Проведено експериментальне та теоретичне дослідження процесів спалювання відходів виробництва біодизеля (гліцеринового залишку - G-фази) у складі композиційних палив на предмет подальшого використання палив у теплоенергетичних установках, що дозволяє з користю утилізувати відходи та зекономити традиційні палива. Описано процес прогріву краплі палива багатокомпонентного складу. Досліджено вплив різних речовин-активаторів на передполуменеві процеси у краплі палива, експериментально доведено активаційний вплив пічного палива на інтенсивність передполуменевих процесів композиційних палив на основі відходів виробництва біодизельного палива. Удосконалено технологію виробництва композиційних палив з використанням гідрокавітаційної обробки. На підставі експериментальних даних обгрунтовано доцільність застосування гідрокавітаційної обробки для композиційних палив з низькою плинністю безпосередньо у форсунках-змішувачах. Експерименально визначено видаткові характеристики форсунки-змішувача. Встановлено вплив речовин-активаторів на процеси подачі, розпилу та спалювання газоподібних речовин-активаторів (G-КП) у модельній камері згоряння. Проведено термогравіметричний і термометричний аналіз досліджуваних комбінованих палив на основі G-фази з додаванням речовин-активаторів. Запропоновано фізичну двовимірну модель, що описує поводження краплі композиційного піноподібного палива на основі G-фази з газоподібними речовинами активаторами у високотемпературному окисному середовищі. Розроблено математичну модель процесу. На підставі комплексних розрахунково-теоретичних досліджень, а також вогневих випробувань визначено діапазони найбільш доцільних співвідношень G-КП і речовин-активаторів, що забезпечують стійкий процес спалювання з мінімальним підсвічуванням, визначено його енергетичну корисність. Оцінено ефективність використання G-КП з визначеними експериментально мінімальними домішками речовин-активаторів, наведено рекомендації щодо їх промислового застосування.

  Скачати повний текст

Встановлено залежність ефективної в'язкості від числа Рейнольдса, а також закономірності нагріву та долю енергії, що витрачається на нагрівання, за допомогою числових розрахунків. Розроблено методику вибору розмірів і розрахунку теплової характеристики дисипативних нагрівачів. Запропоновано метод числового розрахунку ізотермічних нагрівачів, який враховує залежність в'язкості текучого середовища від температури та дозволяє оптимізувати форму та розміри нагрівальних каналів. Проведено експериментальне дослідження ізотермічного підігрівача мазуту.

  Скачати повний текст

Розроблено енергозберігаючу технологію одержання висококалорійного газу з біомаси та його спалювання в енерготехнологічних агрегатах з метою часткової заміни основного виду палива - природного газу. Виконано аналіз ефективності енергетичного використання біомаси в Україні та за кордоном. Експериментальним шляхом досліджено процес піролізу відходів біомаси за різних режимів. Розроблено технологічні схеми сумісної роботи нагрівальної печі та піролізера, а також проведено оцінку ефективності роботи схем за часткової заміни природного газу на піролізний. Визначено властивості відходів біомаси (тирси, лузги соняшнику) як палива, необхідні для створення устаткування та розробки технології одержання високотемпературного піролізного газу. Розроблено математичні моделі процесів теплообміну та піролізу часток біомаси у вільному падінні та у потоці гарячого повітря. Проведено чисельні дослідження теплотехнологічних процесів термічної обробки біомаси, розроблено рекомендації щодо вибору основних режимних параметрів ведення процесів. Запропоновано та досліджено спосіб завантаження відходів біомаси в установку піролізу, який забезпечує герметичність робочої камери, безперервність та рівномірність подачі біопалива. Розроблено технічне завдання на дослідну установку для піролізу відходів біомаси у потоці гарячого повітря.

  Скачати повний текст

Проведено теоретичне й експериментальне дослідження сучасних способів інтенсифікації технологічного процесу анаеробного бродіння. На базі теорії нечіткої логіки та лінгвістичної змінної розроблено математичну модель управління технологічними процесами підвищення продуктивності біогазових реакторів з утилізації органічних відходів. Встановлено, що використання даної методології дозволяє враховувати вплив кількісних та якісних факторів на процес термостабілізації й інтенсифікації анаеробних процесів. Виявлено, що одним з найсуттєвіших факторів термостабілізації й інтенсифікації анаеробних процесів в біогазових установках під час утилізації органічних відходів з метою підвищення їх продуктивності є коливальна активація теплообміну. Досліджено гідродинамічні та теплообмінні особливості у коливальному нерівномірному в'язкому середовищі, що омиває теплообмінну поверхню. Розроблено раціональні технологічні схеми функціонування біогазових реакторів з рекуперацією теплоти шламу та з тепловим насосом. Запропоновано принципові технологічні схеми для підготовки біогазу до використання в теплотехнічному обладнанні. Розроблено технології, апарати та реагенти для очищення біогазу. Наведено техніко-економічне обгрунтування роботи біореактора з активацією теплообміну в процесі утилізації органічних відходів сільськогосподарських підприємств.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено метод вирішення задачі теплообміну для складової краплі, поміщеної у потік нагрітого повітря, внутрішня частина якої є металевим підвісом. Удосконалено математичні моделі процесів випаровування та запалювання, зокрема, встановлено залежності часу прогріву краплі від її діаметра, об'ємної швидкості випаровування краплі від часу, періоду індукції краплі від температури навколишнього середовища, температури запалювання від розмірів крапель. Уперше одержано та зіставлено дериватограми термічного та термогравиметричного аналізу ріпакової олії та її продуктів. Науково обгрунтовано методи оцінювання показників запалювання та горіння рідин, які відрізняються від ДСТУ 12.1. 044 - 89 можливістю дослідження фізики горіння та визначення показників запалювання, горіння, неповноти згоряння їх у потоці нагрітого повітря.

  Скачати повний текст

Розвинуто методичні засади теплового розрахунку водогрійних котлів малої потужності для спалювання біогазу. Виявлено закономірності впливу режимних і конструктивних параметрів на теплотехнічні й екологічні показники роботи сталевих жаротрубних водогрійних котлів, що працюють на біогазі. З'ясовано невідповідність закономірностей Нормативного метода процесам теплообміну у сталевих жаротрубних котлах за умов роботи на біогазі. Установлено закономірність і одержано кількісну оцінку впливу процесу інтенсифікації теплообміну на показники роботи сталевого жаротрубного котла, що працює на біогазі та його сумішах з природним газом. Запропоновано показник екологічної ефективності енергетичного використання біогазу - питоме зниження емісії парникових газів та з його урахуванням створено методику оцінки біоенерегетичних технологій.

  Скачати повний текст

Проаналізовано існуючі підсистеми енергозабезпечення біогазових установок (БГУ) та відповідного устаткування. Визначено елементи синтезу підсистеми енергозабезпечення БГУ. Наведено математичну модель підсистеми термостабілізації реактора БГУ з урахуванням мікробіологічних особливостей технологічного процесу. Досліджено вільноконвективну тепловіддачу від твердої стінки до об'єму води та суспензії за наявності теплообміну об'єму з навколишнім середовищем, а також вплив різних варіантів підведення газової фази на тепловіддачу від твердої стінки до одно-, дво- та трифазного середовища. Вивчено гідродинамічну ситуацію та процес тепловіддачі від твердої стінки до локального нерівномірного газового середовища, створеного в області теплообмінної поверхні. Розроблено методику розрахунків підсистем термостабілізації та енергозабезпечення біогазових установок.

  Скачати повний текст

Визначено енергетичний потенціал і проаналізовано особливості розташування біоенергетичних ресурсів (БЕР) Харківщини. Побудовано карти сумарного електро- та теплоенергетичного потенціалу БЕР. Проведено зонування території Харківщини за їх структурою. Розроблено моделі просторової оптимізації використання БЕР, на базі яких наведено варіант просторової конфігурації зв'язків між місцями утворення та споживання виробленої енергії за сценарієм з максимізацією одиничної потужності енергетичної установки. Визначено, що розвиток біоенергетики дозволяє суттєво зменшити викид парникових газів у регіоні.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено розробці методу багатофакторного аналізу складних хіміко-технологічних процесів (на прикладі технологічного процесу біоконверсії) на базі нечіткої логіки. Метод являє собою взаємозв'язану сукупність математичних моделей, алгоритмів та формалізованих методик, що забезпечують можливість використання доступної користувачу експертно-лінгвістичної інформації для прогнозування вихідної кількості біогазу та дослідження залежності цього показника від впливаючих факторів. Метод є основою експертно-моделюючої системи для управління технологічним процесом біоконверсії.

  Скачати повний текст

Розроблено технологію виготовлення з торфу та рослинної біомаси композиційного твердого палива (ТП) з заданими енергетичними та механічними якісними показниками для використання в теплоенергетичних установках. Проаналізовано стан торфобрикетної промисловості України, розглянуто технологічні схеми та установки виготовлення ТП, властивості торфу та наповнювачів рослинного походження як об'єктів виробництва ТП, показники якості паливних брикетів і гранул. Наведено результати фізико-хімічних досліджень зв'язаної вологи в торфі, термогравіметричних та енергетичних досліджень властивостей компонентів композиційної суміші (КС) і структурно-механічних досліджень властивостей її пресування. Обгрунтовано граничну вологість торфу для проведення процесу брикето- та гранулоутворення. Визначено оптимальні співвідношення та раціональний діапазон зміни параметрів пресування, зокрема, тиску, вмісту наповнювача, вологості, дисперсного складу, температури суміші з умов одержання палива високої міцності та об'ємної теплоти згоряння. Розроблено розрахункову залежність для визначення теплоти згоряння композиційного торфопалива (КТП). Висвітлено гіпотезу про інтенсифікацію процесу згоряння КТП в порівнянні з торф'яними брикетами (ТБ) внаслідок першочергової газифікації наповнювача та постійного оновлення реакційної поверхні. Описано методику, яка допомагає визначити якісні показники палива (об'ємну вагу та теплоту згоряння) з параметрами обладнання та властивостями сировини, сформулювати вимоги до вихідної сировини (вологість, дисперсний склад, вміст наповнювача) за параметрами обладнання та вимогами до якості брикетів, підібрати обладнання для переробки сировини з заданими властивостями та одержання палива заданої якості. Розроблено технології виготовлення композиційних ТБ і паливних гранул.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано новий підхід до вивчення закономірностей динаміки термічного розкладання дисперсних часток у потоці гарячого теплоносія з метою модернізації технології виробництва паливного газу. Запропоновано методику встановлення технологічних режимів піролізу, що сприятиме прогнозуванню теплотехнічних властивостей готового газу. Досліджено технологічні основи створення піролізного газу з заданими теплоенергетичними характеристиками, визначено раціональні технологічні умови низькотемпературного піролізу, що дозволяє суттєво знизити енерговитрати у виробництві газу й одержати задані склади газу та продуктів згоряння. Встановлено співвідношеня, які визначають взаємозв'язок технологічних параметрів процесу піролізу зі складом палива та продуктів згоряння. Визначено закономірності руху часток із теплоносієм у камері піролізу, що дозволить сформулювати фізичне уявлення про характер і структуру руху. Одержано залежності для визначення гідродинамічних і термодинамічних режимів роботи запропонованого обладнання. Встановлено, що зміна тиску призводить до зміни у складі піролізного палива та температури спалаху. Визначено теплотехнічні характеристики апарату, за допомогою яких можна знайти найбільш ефективні режими піролізу. Проведено значний об'єм експериментальних досліджень, на основі яких знайдено оптимальні склад і технологічні режими піролізу. Визначено характеристики тепломасообміну в піролізній камері. Запропоновано співвідношення, які дозволили оптимізувати технологічні режими виробництва.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Проаналізовано підсистеми термостабілізації біогазових установок, у яких теплообмін відбувається за умов вільної та вимушеної конвекції. Проаналізовано теплотехнічні основи процесу біоконверсії, властивості середовищ, що використовуються як сировини у біогазових установках. Визначено фактори, які впливають на процеси теплообміну та гідродинаміки в елементах систем біоконверсії. Проаналізовано існуючі критеріальні залежності для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі за умов вільної та вимушеної конвекції та залежностей для визначення теплофізичних властивостей багатокомпонентних органічних сумішей. Запропоновано нетрадиційний підхід та експериментально-розрахункову методику визначення коефіцієнтів тепловіддачі від стінки до органічних сумішей з обмеженою інформацією про теплофізичні властивості за умов вільної та вимушеної конвекції для різного геометричного виконання поверхні теплообміну. Обгрунтовано застосування експериметально-розрахункового методу в конструктивному розрахунку та числовому експерименті утилізатора теплоти відпрацьованої суміші в системі біоконверсії.

  Скачати повний текст

Досліджено споживчі властивості біодизельного палива, для створення якого використано ріпакову олію й ізопропіловий спирт. Виявлено, що його одержують завдяки реакції переестерифікації ізопропілового спирту ріпакової олії. Встановлено, що вони відповідають вимогам чинних нормативних документів, а температура застигання є вдвічі нижчою, ніж відомого метилестера ріпакової олії, що є важливим для роботи дизельних транспортних засобів у зимовий період. Проведено токсиколого-гігієнічні дослідження з метою визначення екологічної безпечності нового біодизельного палива. Здійснено комплексне товарознавче оцінювання ізопропілестеру ріпакової олії, на базі якої можна стверджувати про хорошу якість та конкурентоспроможність нового продукту. Експериментально доведено, що нове біодизельне паливо має покращані експлуатаційні властивості та рекомендоване для виробництва й використання.

  Скачати повний текст

Запропоновано показник екологічної ефективності енергетичного використання біомаси - питоме зниження емісії парникових газів, з використанням якого створено методику оцінки ефективності біоенергетичних технологій, що дозволяє врахувати комплексний вплив виду викопного палива, біомаси та виробленої енергії на емісію парникових газів. Одержано експериментальну залежність тривалості теплової обробки відходів біомаси до їх запалення у киплячому шарі гарячого повітря від його температури. Визначено температурно-тимчасові обмеження на обробку частинок біомаси у зваженому стані, що забезпечує реалізацію стабільного процесу окиснювального піролізу. Завдяки математичному моделюванню одержано залежності температури нагрівання біомаси різних видів за умов реалізації висхідної та складної схем процесу окиснювального піролізу в потоці гарячого повітря від основних технологічних параметрів, а саме: температури та швидкості повітря, питомої витрати біомаси, довжини камери піролізу.

  Скачати повний текст

На підставі результатів екологічного моніторингу встановлено, що в Україні утворюється значна кількість відходів деревини, яка не використовується, а тільки забруднює довкілля (повітря, водойми та прилеглі території). Розроблено й апробовано спеціальну методику одержання паливних гранул, які можна використовувати як паливо, що сприяє скороченню використання його основних видів. Експериментально визначено оптимальне співвідношення деревних відходів і зв'язуючої речовини (відходів целюлозно-паперового комбінату). Визначено теплотвірну здатність, динамічну та статистичну міцність одержаних гранул. Розроблено конструкцію апарата для виготовлення паливних гранул екструзійним методом і технологічну схему реалізації даного виробничого процесу.

  Скачати повний текст