих рідин.

  Скачати повний текст

На підставі положень нерівноважної термодинаміки визначено умови, за яких процеси тепло- та масообміну під час сушіння можуть бути інтенсифікованими. Реалізувати дані умови запропоновано у масообмінному модулі, який є моделлю реальних пристроїв. У разі використання гарячого повітря, як теплоносія, цей пристрій названо функціональною місткістю (ФМ), а спосіб - сушіння змішаним теплопідводом (ЗТП). Доведено, що ФМ з сировиною треба розглядати як об'єкт сушіння, а кінетика та критичні особливості процесу залежать від зовнішніх та внутрішніх чинників здійснення процесу. Встановлено, що гідродинаміка обтікання масообмінного зазору ФМ є визначальним чинником процесу. На основі термодинамічної моделі процесу доведено, що ФМ має два стани, один з яких - хитливий з максимумом вільної енергії, а другий - стійкий з мінімумом вільної енергії. Наведена модель формулює принцип сушіння у ФМ: створення зовнішніх умов для переходу системи зі слабовідкритого до відкритого стану; створення внутрішніх умов для підтримки нерівноваги на відрізку часу, достатньому для повного здійснення процесу.

  Скачати повний текст

Сформульовано та запропоновано наукову методику проектування та розрахунку нагнітачів - ерліфта, струминного апарата, а також можливості комбінування транспортних і технологічних функцій (гомогенізації, аерації, сатурації та ін.) у проточних частинах даних нагнітачів. На підставі методу візуалізації структури потоку розроблено проточні частини даних нагнітачів із мінімальними величинами коефіцієнтів гідравлічних опорів, що забезпечують високу ефективність переміщення потоків і високу якість технологічних процесів у нагнітачах. Наведено методику визначення ефективності технологічних процесів і гідравлічних систем у цілому на підставі ефективності (ККД) насоса та коефіцієнтів, що характеризують ефективність окремих елементів процесу.

  Скачати повний текст

Експериментально визначено густину зрошення, за якої досягається повне змочування поверхні сітчастої гофрованої насадки у протитоковому контактному випаровувачі та визначено швидкості початку захлинання в ньому. Одержано результати комплексних експериментальних досліджень процесу тепломасообміну (ТМО) за умов випаровування на даних насадках під час зустрічного руху теплоносіїв. Наведено результати досліджень опору сітчастої гофрованої насадки від конструкційних та режимних параметрів процесу. Установлено узагальнювальні співвідношення для розрахунку швидкості початку захлинання, тепломасообміну та гідравлічного опору. Одержано результати аналітичного розв'язку відомої напівемпіричної моделі контактного випаровувача зі сформульованими межовими умовами та з урахуванням експериментальних значень коефіцієнтів ТМО.

  Скачати повний текст

На підставі використання методу віддзеркалення гідродинамічних джерел, що моделюють пухирець, від граничних поверхонь, з урахуванням допущень про ідеальність рідини, потенційності течії та ігноруючи сили тяжіння створено нову тривимірну модель динаміки розвитку кавітаційного пухирця з урахуванням впливу сусідніх пухирців і граничних поверхонь різної жорсткості та кривизни. Виявлено резонансний характер розвитку пухирців, на підставі якого обмежено діапазон їх розмірів під час розрахунку режимів кавітаційного очищення виробів складної форми. Розроблено новий підхід для опису механізму руйнування поверхонь різної твердості та кривизни під час захлопування біля них кавітаційних пухирців, що дозволяє контролювати ударні тиски на граничній поверхні та швидкості мікропотоків рідини біля неї. Вперше проведено аналітичне дослідження резонансних явищ, що виникають під час захлопування кавітаційних пухирців у обмеженому просторі. Розроблено та впроваджено методику боротьби з паразитними резонансами у технологічному та оброблюваному устаткуванні. Наведено практичні рекомендації та методики розрахунку режимів роботи кавітаційних ванн під час очищення виробів складної форми, що дозволяють досягти максимального швидкого руйнування заданого забруднення за мінімального руйнування складної поверхні виробу, уникаючи появи паразитних резонансів у технологічному та оброблювальному устакуванні.

  Скачати повний текст

З використанням загальнофізичних закономірностей досліджено та розроблено теоретичну базу, що дає змогу об'єктивно пояснити та розрахувати інтенсифікацію теплообміну зі стінкою двокомпонентного потоку з урахуванням вологісних характеристик компонентів, виявити вплив різних факторів на енергетичні хактеристики у разі транспорту твердої фази газом, а також природу пульсаційних явищ під час взаємодії потоку газу з твердими частками, що вводяться у потік. Доведено, що інтенсифікація теплообміну двокомпонентного потоку, що містить вологі компоненти (газ, тверді частки), зі стінкою обумовлена зміною гігротермічного стану у разі переносу часток з ядра потоку з постійною температурою у тепловий примежовий шар, що має змінну температуру. Установлено вплив густини газу залежно від зміни тиску на структуру двокомпонентного потоку відповідно висоті вертикальної ділянки пневмотранспорту, що дало змогу визначити умови його реалізації, енергетичні витрати за складовими, а також з'ясувати умови, за яких є можливим досягнення найбільшої енергетичної ефективності вертикального пневмотранспорту. Уперше показано, що пульсаційні явища у разі взаємодії одиночної частки з потоком газу обумовлені залежністю густини газу від тиску і вони є властивістю такої системи. Запропоновано систему рівнянь, яка дає змогу виявити вплив обмеженості потоку на швидкість витання частки.

  Скачати повний текст

Розроблено новий підхід для вивчення динаміки парорідинних систем бульбашкової структури у явищах скипання, кавітації, зокрема у парорідинних потоках з метою обгрунтування ефективних методів інтенсифікації технологічних процесів у дисперсних середовищах та створення новітніх енергоощадних технологій. Запропонований підхід базується на детальному аналізі тісної взаємодії нерівноважних термодинамічних процесів, що контролююють поведінку одиничної парової бульбашки під час релаксації парорідинної системи бульбашкової структури до стану рівноваги з максимальним урахуванням всіх теплофізичних та термодинамічних факторів, які визначають специфічний характер динамічних, термічних й енергетичних ефектів, що виникають у парорідинних середовищах. У межах даного підходу розроблено універсальні математичні моделі, які у контексті єдиних термодинамічних засад адекватно описують динаміку одиничної бульбашки й бульбашкових ансамблей і закономірності витікання скипаючої рідини через канали в широкому інтервалі режимних параметрів без застосування обмежуючих припущень. На базі цих моделей розроблено прикладні комп'ютерні програми для розв'язання конкретних задач. За результатами обчислювальних експериментів установлено закономірності поведінки бульбашкових систем у явищах кипіння та кавітації, а також за умов витікання скипаючих потоків у каналах.

  Скачати повний текст

Запропоновано дані стосовно фізичних механізмів процесів, що відбуваються у пневмо-пульсаційних апаратах камерного типу. За результатами моделювання двовимірного та тривимірного моделювання одержано поля швидкості, температури та функцій току. Проаналізовано особливості гідродинаміки та теплообміну в апараті такого типу. Експериментально досліджено питання щодо швидкості руху в трубі пневмо-пульсаційного апарата. Наведено розрахункові співвідношення та дослідні дані, що стосуються прогину гумових мембран у пульсаторах камерного типу для випадків незалежного та спільного їх деформування з урахуванням вхідної залишкової деформації. Визначено період власних коливань рідини в трубі такого пристрою. Розроблено рекомендації щодо удосконалення камери пневмо-пульсаційного апарату, глибини занурення труби пульсатора та режимів його роботи. Проаналізовано ефективність та надано оцінку енергоощадження за умов виробництва рідких екстрактів.

  Скачати повний текст

Розроблено та апробовано математичну модель нестаціонарних потоків рідини та газу у трактах пульсаційного диспергатора (ПД). Досліджено закономірності, що мають місце за умов гідродинамічних процесів, які відбуваються у рідинному тракті ПД, з урахуванням впливу певних фізичних чинників (величини перепаду тисків у ресиверах, періодичності, тривалості та частоти дії тиску, густини та температури рідинної суміші). Установлено залежність між реологічними параметрами, що зумовлюють структурні та якісні властивості глиняної суспензії, та тривалістю обробки суспензії у ПД за різних режимів. Запропоновано й обгрунтовано оптимальні конструкції та геометричні параметри елементів ПД, за яких забезпечується скорочення тривалості готування глиняного розчину та суттєво поліпшуються його якісні характеристики. Наведено метод зменшення густини суміші з метою скорочення часу готування та поліпшення якості глиняної суспензії. Оцінено вплив температури на інтенсивність масообмінних процесів у рідинному тракті ПД. Створено методику розрахунку дослідно-промислового зразка ПД для готування глиняних суспензій.

  Скачати повний текст

Проведено теоретичні й експериментальні дослідження гідродинаміки, теплових ефектів і явищ диспергування під час обробки гетерогенних систем у роторно-пульсаційному апараті (РПА) циліндричного типу. Встановлено інтенсифікуючу дію робочого елемента методу дискретно-імпульсного введення та трансформації енергії (ДІВЕ) - одиночного вихоря. Проаналізовано області нестійкості течії середовищ різної в'язкості у зазорах РПА циліндричного типу. У результаті одно- та двомірного моделювання динаміки рідини в РПА одержано залежності швидкості та прискорення від часу, а також поля швидкості, прискорення та тиску в робочій зоні РПА. Досліджено вплив в'язкості рідини на витратні характеристики апарата. Розглянуто можливості використання циліндричних РПА різних типів у технологічних процесах гомогенізації широкої гами біологічних дисперсних систем. Встановлено теплофізичні, фізико-хімічні та структурно-механічні властивості соєвої пасти. Наведено оцінку ефективності термовологої обробки та роторно-пульсаційної гомогенізації даної в'язкопластичної системи. Проведено економічний аналіз ефективності та рівня енергозаощадження під час виробництва соєвої пасти.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Наведено результати дослідження робочого процесу теплогенерувального агрегату, а також визначено вплив параметрів проточної частини (діаметр, ширина, кількість лопатей робочого колеса, кількість та ширина лопаток статорних колів), частоти обертання та характеристик робочого середовища на енергетичну характеристику агрегату. Запропоновано підхід щодо балансу енергії теплогенерувального агрегату за умов його використання як багатофункціонального обладнання. Встановлено залежність його потужності від ряду параметрів, а також її уточнення шляхом використання коефіцієнта потужності, одержаного розрахунковим методом у програмному комплексі FlowVision та на підставі проведення експериментальної частини дослідження.

  Скачати повний текст

На підставі теоретичного аналізу створених фізичної та математичної моделі руху газокраплинного потоку та за допомогою комп'ютерного моделювання розроблено умови реалізації нового способу сепарації високодисперсної краплинної рідини з використанням нових конструкцій інерційно-фільтрувальних сепараційних пристроїв. Узагальнено математичні рівняння, які дозволяють розраховувати гідродинамічні та сепараційні показники даних пристроїв з урахуванням часткового проходження газокраплинного потоку у кожному послідовно розміщеному інерційному елементі сепаратора крізь фільтруючий шар. За результатами експериментальних досліджень модельних і натурних зразків сепараційних пристроїв та їх узагальнення уперше одержано гідравлічні та сепараційні характеристики інерційно-фільтрувальних сепараторів.

  Скачати повний текст

Одержано дані про закономірності докритичної та критичної двофазної течії у прямолінійних каналах і місцевих опорах теплотехнічних систем. Виявлено аналогічний характер впливу вмісту легкої фази у двофазному потоці на коефіцієнти місцевого опору та гідравлічного тертя. Досліджено та проаналізовано закономірності взаємного впливу місцевих опорів під час руху двофазного потоку. Установлено характер закономірності впливу геометричних особливостей каналу, структур потоків і ковзання фаз на пропускну спроможність дренажного каналу складної конфігурації (ДКСК). Розроблено математичну модель ДКСК на базі рівнянь збереження та залежностей для визначення критичних параметрів каналу з урахуванням конфігурації ДКСК, структури потоку, дисипації енергії, неадіабатності процесу та недогріву рідини до температури насичення на вході у канал.

  Скачати повний текст

Здійснено теоретичні й експериментальні дослідження гідродинаміки, динаміки та кінетики фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів. Одержано критеріальні рівняння для опису гідродинаміки даного сушіння на базі внутрішньої задачі гідродинаміки, доповненої геометричним симплексом, що характеризує зовнішню задачу. За результатами експериментальних досліджень одержано критеріальні залежності для визначення коефіцієнтів тепло- та масовіддачі та встановлено аналогію між зовнішнім теплообміном і масообміном. Розроблено математичні моделі, які описують процес фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів і дають змогу прогнозувати енергетичні затрати під час здійснення проектних розрахунків нового сушільного обладнання. Запропоновано 4 типи сушильних установок, які враховують кінетичні та фізико-механічні властивості даних матеріалів.

  Скачати повний текст

Вивчено гідродинаміку і теплообмін потоку рідини в плоских щілинних і концентричних кільцевих мікроканалах за ламінарного режиму течії. Розглянуто ізотермічну течію рідини в мікроканалах з гідравлічно гладкими і шорсткими поверхнями на основі методів теплофізичного і натурного моделювання. Проведено натурне дослідження гідродинаміки перегрітого потоку рідини в гідравлічно гладких мікроканалах. Проаналізовано одно- та двосторонній теплообмін за вимушеного ламінарного руху рідини. Розроблено розрахункові методики і зразки нового високоефективного теплотехнічного обладнання.

  Скачати повний текст

Виконано експериментальне та теоретичне дослідження теплообміну та гідравлічного опору у разі течії повітря біля поверхні з дворядною системою заглиблень різної форми. Проведено вимірювання гідравлічного опору таких систем, одержано нові дані щодо вихрової структури у заглибленнях різної форми. Показано, що форма заглиблення суттєво впливає на механізм обтікання дворядної системи заглиблень. На підставі вимірювання теплообміну показано, що структура потоку за такою системою відповідає турбулентному режиму. Одержано дані щодо фактора аналогії Рейнольдса за дворядною системою заглиблень. Проаналізовано й узагальнено опубліковану базу даних в одиночному сферичному заглибленні з гострою кромкою та побудовано карту режимів течії. Проведено узагальнення обублікованої бази даних з теплообміну й опору у каналах з багаторядними системами заглиблень. Одержано діаграми, що характеризують фактор аналогії Рейнольдса та теплогідравлічну ефективність цих систем. Розроблено пропозиції стосовно оптимальної конструкції поверхні теплообміну з періодичним розташуванням дворядних заглиблень.

  Скачати повний текст