В дисертації представлені результати моделювання і досліджень для трьох розповсюджених типів процесів: квазірівноваг за участю насиченої пари, створення неврівноважених полів пересичення в каналах різної конфігурації, процесів електролізу в проточних об'ємно-пористих електродах і практичних рекомендацій на їх основі, які необхідні при створенні, модифікації та інтенсифікації роботи обладнання, яке забезпечує відповідні технології.

  Скачати повний текст

Захищається 9 наукових праць, які містять результати експериментальних і теоретичних досліджень гідродинаміки та масообміну при кристалізації неорганічних солей в циліндроконічному класифікуючому кристалізаторі з псевдозрідженим шаром кристалів. Розроблена динамічна модель процесу гідрокласифікації та зросту кристалів у циліндроконічному апараті з урахуванням зміни гранулометричного складу частин у змуленому шарі. Отримані, проаналізовані та експериментально перевірені рівняння, які дозволяють розраховувати зміну локальних гідродинамічних і масообмінних параметрів класифікованого змуленого шару кристалів у циліндроконічному кристаловирощувачі. Проведена оцінка розподілу локальних параметрів змуленого шару кристалів по висоті апарата, що дозволяє більш обгрунтовано проектувати класифікуючі кристалізатори. Розроблений інженерний метод розрахунку циліндроконічного класифікуючого кристалізатора, його алгоритм і програма реалізації на ЕОМ.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено питанням розробки високоефективного прямоточного газо-пилоочисного апарату з регулярною рухомою пульсаційною насадкою (ПАРРПН) для очищення відходячих газів хімічних виробництв. На основі досліджень гідродиманічних закономірностей роботи апарату визначені оптимальні режими роботи, встановлена залежність частоти і аплітуди коливань пластинчатої насадки від режимних параметрів і геометрії елементів насадки та їх розташування. Розроблена математична модель процесу масообміну у ПАРРПН, проведено матиматичний опис розподілу концентрації по висоті робочої зони апарату. Результати роботи знайшли промислове впровадження при проектуванні дослідно-промислової установки, а потім промислового зразка ПАРРПН для очищення відходячих газів фосфорного і сірчаного виробництва.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання розробки та дослідження роторного ректифікаційного апарата (РРА) для поділу бінарних та псевдобінарних сумішей. На базі досліджень гідродинамічних закономірностей визначено граничні та робочі режими роботи апарата. Встановлена їх залежність від геометричних характеристик. Розроблено математичну модель руху рідкої фази крізь шар насадки в контактному пристрої. Отримано залежності для визначення основних гідродинамічних і масообмінних характеристик РРА.

  Скачати повний текст

Досліджено закономірності процесу абсорбції сірководню. Розроблено наукові засади проектування апаратури для очищення скидних газів содового виробництва від сірководню. Висвітлено кінетику абсорбції сірководню технологічними рідинами содової промисловості на протитечійних провальних тарілках. Розглянуто вплив геометрії тарілки та затримки на ній рідини на відносну інтенсивність абсорбції сірководню та двооксиду вуглецю. Знайдено гідродинамічні умови, за яких витрата активного компонента абсорбенту на реакцію з двооксидом вуглецю мінімальна. Визначено хімічну єдність зазначених абсорбентів за сірководнем. Отримано кінетичні рівняння. Для порівняння ряд дослідів виконано з розчином їдкого натру. На підставі даних спроектовано та побудовано дослідну установку для очищення газів від сірководню, яку запроваджено у промислове виробництво. Розроблено математичну модель дослідної установки для перевірки адекватності залежностей, отриманих на лабораторній установці. Відзначено, що у разі корекції співмножників рівняння адекватно описують процес. Отримано графіки для перевірки допустимого ступеня рециркуляції абсорбенту, за умов заданого ступеня очищення. Запропоновано рекомендації для промислового впровадження установки очищення скидних газів содового виробництва від сірководню.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено проблемі визначення гідродинамічних параметрів плівкових течій аномально-в'язких рідин на конічних поверхнях, що застосовуються в харчовій, фармацевтичній, хімічній промисловостях. За результатами досліджень плину в тонких рідинних шарах поверхонь різного типу узагальнено та проаналізовано основні закономірності таких течій. Встановлено, що відмінною рисою плівкової течії на конічній поверхні, на відміну від плоских і циліндричних, є той фактор, що течія на них відбувається уздовж поверхні з кривизною, яка змінюється за довжиною. У процесі створення математичної моделі в якості вихідного використано положення про взаємозв'язок плівкової течії на конічній поверхні з течією у розподіленому пристрої, що забезпечує перехід від напірної течії до течії у плівці. Знайдено функцію, що коректує відмінність у визначенні таких інтегральних характеристик потоку, як щільність зрошення та товщина плівки для конічної поверхні в порівнянні з циліндричною. Фізичне моделювання здійснено на експериментальному стенді з використанням модельних рідин, в якості яких обрано водні розчини полівінілового спирту та карбоксиметилцелюлози різної концентрації. Експериментально отримано залежності, що визначають вплив кута поверхні на щільність зрошення, зміну товщини плівки за довжиною залежно від реологічних властивостей середовища і кривизни поверхні, відповідне критеріальне співвідношення, що характеризує розглянуту течію. На підставі отриманих аналітичних і експериментальних результатів розроблено методику розрахунку найважливіших характеристик робочих елементів плівкових апаратів, у яких використовуються конічні поверхні. Виявлено ефекти, що супроводжують плівкову течію на конічних поверхнях і зв'язані з поводженням волокнистих включень у плівці.

  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

Досліджено нелінійні математичні моделі надвисокочастотних та теплових процесів в областях з рухомими межами. Розроблено та обгрунтовано метод розв'язання нелінійної гіперболічної крайової задачі, алгоритми та їх числову реалізацію для параболічної крайової та еліптичної граничної задач з визначення координат векторів електромагнітних надвисокочастотних полів, полів температур, вологовмісту та парціальних тисків газу в областях з рухомими межами. Доведено можливість одержання розв'язків нелінійної гіперболічної та параболічної крайових задач шляхом зведення системи рівнянь в частинних похідних до нескінченної системи звичайних диференціальних рівнянь другого або першого порядку. Наведено оцінку розв'язку даної системи звичайних диференціальних рівнянь відносно коефіцієнтів функціональних рядів. Досліджено збіжність запропонованих алгоритмів і визначено оцінку похибки одержаних розв'язків.

  Скачати повний текст

Запропоновано узагальнення та нове вирішення наукового завдання пошуку стабільних умов проведення процесу зневоднення та грануляції гетерогенних композитивних систем у псевдозрідженому шарі. Розроблено кількісну оцінку якості дисперсного складу гранульованого продукту та на його основі методи визначення збоїв технологічного режиму та впливу хімічного складу композитивної рідини на якість готового продукту. Наведено методику пошуку областей стійкої кінетики гранулоутворення та знайдено такі області для процесу гранулювання розчину сульфату амонію з різними додатками гумінових речовин. На її базі розроблено методику пошуку оптимальної швидкості теплоносія в апараті. Запропоновано кількісну оцінку стабільності кінетики гранулоутворення. Удосконалено підхід Тагучі до забезпечення робастності процесів і показано результати його використання для оптимізації даного процесу.

  Скачати повний текст

Розроблено комплексну методологію експериментального дослідження процесів випаровування та сушіння рідинних матеріалів у диспергованому стані, що передбачає вивчення теплофізичних засад на системі крапля (частка) - парогазове середовище як елементної системи в складній аеродинамічній обстановці розпилюючих камер і особливостей процесів концентрування та сушіння в камерах розпилюючих установок з метою вивчення та аналізу процесів одержання порошковидних матеріалів за методом розпилювання. Наведено результати експериментальних досліджень кінетики випарювання та сушіння одиничних крапель різних рідинних матеріалів (розчинів, дисперсій, суспензій, паст). Наведено дані дослідження та аналізу особливостей процесів зневоднювання (концентрування та сушіння) різних рідинних матеріалів у диспергованому стані в нагрітому повітрі на лабораторних, дослідно-промислових і промислових установках. Удосконалено класифікацію рідинних матеріалів як об'єктів сушіння за методом розпилювання. Розглянуто різні фізичні моделі та їх математичний виклад відповідно до запропонованої класифікації. Створено ефективні технології одержання нових важливих для народного господарства продуктів і матеріалів у різних галузях промисловості (харчовій, хімічній, мікробіологічній, хіміко-фармацевтичній). Розроблено нові розпилюючі установки для концентрування та сушіння з урахуванням визначених кінетичних та тепломасообмінних закономірностей зневоднювання ряду матеріалів.

  Скачати повний текст

Проведено систематичні дослідження процесів фізико-хімічного модифікування трекових поліетилентерефталатних мембран біанкерними сполуками різної хімічної будови. Розроблено методи модифікування трекових мембран шляхом адсорбції на їх поверхні біанкерних поверхнево-активних речовин, одержано заряджені (катіоноактивні, аніоноактивні) та бактерицидні мембрани. Встановлено принципову можливість регулювання роздільних властивостей трекових мембран методом фізико-хімічної адсорбції на їх поверхні біанкерних поверхнево-активних речовин з водних розчинів різної концентрації. Вивчено вплив фізико-хімічного модифікування на функціональні характеристики мембран. Встановлено, що гідрофілізація та поява заряду на поверхні мембран істотно змінюють ці характеристики, що пов'язано з характером і величиною адсорбції та механізмом розділення речовин різної хімічної природи на модифікованих мембранах. Виконано дослідження з модифікування мембран біанкерними сполуками бактерицидної дії та показано їх високу бактерицидну ефективність протягом тривалого часу (не менше 10-ти діб). Обгрунтовано можливість використання трекових мембран, модифікованих біанкерними сполуками у технології очищення та концентрування екстракту білкових фізіологічно активних речовин, зокрема простатилену.

  Скачати повний текст

Запропоновано математичну модель, метод та алгоритм розрахунку тепломасопереносу та фазових перетворень під час зневоднення капілярно-пористих матеріалів, що дозволяють визначити динаміку зміни об'ємної концентрації та тиску для кожного з компонентів зв'язаної речовини - рідини, пари, повітря, а також температури для системи в цілому. Наведено дифузійну та дифузійно-фільтраційну математичні моделі та методи їх реалізації для дослідження процесів тепломасопереносу, фазових перетворень та усадки під час сушіння колоїдних капілярно-пористих тіл. Наведено результати числового та фізичного моделювання динаміки та кінетики сушіння капілярно-пористих та колоїдних капілярно-пористих матеріалів. Проведено їх зіставлення для оцінки адекватності побудованих математичних моделей та числових методів розрахунку. На основі теоретичних та експериментальних досліджень зневоднення вологих тіл вивчено вплив різних зовнішніх факторів на динаміку процесів тепло- та масообміну, розроблено новий енерго- та ресурсоощадний спосіб конвективного сушіння термолабільних матеріалів.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель процесу безперервної висолюючої кристалізації (ВК) в класифікуючому кристалізаторі з урахуванням: параметрів висолювача, якого введено в циркуляційний контур системи для одержання розчину з контрольованим рівнем пересичення; оптимальних гідродинамічних умов розподілу дисперсної фази в циліндро-конічному класифікуючому кристалізаторі; оптимальних масообмінних умов взаємодії кристалів з пересиченим розчином у псевдозрідженому класифікованому шарі. За результатами досліджень одержано дані, що дають змогу розраховувати та проектувати кристалізаційні процеси та установки з використанням ВК. Отримано рівняння розчинності деяких солей у змішаних розчинниках, що можуть бути використані для комп'ютерних розрахунків цього процесу. Експериментально досліджено процеси ВК хлориду натрію у водно-етанольних розчинах, одержано кінетичні параметри швидкості зародкоутворення та росту кристалів у псевдорозрідженому шарі, виявлено робочі параметри процесу, які забезпечують переважний ріст кристалів. Запропоновано нові способи ВК, що дозволяють покращити управління процесом, отримувати речовини високої якості. Розроблено методику та алгоритм розрахунків кристалізаційної установки та класифікуючого кристалізатора для даного процесу з використанням ПЕОМ.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження процесів екстрагування цільових компонентів з лінійних капілярів та капілярно-пористих частинок. Описано гідродинаміку та масообмін за умов вакуумування системи. Показано, що основним фактором інтенсифікації є утворення, ріст та відрив парової бульбашки. Одержано графічні залежності, які дають можливість визначити коефіцієнти турбулентної дифузії процесу екстрагування з лінійних капілярів та з капілярно-пористих частинок, що дозволяє оцінити швидкість процесу. Вперше досліджено вплив вакуумування системи та пароутворення на процес десорбції. Показано, що вакуумування системи за екстрагування дозволяє знизити енергетичні затрати, пов'язані з подрібненням сировини. Запропоновано принципову схему масообмінного апарату для системи тверда фаза - рідина, на який одержано патент України.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель роботи клапану масообмінної тарілки, що дає змогу визначити діапазон саморегулювання клапанних тарілок, а також межові швидкості газу в отворах тарілок. Одержано залежності, що дозволяє установити значення гідродинамічного опору та ефективність масообміну клапанних тарілок зі сферичними клапанами. На підставі результатів досліджень є можливим здійснення розрахунків та проектування клапанних тарілок зі сферичними клапанами й установок, що їх використовують.

  Скачати повний текст

Наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень інтенсифікації процесів тепло- та масопереносу під час зволоження та сушіння твердих дисперсних систем під впливом сильних неоднорідних електричних полів, які максимально інтенсифікують теплоперенос за рахунок електроконвективного масопереносу. Показано, що дискретно-імпульсне введення енергії на межу розподілу фаз успішно реалізується за допомогою розрядних неоднорідних електричних полів, які прискорюють зволоження та сушіння гетерогенних капілярно-пористих і макропористих тіл і сприяють зменшенню енергозатрат і тривалості даних процесів, а також зменшенню кількості шкідливих викидів в атмосферу. Виявлено, що ефективна теплопровідність кварцових капілярних трубок у неоднорідному електричному полі, в яких здійснюється конвективний перенос гарячої води, на 6-7 порядків більша, ніж істинна теплопровідність нерухомих твердої та рідкої фаз окремо. Встановлено, що величина теплопровідності залежить від радіуса капілярної трубки та кута нахилу до горизонту (вплив гравітації). З'ясовано, що в капілярних трубках з полівінілхлориду теплопровідність за умов конвективного руху нагрітої води в неоднорідному електричному полі збільшується ще на один порядок. Аналогічні явища інтесифікації теплопереносу за дії неоднорідного електричного поля виявлено у макропористому тілі (кварцовому піску) та капілярно-пористих тілах (силікатгелях КСМ-5 та КСК-2). Розроблено нові способи електронно-іонного осушення повітря в промислових адсорберах.

  Скачати повний текст

Досліджено процеси екстрагування за умов періодичного кипіння розчинника під вакуумом. Визначено основні параметри, що впливають на кінетику вилучення цільового компонента за умов постійного та періодичного вакуумування системи. На підставі результатів експериментальних досліджень визначено оптимальні умови проведення екстрагування з періодичним кипінням розчинника. Описано механізм інтесифікації утворення у капілярі конвективного потоку розчинника, виникнення якого обумовлено процесами росту, виходу та схлопування парових бульбашок. Показано, що за умов періодичного вакуумування для різних об'єктів швидкість екстрагування та глибина зони конвективного переносу зростають у 3-5 разів у порівнянні з умовами механічного перемішування та постійного вакуумування. Вперше одержано критеріальні залежності, на базі яких визначено коефіцієнти масовіддачі для процесу екстрагування. Створено технологію утилізації гальваношламів методом екстрагування за умов періодичного кипіння розчинника. Вперше розроблено принципову схему масообмінного апарата для екстрагування за умов періодичного вакуумування та алгоритм його розрахунку.

  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

Розроблено відносний метод контролю та структурну схему для його здійснення, за якими результат вимірювання одержують як різницю відношень спектральних коефіцієнтів відбиття вимірювального й опорного каналів за нульової вологості. Установлено, що за умов створення однакової освітленості фотоприймачів вимірювального й опорного каналів результати вимірювання інваріантні до величини частинок матеріалу, його пористості, кольору, шорсткості. Експериментально доведено, що засоби, які реалізують даний метод, характеризуються самою високою вірогідністю контролю (0,86 - 0,95). Установлено закономірність залежності між вхідною - температурою гарячого повітря - та вихідною - вологовмістом порошкоподібних матеріалів. Удосконалено математичну модель первинного вимірювального перетворювача, яка враховує параметри джерела світла. Одержано рівняння перетворення, що однозначно пов'язує вихідну величину - значення струму та вхідну - значення вологості. Показано, що статична характеристика запропонованого вимірювального перетворювача лінійна. Доведено, що за умов зміни значення світлового потоку, залежно від типу лампи у джерелі світла мультиплікативна похибка може мати значення 0,8, а внаслідок заміни інтерференційного фільтра - 0,5. Одержано аналітичні залежності для корекції цієї складової похибки. Розвинуто метод та розроблено засіб безпосереднього контролю вологості порошкоподібних матеріалів в інфрачервоній області, які здійснюють корекцію мультиплікативної похибки, що дозволило за промислових умов у реальному часі здійснювати вимірювальний контроль з вірогідністю контролю 0,801 - 0,887, притаманну термогравіметричному методу (0,813 - 0,897). Теоретичні дослідження здійснено з використанням законів Столєтова, теорії вимірювального перетворення, теорії невизначеності вимірювань і контролю, а також теорії диференціальних рівнянь. Одержано добру збіжність результатів математичного та фізичного моделювання з результатами методологічних досліджень.

  Скачати повний текст

Розроблено методику проведення експериментальних досліджень гідродинаміки та кінетики сушіння цих матеріалів, наведено схеми експериментальних установок. Встановлено розрахункові залежності для прогнозування гідродинаміки та кінетики сушіння у його першому та другому періодах. Показано можливість здійснення розрахунку ефективності сушіння методом фільтрації теплоносія через висушуваний шар, а також конвективним і конвективно-кондуктивним методами. На підставі одержаних результатів (визначення енергетичних затрат та якісних характеристик готового продукту) обрано оптимальні методи та технологічні параметри сушіння, які забезпечують найменші загальні затрати на процес зневоднення досліджуваних матеріалів і високу якість готового продукту. Показано переваги сушіння МТК і пекарських дріжджів методом фільтрації теплоносія через шар матеріалу у порівнянні з іншими дослідженими методами, запропоновано методику розрахунку конструктивних параметрів сушильних апаратів та їх схеми.

  Скачати повний текст