Обгрунтовано фізичну модель кавітаційного впливу на багатокомпонентні неньютонівські рідини типу піролізної смоли, термогазойлю, коксохімічної сировини, крекінггазойлю. Описано процес перемішування рідин у мішалках і проточних змішувачах за умов дії на рідину кавітації. Розроблено експериментальні стенди та наведено результати дослідження для аналізу наслідків кавітаційного впливу на багатокомпонентні середовища. Проведено реологічні дослідження таких середовищ для доведення гіпотези про те, що у певному діапазоні температур і градієнтів швидкостей ці середовища можна описати степеневим законом Оствальда де Віля. Виявлено, що під час проходження досліджуваних середовищ та їх сумішей через кавітаційний змішувач, у ряді випадків відбувається помітна зміна реологічних властивостей, зокрема, коефіцієнта динамічної в'язкості. Даний ефект дозволяє розробити методики, пов'язані з транспортуванням продуктів із меншими енергетичними витратами. Визначено критерії, що дозволяють оцінити ступінь кавітаційного впливу на складне реологічне середовище. На підставі результатів експериментальних досліджень і математичного опису процесів перемішування запропоновано методики розрахунку кавітаційних змішувачів-реакторів.

  Скачати повний текст

Здійснено теоретичні й експериментальні дослідження гідродинаміки потоку, процесів диспергування та теплових ефектів під час обробки гетерогенних систем в роторно-пульсаційних апаратах (РПА) дисково-циліндричного типу. Шляхом тривимірного моделювання течії рідини в РПА одержано динаміку структури потоку в'язкої рідини. Оцінено значення прискорення та імпульсів тиску у різних зонах апарату. Проведено аналіз можливих механізмів подрібнення й оцінку кінцевого розміру дисперсних включень. Експериментально досліджено кінетику процесу диспергування та теплові ефекти за гідродинамічної обробки в РПА гетерогенних рідких систем типу "тверде тіло - рідина" з різними фізико-хімічними властивостями, зокрема наноструктурованих кремнієорганічних систем. Розглянуто можливості використання дисково-циліндричних РПА різних модифікацій у технологічних процесах та запропоновано технології дискретно-імпульсного введення енергії для гомогенізації та диспергування багатокомпонентних суспензійно-емульсійних препаратів, зокрема, кремнієорганічних паст. Установлено теплофізичні, сорбційно-текстурні та структурно-механічні властивості наноструктурованих сорбентів. Запропоновано та впроваджено тепломасообмінне обладнання для продукування м'яких лікарських форм. Проведено економічний аналіз ефективності й оцінку енергоощадження такого обладнання.

  Скачати повний текст

Розглянуто схеми приводів вібраційних змішувачів для змішування сипучих продуктів у різних галузях виробництва. Для попередніх досліджень було обрано конструктивну схему вібраційного змішувача з окремим приводом лопатевого валу та дебалансним віброзбуджувачем. Проаналізовано енергетичні характеристики вібраційного змішувача, побудовано залежності споживання енергії на лопатевому валу та віброзбуджувачі. Знайдено параметри навантаження вібраційного змішувача, за яких загальні витрати енергії мінімальні. З метою більшої економії енергії створено новий вібраційний змішувач із приводом лопатевого валу у вигляді механізму вільного ходу, який використовує енергію вібруючої системи змішувача разом із масою завантаженої суміші. Створено та проаналізовано математичну модель динаміки системи вібропривода змішувача з дебалансним віброзбуджувачем та маятниковим перетворювачем руху. Запропоновано інші нові конструкції вібраційних змішувачів з енергоощадним віброприводом. За результатами теоретичного дослідження динаміки руху маятника із вібруючою точкою підвісу, як завгодно розміщеного у плоскому вібраційному полі, встановлено, що максимальний крутний момент на лопатевому валу досягається за умов розташування точки підвісу та центра мас маятника на лінії, яка перпендикулярна до великої осі еліпса траєкторії руху точки підвісу.

  Скачати повний текст

Удосконалено метод визначення функцій розподілу частинок порошкової суміші за їх розмірами залежно від швидкості осідання для випадку впливу зовнішньої сили. Вперше обгрунтовано застосування результатів про фокусування та стабілізацію марковського процесу у разі локальних збурень його фрагментів до процесу формування багатокомпонентних сумішей. Удосконалено математичну модель процесу подрібнення твердих матеріалів у рідких середовищах, використання якої дозволяє простежити за еволюцією діаметрів твердих частинок у кожній точці об'єму, який займає суміш. Одержано нові результати та розроблено програмний засіб, що дозволяє моделювати процеси формування багатокомпонентних сумішей на виробництві та у фармакологічній промисловості.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель багатоступінчатої порогової класифікації для поетапного зведення зображення до монохромного режиму. Запропоновано двопрохідний метод перетворення в монохромний режим зображень зразків водомазутних емульсій, який дозволяє суттєво покращити якість фільтрування високочастотних шумів та відділення крапель від елементів фону. Створено математичну модель виділення підпросторів колірного простору RGB для розрахунку колірних складових двоколірної системи виділення досліджуваних об'єктів на зображенні з метою адекватного опису топології досліджуваного об'єкту. Застосування цієї моделі дає змогу ефективно обробляти зображення з великою кількістю об'єктів, особливо за складних випадків їх взаємного розташування. Наведено математичний метод фільтрації контура краплі відео вимірювальними системами, який передбачає застосування статистичного підходу до з'ясування значень функції контура та дозволяє позбавитися дефектів межі і знизити похибку вимірів. Розроблено аналітичну модель опису замкнених кривих та поверхонь за допомогою їх апроксимації сплайн-функціями, що сприяє створенню загального інструменту для вивчення об'єктів високого ступеня складності (фігур фрактального типу), а також апроксимаційну модель опису периметру на базі числового інтегрування й урахування систематичної похибки, що вноситься комп'ютером як вимірювальним інструментом. Ця модель може бути використана для розробки потокових вимірювальних систем, що здійснюють виміри у реальному часі.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано новий підхід до вивчення закономірностей динаміки закипання емульсійних середовищ і процесів руйнування дисперсної фази емульсії з метою розробки нової технології та устаткування для процесів гідротермічного емульгування. Вивчено процеси формування та подальшого зростання парової фази з урахуванням її появи на межі розділу двох взаємно незмішуваних рідин за умов закипання часток більш летучої рідини емульсії. Досліджено вплив масляних плівок на процеси теплообміну та зростання парової фази. Одержано функціональну залежність між часом формування нової фази (пари) та температурою перегріву несучого середовища. Досліджено процеси закипання крапель води у нескінченному об'ємі масла. Розроблено моделі силової взаємодії між двома та безліччю часток дисперсної фази у разі їх закипання, які дозволяють на підставі відомих критеріїв нестійкості Бонда та Вебера розрахувати подрібнення крупних часток за допомогою дрібніших, через значні різниці сил, що діють на поверхнях крупних крапель. Одержано регресійні рівняння, які взаємозв'язують геометричні параметри дисперсної фази емульсії з термодинамічними та теплофізичними характеристиками, необхідними для подрібнення. Установлено оптимальні режимні характеристики процесу подрібнення. Запропоновано метод визначення необхідних параметрів для процесу подрібнення, який дозволяє значно скоротити час знаходження раціональних режимних параметрів. Розроблено пристрій для гідротермічного емульгування, який реалізує раціональні розроблені методи подрібнення дисперсної фази емульсії, а також дозволяє здійснювати подрібнення одночасно у декількох частинах апарату.

  Скачати повний текст

Вперше виконано докладний аналіз методу дискретно-імпульсного вводу енергії (ДІВЕ) як нового підходу до інтенсифікації процесів масопереносу, перемішування та диспергування у харчових гетерогенних системах. Встановлено основні закономірності фізичних процесів у робочому просторі роторно-пульсаційних апаратів (РПА) різних марок на основі проведеного математичного моделювання масопереносу під час обробки рідинних гетерогенних систем. Доведено енергетичні переваги та доцільність використання запропонованих технічних рішень в різних галузях харчової та переробної промисловості. Розроблено науково-технічні основи одержання нових видів харчової продукції із оптимізованим складом, які грунтуються на використанні наноефектів структурного перетворення речовин. Проведено комплексні теоретичні та експериментальні дослідження залежності теплофізичних, структурно-механічних і реологічних властивостей дисперсних середовищ від параметрів їх пульсаційної обробки. Обгрунтовано питання щодо вдосконалення технологічних процесів у бродильному виробництві, а також інтенсифікації диспергування та перемішування під час гідролізу полісахаридів у відходах рослинної сировини у виробництві біоетанолу та його похідних.

  Скачати повний текст

Вирішено актуальні проблеми динаміки та теплопереносу в гетерогенних системах рідина - рідина стосовно технологій монодисперсного гранулювання речовин і виробництва дрібнодисперсних емульсій у роторно-пульсаційних апаратах (РПА). Зазначені пристрої застосовуються в харчовій, хімічній, переробній галузях промисловості. Наведено результати числових досліджень гідродинамічних і теплових процесів, що відбуваються в моногрануляційному устаткуванні та робочих об'ємах РПА. Одержано основні закономірності тепловіддачі від сферичних крапель рідини, що рухаються у грануляційній колоні, до термоформувального середовища. Досліджено закономірності деформації поверхонь крапель, що вільно падають у в'язкому середовищі. Знайдено характерні значення чисел Вебера, за яких краплю можна вважати близькою за формою до сферичної і за яких поверхня краплі внаслідок значних деформацій руйнується. За результатами числових досліджень визначено закономірності ламінарної та турбулентної течії та теплопереносу в рідких серевидощах, що обробляються в циліндричних РПА. Досліджено структуру потоку та теплові дисипативні ефекти в робочому об'ємі РПА. Виявлено ефекти вихороутворення на окремих ділянках течії в різні моменти часу та пульсаційну зміну у часі динамічних характеристик потоку. Одержано залежності основних технічних характеристик РПА циліндричного типу від в'язкості середовища, а також від його конструкційних і режимних параметрів. Проведено порівняння днамічних характеристик РПА за умов різного компанування робочих органів. Побудовано метод розрахунку траєкторій дисперсних частинок у робочому об'ємі РПА і спосіб визначення кількості актів їх подрібнення. Запропоновано метод оцінювання середнього діаметра частинок емульсії після обробки гетерогенного середовища в апараті. Знайдено залежності середнього діаметра частинок від конструкційних і режимних параметрів РПА. Побудовано метод оптимізації цих параметрів для забезпечення у разі заданого середнього розміру дисперсних частинок максимальної продуктивності апарата, або мінімальних енерговитрат на реалізацію процесів подрібнення рідких частинок у процесах виробництва гомогенізованих продуктів.

  Скачати повний текст